顏色種類有上限么?

12-08

從七色光，到256色，到16K色。顏色的數量不斷增加。理論上顏色種類有上限么?

引用維基百科Color詞條【Color】：
"It has been estimated that humans can distinguish roughly 10 million different colors".
@涼意的回答比較切題。顏色科學（@國際照明委員會CIE）的一大重點就在於如何定量地描述人眼對於色彩的感知，一般是通過選取一定數量測試者從而得到人群的平均水平作為推薦參數。顏色的差異可用色差等評價，例如CIELAB色差（△Eab*）與目視感覺有如下參考關係。

那麼只要是一對CIELAB色差小於1的顏色就可接受為一種顏色。的確，這也反映了顏色的主觀性。
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Update:
引用Prof. Fairchild的回答----Why Is Color?----最佳答案為無窮種。
概括之，上述的一千萬種顏色是在單一靜態觀察條件下的理論值（a single, static viewing condition in a laboratory）。但顏色的感知是由光源、物體和觀察者綜合的結果，因此，光源的顏色、強度；物體所處的狀態（surfaces, light sources, or within volumes）；觀察者生理參數及大腦的後續處理，都會對顏色產生影響。每種參數都有相當數量的自由度，則顏色將接近無窮種。

————在原答案後補充了些說明——

如果你可以分辨出兩種顏色，那它們就是兩種顏色，如果你分辨不出兩種顏色，它們對於你來說都是一種顏色。
這取決於分辨能力。不止顏色，所有事物都如此。
——————————分割線——————
好吧，評論有些人說唯心或者不同意。
因為我本身是學光學的，這個問題其實學光學的很多同學一開始都有這樣的疑惑。要說學術上扯一大堆客觀概念和原理是可以的。可是我覺得沒必要，因為針對這個特定的問題，之前的回答應該是足夠了。長篇大論沒有必要。
在這補充一個：顏色真的是很主觀的，和波長有關，和視覺接受細胞有關（不同動物不同人看同樣物體，客觀接收的波長不同），甚至於和大腦皮層視覺形成區也有關。而且再加上光頻譜的線寬和各種原因變頻的變化，顏色都是會改變的。所以我還是上面的答案，希望大家能明白我用那麼簡單的話的意思。。
說最後一句。。。其實我看了其他靠譜的答案，基本都是和我有一致性的：如普朗克長度，還有色差和目視感覺的標準。我原答案最重要的詞是「分辨」。
（比較重要的點都說了，應該不會有不明白的地方了。。反正我一向覺得知乎不是課堂，用最淺顯的話概括是很重要的。如果要更深入討論為什麼和怎麼樣，課堂和文獻資料更加全面和透徹。）

顏色是人類對於光譜組成的感覺，是人類視覺系統在物理、生理、心理三個層面上對光譜的綜合響應。也就是說，顏色是主觀的，上面已經有知友提到了這一點。下面分情況討論：

假如題主定義的「種類」是物理層面上的種類（這時並不存在顏色的概念，用譜功率分布（SPD）更恰當），那麼，可以說光譜的波長組成、絕對功率存在無限多種組合，因此物理層面的種類沒有上限。
假如題主定義的「種類」是生理/心理層面上的種類，那麼，一個人可以分辨的顏色總數是有上限的，而且人與人之間存在各異性。如 @殺只松鼠所述，國際照明委員會（CIE）定義的多種色差公示以及恰可分辨色差（JND），從標準層面對為回答這個問題提供了一個參考。

至於題主提到的工業上對於顏色信息數字化的規範，如16K/24K色，只是為了滿足顏色信息的傳遞而形成的行業標準。以電視行業為例，數字電視信源R/G/B單通道量化位數已經從ITU-R BT.709（高清晰度）建議書的8-bit/10-bit，上升到ITU-R BT.2020（超高清晰度）建議書的10-bit/12-bit，毫無疑問，後者可以復現較前者更為細膩的顏色變化。而在對畫質要求更為苛刻的電影行業，16-bit量化早已不是新聞。對高動態範圍（HDR）圖像來說，32-bit量化也並不罕見。標準的提升受益於設備處理能力、網路傳輸速率、顯示設備精度等多方面的進步。至於這種提升何時達到盡頭，我想，這取決於系統的應用環境、技術要求、技術發展水平、價格等多種因素。

這個僅僅取決於手機殼生產商對顏色命名的創造力。

顏色說到底是因為光的波長造成的，是否有上限取決于波是否是連續的。
如果波是連續性的，那麼可以被無限細分，則顏色是沒有上線的。
反之如果波是非連續性的，那麼波就無法被無限細分，存在上限。
在上個世紀物理學研究成果中，對波的研究就得出一個結論：波是一份份的粒子，是不連續的。
因此我們就可以得出結論了。

沒有。因為光的頻率以及頻率可能的組合數量沒有上限

樓上說連續且無限細分的，可以去了解一下光的波粒二象性，高中程度就行…

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按現有的RGB模式，各通道細分的上限就是相差1個光子。但是這樣極限的尺度下，不確定性極大概率會蓋過這一丁點差距，所以也沒什麼意義。

物理上沒有真正的無限，波長的值也不是可以取任意值的。比如嚴格等於 pi 的波長？不可能，普朗克尺度擺在那裡呢。由於不確定性原理，光波波長理論上也只能是普朗克長度的整數倍，至少測量的理論精度極限是如此，小於普朗克尺度的長度沒有意義。算算顏色的所有種類，也就是可見光的波長範圍，除以普朗克尺寸大概10的負35次方，所以顏色的種類也就是 500納米除以10的負35次方左右。所以理論上大概有5*10^28次方這麼多種顏色，沒有更多了。
我們的宇宙往上看總質量，總年齡，總空間都有上限，體現為大小有限；往下看普朗克時間，普朗克長度，普朗克能量都有下限，體現為解析度有限。所以宇宙總的狀態組合數也是有限的，什麼都是有限的。

更新並且修改一下更詳細的說明吧
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這個部分是之前反對某些回答中提到的理論，那個理論內容大概是「波粒二象性導致光波長的不連續」。其實這個是不對的，波粒二象性表現在光能量的不連續性，不連續的是光的能量，而不是光子的能量。
光子能量為 $E = hv$ ,其中 $v$ 是光頻率，根據 $c=lambda v$ ,可以得到波長和光子能量的關係，波粒二象性並不能退出光子波長的不連續。

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下面是一些題外話，用來探討「普朗克長度」的定義和物理意義。

注意到有答主提到了「普朗克長度」的概念，其實這個東東說法不一，之前聽過好幾種不同的解釋，基本來自對量子引力的研究。

為了找到確切定義，在網上搜索了一下，大概有下面三種說法：
第一種說法：空間的最小不可分單元。指出空間是離散的，最小單元就是普朗克長度。
第二種說法：
來自wiki：普朗克長度是由普朗克用幾個基本物理常數定義的，是普朗克單位系統的一個基礎單元。但是這個量暫時沒有被證明有任何物理意義。

In physics, the Planck length, denoted ?P, is a unit of length, equal to 1.616199(97)×10?35
metres. It is a base unit in the system of Planck units, developed by physicist Max Planck. The Planck length can be defined from three fundamental physical constants: the speed of light in a vacuum, the Planck constant, and the gravitational constant.

There is currently no proven physical significance of the Planck length; it is, however, a topic of theoretical research. Since the Planck length is so many orders of magnitude smaller than any current instrument could possibly measure, there is no way of examining it directly. According to the generalized uncertainty principle (a concept from speculative models of quantum gravity), the Planck length is, in principle, within a factor of 10, the shortest measurable length – and no theoretically known improvement in measurement instruments could change that.

來源：Planck length

第三種說法：就是普朗克長度是最小可觀測長度。這種說法的內容大概是：為了探測這麼小的長度，需要波長相似的光子來探測，然而波長這麼短的光子，根據之前的公式，對應的能量非常之巨大，以至於產生了黑洞，而黑洞裡面物理定理就失效了，因此無法探測比這個更小的長度量了。這個長度與史瓦西半徑有一定的關係。

由於時間關係，能搜到的基本是這三種說法了，而且都不太權威，如果還有其它說法，或者是教科書上有確切的定義，大家可以補充一下，謝謝~

簡單總結一下這三種說法。
第一種說法就是這個問題下一些朋友提出「光波長不連續」的理論根據。事實上，這種說法基本只在中文頁面看得到，並且來源比較不靠譜（貼吧、論壇等）。（貌似在多年前我也在某些科普中看過類似的說法）。第二、第三種說法則和第一種說法矛盾，一個認為普朗克常量是定義出來的量，一個認為是可觀測的最小量，而這兩個都不能說明空間是離散的。

那麼，空間真的是離散的嗎？其實我個人認為這種說法還有待商榷，目前來看，第二、第三種說法更具有可信度。

有英語閱讀能力的可以看一下來自Physics Stack Exchange的這個回答：spacetime - Is the Planck length the smallest length that exists in the universe or is it the smallest length that can be observed?

最後，希望有比較專業的人給個確切的答案，畢竟這個領域我不太擅長，只能呈現網上的資料來供大家討論。歡迎大家來和諧討論~

下面是原答案
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看到兩個亂扯波粒二象性的回答真是醉了...光的波長是連續的，能量是不連續的，波長和波粒二象性不能想當然地揉在一起。
最後，回答一下，如果用波長來定義顏色，那麼顏色就是連續的，也就是無限多的

（一）顏色是指視覺上的。
各種物理屬性的光到顏色的映射是不唯一的，也就是說某一波長、頻率並不代表一種顏色，一種波長、頻率是映射到一種顏色上，而這種顏色到光波長、頻率的映射是不唯一的。也就是光譜不同的光可能會又同樣的外貌，甚至光譜相同環境（背景、前景）不同人感覺的外貌也不同，也就是顏色與光的光線只是刺激值與感覺的映射。

換句話來說顏色種類的上限，指的就是人視覺色彩分辨力上限。
根本和頻率、波長上限、光的連續性、普朗克長度什麼的沒關係，，這將好像說人民幣最小單位是什麼，回答一元錢紙的分子大小、一元錢可分為普朗克長度的xxxx一樣，完全不是一個問題。
問題應該是光亮度分辨力還有波長和色純度的分辨力。（實際更科學應該是大腦中對色彩的分辨能力）

這個問題就是要簡化討論也就：顏色上限 = 視覺波長可分辨數量 x 視覺色純度可分辨數量 x 視覺光度亮度可分辨數量
（可以理解為色相、飽和度、亮度）

比如視覺波長可分辨數量：不同波長的光，人顏色的辨識能力不同，比如特別在紅端 680 nm 以上的，幾乎不能分辨出差別。也就是說 680 nm ~ 700 nm 左右的光譜光，都是同一種顏色。
也就是說的是並不是光譜改變一點點，顏色就不同了，這是有最小解析度的。
而光譜中部（ 590 nm）的人的分辨力較高，最高可達 0.4 nm（3000 處男的亮度下），
極限條件下（10° 視場）可分辨 500 種左右光譜色。

而色純度解析度在光譜兩端較高，570 nm處（黃色）最低，需要 5% （在白光中加入 5% 的色光才有視覺差別）的差別才有可察覺變化，藍紫端（400 nm 處）最高，只要 0.01% 的變化就可察覺。

而人視覺對亮度的解析度也不是線性的，也就是說低亮度的解析度遠遠大於高亮度，能分辨的亮度上萬，而對於屏幕來說（也就是有一個環境亮度，比如你現在看屏幕上的黑字，實際不是完全黑的）大概一千種左右。

然後極限是多少呢？上面只是簡化討論，實際要計算很複雜，因為不同亮度下波長和色純度可分辨也不同，這幾個參數互相影響。

一般認為如果在人眼全部動態範圍下可以達到上億級。
如果查不同資料的話可以看到人眼可分辨顏色從百萬、千萬級到上億都有，可能是計算取的人眼動態範圍不同。

實際上工業上目前使用 10bit（1024x1024x1024 ）色彩已經可以認為是達到人眼極細了，10bit 可以可以表示 10 億種顏色。

有上限。依據人眼的分辨能力，上限大概是四萬種。

蛤，潛水多年不邀自來答一下。
主要是因為之前和實驗室的同學討論過這個問題。
先說什麼是顏色，我認為一個光譜就是一種「物理上的」顏色，即只要兩個光譜不一樣，那麼就是兩種不同的顏色，至於人眼看上去一樣或者狗眼看上去一樣，是因為這兩種光譜對生物的視覺神經能產生同樣的刺激。
那麼光譜有多少種可能呢？因為波長和強度都是實數，所以有R-&>R的函數那麼多個。
如果我們假設光譜都是連續的話(或者有可數個間斷點)，那麼就是R那麼多個，即阿列夫1個(實連續函數集與實數集等勢)。
所以就是不可數的無窮個，也就是沒有上限。

前面有答主說波粒二象性的，我覺得這還是不能打破波長連續的假設，而各個波長的強度都是離散的可能性，所以還是阿列夫1個。所以結論還是不變的。

世界是物理的，物理不是數學是離散的，所以世界是離散的，那光譜也就是離散的。既然都是離散的，那就一定存在上限。即使數字大到嚇人，但也不可能是無窮大。

三原色，理論上可以分為無限的色階而已……

終於有個我能答的問題了(??e?)?強答
----然而好像有人答得差不多了(????ω????)
不管，我要答（補充）。
爪機編輯，有點亂，將就著吧，反正你又不會給贊(≧▽≦)/。
解:
（1）首先，顏色這個概念確實是不太對的，物理上的屬性是波長，所謂波長嘛，可見光波段和顏色的關係前面有高票答案了，一句話總結:
人們看到不同顏色是因為刺激人眼的光的波長不同，對應不同波長的光給人的顏色感覺不同（大多數波段是不可見的）。
所以可以直接說，顏色是不存在的，只是你的大腦處理信息的結果，而已，說唯心的那位，看著我的眼睛（●─●）這是真的，隨便你怎麼想好了，更何況這個世界是沒有定論的，我學物理，但我並不敢說唯心是錯的。
（2）基於題干，我想題主並不是要和我們聊普朗克，而是僅僅是看著顯示器想知道顏色的數量而已，這個就很狹隘的只和人眼有關了，所以正經答案如下，
我們來說說這個人眼解析度吧。
實際上現在的圖像處理常用有很多彩色模型，比如RGB模型和HSI模型，又分真彩色、偽彩色和假彩色。
這些處理當然不單單只是顏色不同而已，
而是彩色=亮度+色度
又色度=色調（顏色類別）＋飽和度（顏色深淺）

下面以RGB模型為例，
三基色可以相配絕大多數顏色，少數基本可以忽略了。
24位真彩色一共可以看做2的24次方，共計16777216種顏色。然並卵，人眼實際只能辨別上千種色度＋亮度
灰度上共有2的8次方共計256種灰度，而人眼只能區分40多種。所以人眼的解析度又是及其有限的。
而，由最上可知，顏色脫離人眼就沒有意義了，所以顏色不是沒有上限的
得證。

[實際上，如果你知道有圖片無損壓縮的存在，大概就猜到，數據量份減少（"顏色"減少）並不影響人眼看到的圖片區別（視覺冗餘），所以顏色的種類是有限]
以上。

第一次答這種可以裝x的題，好想繼續扯點圖像處理的東西，然而題中沒有要求(╥╯^╰╥)我怕扣分。

這個應該是數學問題
理論來說，有多少實數，就應該有多少種顏色

感覺說的不對，但是沒人看，不改了。好像是不連續的，階躍的。但是也很多啦。

理論上，是不會有上限的，就好像數的範圍是沒有上限一樣∞