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人眼接收色彩的方法：加法混色

2010-09-02

     我們見到的顏色，如蘋果紅色，其實都是在一定條件下才出現(xiàn)的色彩，這些條件，主要可歸納為三項，就是光線、物體反射和眼睛，光和色是并存的，沒有光，就沒有顏色，可以說，色彩就是物體反射光線到我們眼內(nèi)產(chǎn)生的知覺，很早以前科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)光的色彩強(qiáng)弱變化，是可以通過數(shù)據(jù)來描述，這種數(shù)據(jù)較波長，我們能見到的光的波長，范圍在380至780毫米之間，隨著波長由短到場，出現(xiàn)的色彩是由紫到紅。不同波長的光所反射的強(qiáng)度是不同的，因此，測量物體所反射的波長分布，便可以確定該物體是什么顏色，例如以個物體在700至760這段波長內(nèi)有較多的反射則趨向紅色，如果在500-700這段波長內(nèi)有較多的反射，則該物體便趨向綠色。通過測量物體反射光量的方法，科學(xué)家可以很精確地推定兩件物體的顏色是否相同。
     測量光量反射的方法固然很精確，但不好用，因為眼睛并非以波長來認(rèn)知顏色。人類眼睛的網(wǎng)膜內(nèi)分布著兩種細(xì)胞。桿狀細(xì)胞做推狀細(xì)胞，這些細(xì)胞對光線做出反應(yīng)，便形成色彩的知覺。桿狀細(xì)胞是一種靈敏度很到的接收系統(tǒng)，能夠分別極微小的亮度差別，協(xié)助我們辨識顏色的能力，所以在亮度很弱的情況下。物體看起來都是灰灰白白，因為堆狀細(xì)胞在這時已不能發(fā)揮作用，只有桿狀細(xì)胞在工作。
     堆狀細(xì)胞對光量的反應(yīng)不是一樣的，當(dāng)一束光線射到眼睛網(wǎng)膜上，堆狀細(xì)胞靈敏度大細(xì)胞的值分別位于波長為紅色、綠色及藍(lán)色的三個區(qū)域。即是說，眼睛只需以不同強(qiáng)度和比例的紅綠藍(lán)三色組合起來，便能產(chǎn)生任何色彩的知覺，因而紅綠藍(lán)可說是人眼的三基色。利用三基色色光的相加疊合，我們基本上能夠模擬自然界中出現(xiàn)的各種色彩，這就是著名的光學(xué)三色原理。以這種方法產(chǎn)生色彩亦叫做加法混色。屏幕顯像和攝影就是這種混色方法的具體應(yīng)用。
印刷四色：減法呈色

     印刷的呈色原理和加法混色不同。印刷是以一些微細(xì)的網(wǎng)店，把透明的油墨按一定規(guī)律分布于紙上來呈現(xiàn)色彩。網(wǎng)點(diǎn)分布較多的部分色彩較濃，分布較少的地方色彩便淡。透明油墨的選擇也不是隨意的，而是根據(jù)能夠吸收綠藍(lán)三色光的份量來決定。因此，洋紅、青和黃便成為印刷的三基色。原因是洋紅，黃與藍(lán)這樣的組合稱作互補(bǔ)關(guān)系，或叫補(bǔ)色關(guān)系。印在紙上的網(wǎng)店，如果不與其他網(wǎng)店接觸，則見到的顏色便是印刷三基色。倘若其中兩個基色網(wǎng)店重疊在一起，例如青與黃，由于黃、墨吸收了光線中的藍(lán)，青吸收了光線中的紅，只有光線中綠反射到眼內(nèi)，因此我們便會見到綠色。如果三色網(wǎng)店全部重疊在一起，由于所有光均被吸收，我們便會見到黑色。印刷就是采用這種色光遞減的方法來產(chǎn)生萬千色彩，因此亦叫減法呈色。噴墨打印、熱升華打印和水彩繪畫等都是這個原理的具體應(yīng)用。

     理論上，同等份量的洋紅、青及黃印在一起，能產(chǎn)生灰黑色的，可是由于油墨生產(chǎn)未請完美，青墨的純度不及洋紅的純度，這樣做出來的灰色總是偏紅的。為了油墨工藝的不足，于是便引入黑墨來加強(qiáng)灰色的效果，便印刷品能表現(xiàn)較佳的層次感，這就是我們現(xiàn)在印刷采用四色的原因。在這個基礎(chǔ)上，有人甚至以黑墨完全替代同等的洋紅、青、黃墨出現(xiàn)的地方，這種技術(shù)，分色上成為非彩色結(jié)構(gòu)（GCR），早期的FreeHand軟件，把RGB圖像轉(zhuǎn)換為ＣＭＹＫ,就是利用這種技術(shù)，以專色油墨替換色彩不夠理想的地方，出來應(yīng)用于灰色上，亦可以應(yīng)用于其他顏色。Pantone的HexChome就是向這個方向出發(fā)，在傳統(tǒng)四色之外加入專綠及專橙,以加強(qiáng)印刷中綠色及橙色不夠理想的部分。
協(xié)調(diào)屏幕與印刷色彩的方法

     雖然印染能夠復(fù)制千萬種色彩，但由于采用減法呈色的緣故，在色彩的亮度上有所減弱，一些較鮮艷的色彩便很難以印刷的方式表達(dá)。另一方面。屏幕由于采用加法呈色的技術(shù)，在色彩表達(dá)的范圍上，確實較印染豐富。這就是為什么在屏幕上看來漂亮的色彩，無法用印刷復(fù)制出來，導(dǎo)致屏幕與印刷在色彩上產(chǎn)生差異。解決的方法。要么就是改良油墨和紙張成分，使能夠復(fù)制較鮮、較純的顏色，不過這并非一朝一夕的事。另一種方法就是縮窄屏幕的色域來迎合印刷，是屏幕所見的即為印刷所得的。
     所謂色域，就是一種設(shè)備能夠記錄或復(fù)制色彩的大范圍。人眼的色域為全部的可見光，在380~780這個波長范圍之內(nèi)，印刷的色域則由紙張和油墨共同構(gòu)成不同的紙張油墨配搭，便有不同的印刷色域，報紙的色域就不同于書紙，Pantone的色域也不同于DIC。其他如屏幕、掃描機(jī)、打印機(jī)等亦各有各的色域，掌握一種設(shè)備的色域是有實際意義的，因為一種設(shè)備無法記錄或復(fù)制在色域以外的色彩。例如，正常的情況下，人眼無法見到在紅外線或X光下的色彩，而一些人眼很容易辨別的色彩，像各種金屬色，在掃描機(jī)上卻不容易記錄。我們能做到的更多的由一種設(shè)備的色域模擬另一種設(shè)備的域。怎樣在模擬過程中，使人眼覺得兩種設(shè)備的色域較相近，便是色彩管理的重要主題。
進(jìn)行色彩管理，建立色彩標(biāo)準(zhǔn) 

     要管理色彩，便需為色彩的表示和傳遞建立一套標(biāo)準(zhǔn)。目前較流行的色彩管理系統(tǒng)如LinoColor、Agfa的Phototone等，都是向著這個方向發(fā)展，透過一套描述設(shè)備色域的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格（ICC對照檔），因色域和規(guī)格不同而產(chǎn)生的色彩偏差和失真。實施這些色彩管理系統(tǒng)，首先要找出設(shè)備的設(shè)備的色域特質(zhì)。而描述色域常用的方法，就是CIELab是國際照明協(xié)會，根據(jù)人眼視覺特性，把光線波長轉(zhuǎn)換為亮度和色相的一套描述色彩數(shù)據(jù)，其中L是描述色彩的亮度，a代表描述色彩偏紅偏綠的程度，b則代表描述色彩偏黃偏藍(lán)的程度。在CIELab色彩空間內(nèi)，每一個人眼可見的顏色，都有一個屬于該顏色的位置，通過比較兩種顏色位置的遠(yuǎn)近，我們便可以判定兩張顏色的近似程度。由于可見光線光譜是這套數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，因而能夠涵蓋由屏幕和印刷所產(chǎn)生的色彩，亦可用來代表人眼的色域。

     例如要描述一臺打印機(jī)的色域，首先從打印機(jī)打印一些測試色條，這些色條包括各種主要色及較難復(fù)制的顏色，然后用光譜儀量度色條上的CIELAb數(shù)據(jù)，在以軟件把數(shù)據(jù)寫成ICC格式的對照檔，對照檔內(nèi)除了包括設(shè)備的色域資料外，同時亦可包括設(shè)備的生產(chǎn)特性，如黑版特性、網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大值等等。有了設(shè)備的對照檔，色彩運(yùn)算軟件便可參考兩臺設(shè)備的特性資料，把設(shè)備的色域置于CIELAB色彩空間內(nèi)進(jìn)行比較和轉(zhuǎn)換，從而獲得較理想的模擬效果。這種技術(shù)目前一達(dá)到生產(chǎn)應(yīng)用的階段其中應(yīng)用更多的，是以屏幕模擬印刷色域，及以打印機(jī)模擬印刷色域。由于屏幕的色域較印刷的色域為大，這種情況下的模擬又叫色域壓縮模擬。在個模擬過程都是根據(jù)對照檔內(nèi)的數(shù)據(jù)作為運(yùn)算基礎(chǔ)。因而對照檔的產(chǎn)生和管理便成為重要的工作。
色彩管理系統(tǒng)的假設(shè) 

     是否實施了色彩管理系統(tǒng)，即可以使生產(chǎn)的色彩獲得理想的效果？要回答這個問題，必須了解色彩管理系統(tǒng)背后的假設(shè)。色彩管理系統(tǒng)的主要工作，在于根據(jù)一個已知色域的數(shù)據(jù)資料，在CIELab空間上，模擬另一個已知色域的數(shù)據(jù)，因而，必須假定兩個色域，乃保持在記錄色域資料時的狀態(tài)。即使說，建立設(shè)備對照檔的生產(chǎn)狀態(tài)，和計算色域時的生產(chǎn)狀態(tài)，必須是相同的。倘若昨天建立的對照檔，不能和今天的設(shè)備對照，生產(chǎn)狀態(tài)不斷浮動，色彩管理系統(tǒng)是不能發(fā)揮減少偏差的作用的，一個不穩(wěn)定的生產(chǎn)流程，甚至看你使色彩管理系統(tǒng)把色彩偏差擴(kuò)大。因此，色彩管理是一個貫穿從輸入到處理直至輸出全過程的系統(tǒng)工程。在一個環(huán)節(jié)使用色彩管理而在另一個環(huán)節(jié)不實施色彩管理，是沒有意義的。
     就攝影而言，了解照片的用途，根據(jù)后呈現(xiàn)介質(zhì)的色域與色彩特性處理照片的色彩，可以有效避免“所見非所得”的問題。