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人眼接收色彩的方法:加法混色

點擊:   作者:天友利標準光源有限公司      發布日期:2014-07-08
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產生的知覺,很早以前科學家已經發現光的色彩強弱變化,是可以通
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產生的知覺,很早以前科學家已經發現光的色彩強弱變化,是可以通過數據來描述,這種數據較波長,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,出現的色彩是由紫到紅。不同波長的光所反射的強度是不同的,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這段波長內有較多的反射則趨向紅色,如果在500-700這段波長內有較多的反射,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知顏色。人類眼睛的網膜內分布著兩種細胞。桿狀細胞做推狀細胞,這些細胞對光線做出反應,便形成色彩的知覺。桿狀細胞是一種靈敏度很到的接收系統,能夠分別極微小的亮度差別,協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,因為堆狀細胞在這時已不能發揮作用,只有桿狀細胞在工作。
     堆狀細胞對光量的反應不是一樣的,當一束光線射到眼睛網膜上,堆狀細胞靈敏度最大細胞的值分別位于波長為紅色、綠色及藍色的三個區域。即是說,眼睛只需以不同強度和比例的紅綠藍三色組合起來,便能產生任何色彩的知覺,因而紅綠藍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的各種色彩,這就是著名的光學三色原理。以這種方法產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。印刷是以一些微細的網店,把透明的油墨按一定規律分布于紙上來呈現色彩。網點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,而是根據能夠吸收綠藍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,黃與藍這樣的組合稱作互補關系,或叫補色關系。印在紙上的網店,如果不與其他網店接觸,則見到的顏色便是印刷三基色。倘若其中兩個基色網店重疊在一起,例如青與黃,由于黃、墨吸收了光線中的藍,青吸收了光線中的紅,只有光線中綠反射到眼內,因此我們便會見到綠色。如果三色網店全部重疊在一起,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用。

     理論上,同等份量的洋紅、青及黃印在一起,能產生灰黑色的,可是由于油墨生產未請完美,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灰色的效果,便印刷品能表現較佳的層次感,這就是我們現在印刷采用四色的原因。在這個基礎上,有人甚至以黑墨完全替代同等的洋紅、青、黃墨出現的地方,這種技術,分色上成為非彩色結構(GCR),早期的FreeHand軟件,把RGB圖像轉換為CMYK,就是利用這種技術,以專色油墨替換色彩不夠理想的地方,出來應用于灰色上,亦可以應用于其他顏色。Pantone的HexChome就是向這個方向出發,在傳統四色之外加入專綠及專橙,以加強印刷中綠色及橙色不夠理想的部分。
協調屏幕與印刷色彩的方法

     雖然印染能夠復制千萬種色彩,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。另一方面。屏幕由于采用加法呈色的技術,在色彩表達的范圍上,確實較印染豐富。這就是為什么在屏幕上看來漂亮的色彩,無法用印刷復制出來,導致屏幕與印刷在色彩上產生差異。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,就是一種設備能夠記錄或復制色彩的最大范圍。人眼的色域為全部的可見光,在380~780這個波長范圍之內,印刷的色域則由紙張和油墨共同構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、打印機等亦各有各的色域,掌握一種設備的色域是有實際意義的,因為一種設備無法記錄或復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,在掃描機上卻不容易記錄。我們能做到的更多的由一種設備的色域模擬另一種設備的域。怎樣在模擬過程中,使人眼覺得兩種設備的色域較相近,便是色彩管理的重要主題。
進行色彩管理,建立色彩標準 

     要管理色彩,便需為色彩的表示和傳遞建立一套標準。目前較流行的色彩管理系統如LinoColor、Agfa的Phototone等,都是向著這個方向發展,透過一套描述設備色域的標準規格(ICC對照檔),因色域和規格不同而產生的色彩偏差和失真。實施這些色彩管理系統,首先要找出設備的設備的色域特質。而描述色域常用的方法,就是CIELab是國際照明協會,根據人眼視覺特性,把光線波長轉換為亮度和色相的一套描述色彩數據,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的程度。在CIELab色彩空間內,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據的基礎,因而能夠涵蓋由屏幕和印刷所產生的色彩,亦可用來代表人眼的色域。

     例如要描述一臺打印機的色域,首先從打印機打印一些測試色條,這些色條包括各種主要色及較難復制的顏色,然后用光譜儀量度色條上的CIELAb數據,在以軟件把數據寫成ICC格式的對照檔,對照檔內除了包括設備的色域資料外,同時亦可包括設備的生產特性,如黑版特性、網點擴大值等等。有了設備的對照檔,色彩運算軟件便可參考兩臺設備的特性資料,把設備的色域置于CIELAB色彩空間內進行比較和轉換,從而獲得較理想的模擬效果。這種技術目前一達到生產應用的階段其中應用更多的,是以屏幕模擬印刷色域,及以打印機模擬印刷色域。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對照檔內的數據作為運算基礎。因而對照檔的產生和管理便成為重要的工作。
色彩管理系統的假設 

     是否實施了色彩管理系統,即可以使生產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背后的假設。色彩管理系統的主要工作,在于根據一個已知色域的數據資料,在CIELab空間上,模擬另一個已知色域的數據,因而,必須假定兩個色域,乃保持在記錄色域資料時的狀態。即使說,建立設備對照檔的生產狀態,和計算色域時的生產狀態,必須是相同的。倘若昨天建立的對照檔,不能和今天的設備對照,生產狀態不斷浮動,色彩管理系統是不能發揮減少偏差的作用的,一個不穩定的生產流程,甚至看你使色彩管理系統把色彩偏差擴大。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工程。在一個環節使用色彩管理而在另一個環節不實施色彩管理,是沒有意義的。
     就攝影而言,了解照片的用途,根據最后呈現介質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。

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