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人眼接收色彩的方法:加法混色

发布时间:2010-09-02   来源:11317仪器商城  

     我们见到的颜色,如苹果红色,其实都是在一定条件下才出现的色彩,这些条件,主要可归纳为三项,就是光线、物体反射和眼睛,光和色是并存的,没有光,就没有颜色,可以说,色彩就是物体反射光线到我们眼内产生的知觉,很早以前科学家已经发现光的色彩强弱变化,是可以通过数据来描述,这种数据较波长,我们能见到的光的波长,范围在380至780毫米之间,随着波长由短到场,出现的色彩是由紫到红。不同波长的光所反射的强度是不同的,因此,测量物体所反射的波长分布,便可以确定该物体是什么颜色,例如以个物体在700至760这段波长内有较多的反射则趋向红色,如果在500-700这段波长内有较多的反射,则该物体便趋向绿色。通过测量物体反射光量的方法,科学家可以很精确地推定两件物体的颜色是否相同。
     测量光量反射的方法固然很精确,但不好用,因为眼睛并非以波长来认知颜色。人类眼睛的网膜内分布着两种细胞。杆状细胞做推状细胞,这些细胞对光线做出反应,便形成色彩的知觉。杆状细胞是一种灵敏度很到的接收系统,能够分别极微小的亮度差别,协助我们辨识颜色的能力,所以在亮度很弱的情况下。物体看起来都是灰灰白白,因为堆状细胞在这时已不能发挥作用,只有杆状细胞在工作。
     堆状细胞对光量的反应不是一样的,当一束光线射到眼睛网膜上,堆状细胞灵敏度最大细胞的值分别位于波长为红色、绿色及蓝色的三个区域。即是说,眼睛只需以不同强度和比例的红绿蓝三色组合起来,便能产生任何色彩的知觉,因而红绿蓝可说是人眼的三基色。利用三基色色光的相加叠合,我们基本上能够模拟自然界中出现的各种色彩,这就是著名的光学三色原理。以这种方法产生色彩亦叫做加法混色。屏幕显像和摄影就是这种混色方法的具体应用。
印刷四色:减法呈色

     印刷的呈色原理和加法混色不同。印刷是以一些微细的网店,把透明的油墨按一定规律分布于纸上来呈现色彩。网点分布较多的部分色彩较浓,分布较少的地方色彩便淡。透明油墨的选择也不是随意的,而是根据能够吸收绿蓝三色光的份量来决定。因此,洋红、青和黄便成为印刷的三基色。原因是洋红,黄与蓝这样的组合称作互补关系,或叫补色关系。印在纸上的网店,如果不与其他网店接触,则见到的颜色便是印刷三基色。倘若其中两个基色网店重叠在一起,例如青与黄,由于黄、墨吸收了光线中的蓝,青吸收了光线中的红,只有光线中绿反射到眼内,因此我们便会见到绿色。如果三色网店全部重叠在一起,由于所有光均被吸收,我们便会见到黑色。印刷就是采用这种色光递减的方法来产生万千色彩,因此亦叫减法呈色。喷墨打印、热升华打印和水彩绘画等都是这个原理的具体应用。

     理论上,同等份量的洋红、青及黄印在一起,能产生灰黑色的,可是由于油墨生产未请完美,青墨的纯度不及洋红的纯度,这样做出来的灰色总是偏红的。为了油墨工艺的不足,于是便引入黑墨来加强灰色的效果,便印刷品能表现较佳的层次感,这就是我们现在印刷采用四色的原因。在这个基础上,有人甚至以黑墨完全替代同等的洋红、青、黄墨出现的地方,这种技术,分色上成为非彩色结构(GCR),早期的FreeHand软件,把RGB图像转换为CMYK,就是利用这种技术,以专色油墨替换色彩不够理想的地方,出来应用于灰色上,亦可以应用于其他颜色。Pantone的HexChome就是向这个方向出发,在传统四色之外加入专绿及专橙,以加强印刷中绿色及橙色不够理想的部分。
协调屏幕与印刷色彩的方法

     虽然印染能够复制千万种色彩,但由于采用减法呈色的缘故,在色彩的亮度上有所减弱,一些较鲜艳的色彩便很难以印刷的方式表达。另一方面。屏幕由于采用加法呈色的技术,在色彩表达的范围上,确实较印染丰富。这就是为什么在屏幕上看来漂亮的色彩,无法用印刷复制出来,导致屏幕与印刷在色彩上产生差异。解决的方法。要么就是改良油墨和纸张成分,使能够复制较鲜、较纯的颜色,不过这并非一朝一夕的事。另一种方法就是缩窄屏幕的色域来迎合印刷,是屏幕所见的即为印刷所得的。
     所谓色域,就是一种设备能够记录或复制色彩的最大范围。人眼的色域为全部的可见光,在380~780这个波长范围之内,印刷的色域则由纸张和油墨共同构成不同的纸张油墨配搭,便有不同的印刷色域,报纸的色域就不同于书纸,Pantone的色域也不同于DIC。其他如屏幕、扫描机、打印机等亦各有各的色域,掌握一种设备的色域是有实际意义的,因为一种设备无法记录或复制在色域以外的色彩。例如,正常的情况下,人眼无法见到在红外线或X光下的色彩,而一些人眼很容易辨别的色彩,像各种金属色,在扫描机上却不容易记录。我们能做到的更多的由一种设备的色域模拟另一种设备的域。怎样在模拟过程中,使人眼觉得两种设备的色域较相近,便是色彩管理的重要主题。
进行色彩管理,建立色彩标准 

     要管理色彩,便需为色彩的表示和传递建立一套标准。目前较流行的色彩管理系统如LinoColor、Agfa的Phototone等,都是向着这个方向发展,透过一套描述设备色域的标准规格(ICC对照档),因色域和规格不同而产生的色彩偏差和失真。实施这些色彩管理系统,首先要找出设备的设备的色域特质。而描述色域常用的方法,就是CIELab是国际照明协会,根据人眼视觉特性,把光线波长转换为亮度和色相的一套描述色彩数据,其中L是描述色彩的亮度,a代表描述色彩偏红偏绿的程度,b则代表描述色彩偏黄偏蓝的程度。在CIELab色彩空间内,每一个人眼可见的颜色,都有一个属于该颜色的位置,通过比较两种颜色位置的远近,我们便可以判定两张颜色的近似程度。由于可见光线光谱是这套数据的基础,因而能够涵盖由屏幕和印刷所产生的色彩,亦可用来代表人眼的色域。

     例如要描述一台打印机的色域,首先从打印机打印一些测试色条,这些色条包括各种主要色及较难复制的颜色,然后用光谱仪量度色条上的CIELAb数据,在以软件把数据写成ICC格式的对照档,对照档内除了包括设备的色域资料外,同时亦可包括设备的生产特性,如黑版特性、网点扩大值等等。有了设备的对照档,色彩运算软件便可参考两台设备的特性资料,把设备的色域置于CIELAB色彩空间内进行比较和转换,从而获得较理想的模拟效果。这种技术目前一达到生产应用的阶段其中应用更多的,是以屏幕模拟印刷色域,及以打印机模拟印刷色域。由于屏幕的色域较印刷的色域为大,这种情况下的模拟又叫色域压缩模拟。在个模拟过程都是根据对照档内的数据作为运算基础。因而对照档的产生和管理便成为重要的工作。
色彩管理系统的假设 

     是否实施了色彩管理系统,即可以使生产的色彩获得理想的效果?要回答这个问题,必须了解色彩管理系统背后的假设。色彩管理系统的主要工作,在于根据一个已知色域的数据资料,在CIELab空间上,模拟另一个已知色域的数据,因而,必须假定两个色域,乃保持在记录色域资料时的状态。即使说,建立设备对照档的生产状态,和计算色域时的生产状态,必须是相同的。倘若昨天建立的对照档,不能和今天的设备对照,生产状态不断浮动,色彩管理系统是不能发挥减少偏差的作用的,一个不稳定的生产流程,甚至看你使色彩管理系统把色彩偏差扩大。因此,色彩管理是一个贯穿从输入到处理直至输出全过程的系统工程。在一个环节使用色彩管理而在另一个环节不实施色彩管理,是没有意义的。
     就摄影而言,了解照片的用途,根据最后呈现介质的色域与色彩特性处理照片的色彩,可以有效避免“所见非所得”的问题。

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