人眼接收色彩的方法：加法混色

2010-09-02

     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。