新研究揭示现代显示器色彩为何因人而异

2026年10月1日

新研究揭示为何现代显示色彩在不同人眼中会有所不同

该模型考虑了色觉的个体差异；有助于开发在不同观看者之间呈现更一致色彩的显示设备

华盛顿 — 一种考虑人类色觉个体差异的新型计算模型，正有助于揭示为何当今显示设备的色彩有时在不同人眼中会有所不同。这些新信息可为开发在更广泛色觉范围内提供更一致观看体验的显示设备提供指导。

显示设备——无论是电视还是智能手机屏幕——都利用红、绿、蓝三基色发光的组合来呈现丰富多彩的颜色。虽然大多数较早的显示设备上的色彩在多数观看者看来趋于一致，但一些现代显示设备采用窄带光源作为基色，从而获得更大的色域和更广的色彩范围，但同时也带来了观看者之间更大的差异性。

图注：研究人员开发了一种考虑人类色觉个体差异的新型计算模型。图中展示了该模型对观看者在观看一台按 CIE 2006 2° 标准观察者校准、支持 Rec. 2020 的显示设备时所见色彩差异的模拟结果。左上和右下象限显示原始颜色。右上象限显示对红光敏感度发生偏移的观察者所看到的颜色。左下象限显示对绿光敏感度发生偏移的人所看到的颜色。

图片来源：Andy Rider 和 Andrew Stockman，伦敦大学学院眼科研究所。

“电影和电视节目的制作方希望他们的作品无论在何种设备上观看都呈现相同的效果，而人们色觉的差异和过时的校准方法使这一点变得复杂，”伦敦大学学院眼科研究所的 Andy Rider 说。“我们的模型考虑了色觉的个体差异，可用于确定如何最好地调整特定显示设备的三基色，从而为尽可能多的人提供最佳观看体验。”  

在 Optica Publishing Group 期刊 Optics Express 发表的一篇新报告中，研究人员利用他们的模型分析了 16 台显示设备，包括电视、电影制作中使用的专业监视器以及电影放映机，发现一些显示设备表现出比其他设备大得多的色彩偏差。

“尽管这项研究聚焦于显示设备，但这种建模方法也可用于研究类似的色彩偏差，例如节能 LED 照明与传统白炽灯泡相比产生的色彩偏差，或染料和颜料改变物体反射或吸收光方式的其他色彩应用，”Rider 说。

捕捉色觉的个体差异

近年来，业界一直在推动生产色域更广、色彩更鲜艳的电视和电影放映机。然而，由于人类色觉存在个体差异，这些广色域显示设备即使在校准至看起来一致的情况下，不同类型的显示设备之间仍经常出现色彩不匹配。

“要生成一致的图像，还需要良好的显示校准，但大多数校准设备使用的是大约一百年前制定的色彩标准，与正常色觉并不吻合，”Rider 说，“这可能导致现代显示器即使经过校准、看起来一致，实际观感仍然不对。我们希望更深入地了解色彩复现在何时、以何种方式出错，以及如何加以修正。”

图注：该图像展示了模型对不同观察者观看一台支持 Rec. 2020、并按 CIE 2006 2° 标准观察者校准的显示器时所见色差的模拟结果。左下和右上象限显示原始颜色。左上象限显示无色素沉着的观察者所看到的颜色。右下象限显示晶状体色素沉着相当于 65 岁平均水平的人所看到的颜色。

图片来源：Andy Rider 和 Andrew Stockman，伦敦大学学院眼科研究所。

为帮助解决这一问题，研究人员开发了一个捕捉色觉差异的人类色觉模型。例如，他们通过偏移眼睛视锥细胞（负责色觉）所检测的波长，对绿色弱（deuteranomaly）进行了建模——这是一种常见的红绿色觉缺陷，约每 20 名男性中就有 1 人受影响。他们还通过改变晶状体在光线到达视网膜前过滤的短波长光量，对眼睛晶状体随年龄及个体之间的差异进行了建模。

现代显示器的真实观感

“我们将我们的人类色觉真实模型与通常在更偏工程化的框架下进行校准和分析的显示器结合起来，”Rider 说，“这些校准通常使用光度计和色度计等设备完成，它们测量光输出，却难以准确模拟光对人类视觉的影响。我们的模型有助于改进这些模拟。”

研究还表明，蓝色原色光的光谱会强烈影响不同年龄人群观看显示器的效果，而红色和绿色原色的光谱则会影响具有不同类型红绿色觉缺陷的人群。因此，改变原色光的光谱有助于减少不同观察者所看到的不一致。

研究人员指出，他们的工作基于一个色觉生理模型，该模型借鉴了他们自己的研究，但模型预测尚未在真实人类观察者中得到验证。未来，他们计划验证这些预测，并利用所获经验指导显示器的开发，使其在呈现宽色域鲜艳色彩的同时具有更好的色彩一致性。例如，有可能在显示器中使用三个以上 原色光源，从而进行更精细的调整，为更广泛的人群呈现准确的颜色。

论文：A. T. Rider, J. A. Frith, A. Stockman，“Why the colours of modern displays can look so different to different observers”，Opt. Express，34，38458-38481（2026）。

DOI：10.1364/OE.613255。

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