色彩的来源.doc

色彩的來源電腦買物王 2007/07/04 在探討影像時，色彩是我們經常討論的項目，無論輸入、影像處理或是輸出，色彩都是最重要的一個環節。了解色彩如何產生，有助於降低影像這門學問的複雜程度，能夠貫通這些觀念，許多在影像過程中的諸多觀念也就自然而然能夠理解。 【文林阿嵐】 色彩其實是一個概念，代表人對於光的感知效果。在探討影像時，色彩是我們經常討論的項目，無論輸入、影像處理或是輸出，色彩都是最重要的一個環節。了解色彩如何產生，有助於降低影像這門學問的複雜程度，能夠貫通這些觀念，許多在影像過程中的諸多觀念也就自然而然能夠理解。所以，必須先把一些名詞定義清楚，讀者閱讀後面的文章，才有辦法比較清楚知道我在說什麼，減少望文生義的猜測。 發光體的色彩 色彩代表人對於光的感知效果，對於發光體而言，眼睛對於發光體所發射出來的光的感覺，就是發光體的色彩，例如我們看到各種不同顏色的燈光，就是大腦對於光的感受；夜晚仰望星空，看到各種不同色彩的星星，也是相同的道理。對不發光的反光體而言，我怓搢鴘漲漹m，是發光體所發射出來的光，照耀在反光體上，進入眼睛的是反射出來的光線，而物體的色彩，就是我抪P知反射光線的效果。 反光體的色彩 對大部分不發光體而言，光線照到物體上，物體反射出來的光線進入眼睛，讓我們感知到物體的色彩，那麼影響的幾個因素就分別是：發光體所發射出來的光線、物體表面的反射效果與人對於光線的感知。這三種因素，同時影響我們認為這個物體是什麼顏色。例如我們在一個沒有窗戶的室內，看到一顆蘋果，室內的電燈就是發光體，蘋果反射出來的光線，進入我們的眼睛，我們就可以知道蘋果的顏色。 眼睛對於物體的色彩辨認過程中，發光體發射出來的光線，無論直接照射或者其他物體漫射到物體的光線，就是色彩反應的初始訊號；物體反射光線就是作用，通常一個不是白色的物體，會吸收一部份光線，而反射其他部分，這種吸收與反射的比例，就是作用；而人的感知，則依據室內整體光線做為基準，修正我們眼睛吸收到的物體反射光線，讓我們能夠更精準辨認物體的色彩。所以光源的種類，物體吸收與反射的光線，與人感知的修正，就構成了我們辨識色彩的三個要素。 光的波長與顏色 色彩是一個抽象的概念，代表我們對於光線的感知。自從牛頓將太陽光導入三稜鏡，將白光分成各種不同的色彩的光線以來，我們就知道白光是由許多種不同的光線的組合，所以我們知道，進入眼睛中的光線組合不同，可以讓人感受到不同的色彩。中小學課本告訴我們，白光是由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種光組成，不過我們如果仔細去看，就可以發現我們無法找到一個很明顯的分割點，把相鄰的兩個顏色切開，也就是其實光的色彩是連續變化的，無法說多少到多少屬於紅光，多少到多少又屬於橙光等等。 隨著頻譜分析技術的實現，我們發現光的色彩與光的頻率有關，所以光的色彩也跟光的波長有關（物理學上有個定義：光的頻率光的波長光速），事實上大部分物理的分析，比較常用波長，而較少使用頻率。可見光的波長是400700奈米，所謂的可見光就是眼睛能夠看見與感知的光線，波長400奈米是偏紫的光，而700奈米則是偏紅的光。超出這個範圍的就是不可見光，接近可見光範圍的不可見光，波長低於400奈米稱為紫外線，波長高於700奈米的稱為紅外線。 色溫 二十世紀初，物理學家普朗克發現了發光體所發射出來的光線比例，與發光體的溫度有關，後來我們就使用色溫來標示光的各種波長比例組合，色溫不同，各種波長的比例就不同。色溫愈低，長波長的比例就比較高，光源的顏色就會比較偏紅，或者暖色調；色溫愈高，短波長的比例就比較高，光源的顏色就會比較偏藍，或者冷色調。這種方法也是被用來判斷夜晚星星的表面溫度。 對立色彩 在國際照明協會研究的RGB色彩表示法之外，人類經由不斷的觀察色彩，發現這個世界並沒有帶紅的綠色，也沒有帶黃的藍色，因此認為紅色與綠色對立，黃色與藍色對立，這種觀念稱為對立色彩學說。對立色彩學說在還沒數值化衡量之前，我們姑且認為這是一種描述色彩的假說，等到數值化衡量之後，對立色彩學說的重要性將大幅提昇，這些將留到講解色彩表示法時再論述。至於對立色彩學說的依據，在後來的神經解剖學當中，發現視覺的神經訊號是利用對立色彩學說的方式傳導至腦中，所以這種觀念也是正確無誤的一個學說。 bRGB加色法 色彩是人所感受的光波組合，也就是各種波長的光波組合，形成了我們對於色彩的認知。到了20世紀初，國際照明協會為了要制訂描述色彩的標準，發現可以利用紅（Red , 簡寫R）、綠（Green, 簡寫G）、藍（Blue,簡寫B）三種光波的相加，可以形成絕大部分的色彩，這就是RGB加色法的開端。後來的神經解剖學發現，眼睛中具備可以分別感受RGB三種色光的神經元，所以我們不難理解，20世紀初的色彩定義之爭當中，為何國際照明協會的表示法最能夠解釋大部分的現象，所以其研究成果成為當代色彩工程學的標準（RGB加色法不是這個研究成果，只是研究過程中所發現的一種方法）。RGB加色法的原理，就是利用R、G、B三種光波，來模擬可見光波的組合效果。隨著RGB加色法的發展，讓我們能夠比較觀念性的理解發光體的色彩，我們可以用不同比例的RGB光線來模擬不同色溫的光源。加色法的原則就是，根本的原始色彩是不發光的黑色，然後把RGB各種顏色疊加上去，也就是我們可以利用RGB加色法，取適當的比例複製出我們希望的色彩。 CMY減色法 不發光的反光物質上，亮度最高的是白色，白色物體的特色是完全反射光線，也就是照射進來的光線，無論其組成與比例為何，都完全的反射出去。白色是我們來思考反射物體的基本，代表完全反射，而沒有任何吸收任何光線。當我們用RGB的方法來思考一個光源的組成，白色的意義就是會完全反射RGB三種光線，如果會吸收些顏色，則會形成其他的色彩。例如我們的物體會把紅光完全吸收，而完全反射綠光與藍光，這個東西就會呈現綠光與藍光的合成效果，即靛青色（Cyan,簡寫C），我們就可以認為C 為白光減掉紅光，相同的方式，我們也可以知道，洋紅色（Magenta,簡寫M）為白光減掉綠光，而黃色（Yellow,簡寫Y）則為白光減掉藍光。所以如果我們以白色為基準，減色法的思考原則就是逐次減去RGB光線。故CMY減色法只是一種變形的RGB，其原理亦可使用RGB的方式來思考。跟RGB加色法的功能一樣，我們也可以利用CMY三種顏料，在白色的基底上複製出我們希望的色彩。 總結 1.色彩這個名詞，代表人對於光的感知效果。2.壞消息是，可見光是複雜的組成，包含了400700奈米波長的光波。3.另一個壞消息，可見光的組成會隨著光源的不同而改變，用來描述光源的種類的名詞是色溫。4.好消息是，我們可以用RGB三種光波的組合，模擬出大部分的色彩，可以讓我們以後談色彩時可以輕鬆一點。5.另一個好消息，CMY減色法基本上是RGB加色法的變形，