摘自《歐洲物理學雜志》(European Journal of Physics,2016年8月),作者Tommaso Rosi等,原文標題What are we looking at when we say magenta? Quantitative measurements of RGB and CMYK colours with a homemade spectrophotometer。原文篇幅十分巨大,有15頁之多,這里為縮簡摘編,以及為連貫文意加入的我的個人的認知理解,若有錯誤,與原作無關(guān)。
使用智能手機作為數(shù)碼相機,配合成本低廉的自制儀器,可以研究RGB顏色和CMYK顏色的不同,并對其光譜進行定量處理和分析研究。RGB顏色體系是基于物質(zhì)發(fā)光的,因此暗的環(huán)境里也能看清物體顏色,而CMYK是基于反射光的,因此暗的環(huán)境里我們就看不清物體的顏色了。兩個典型的例子,是顯示屏和彩色打印材料。液晶顯示屏和激光打印顏料的顏色組成原理不同,RGB是物質(zhì)本身的顏色,而打印顏料是光被反射和吸收后呈現(xiàn)的顏色。
RGB和CMYK的區(qū)別與聯(lián)系的問題,是色彩理論中的問題,也是用什么樣的模型來解釋顏色混合的問題,用什么樣的模型解釋人眼和大腦感知顏色的問題。
當我們說品紅(magenta)的時候我們在看什么?我們說黃色(yellow)的時候我們又在看什么?我們所感知的顏色是什么?它與電磁波波長有什么關(guān)系?這一系列的問題,幾個世紀以來一直困擾著科學家和哲學家,在它的解決進程中,涌現(xiàn)過諸如托馬斯·楊、亥姆霍茲和麥克斯韋等等光輝燦爛的名字。
對于不同波長光譜構(gòu)成的同一種顏色感覺的光,我們的大腦根本不會區(qū)分,它沒有辦法產(chǎn)生不同的響應,這就是同色異譜。人眼和大腦對顏色信號進行了加法或減法的混合,由于反射、透射對單色的加、減的組合,人類大腦的顏色感知有一些奇怪的機制,這就是最近為什么人們開始詳細討論光譜學如何能成為理解顏色概念的重要工具。事實上,一些概念性的理解,就是基于光的光譜組成、光的強度,光被部分地傳輸基礎(chǔ)上的認識。
近年來,數(shù)碼相機,甚至智能手機的使用,一些低成本的設備已經(jīng)用于活動項目式的光譜測量,這里的活動就是為本科光學課程、講習班、藝術(shù)和科學講座以及人眼生理學課程而開設的。
第一個觀察,PC顯示器的工作原理。光在視網(wǎng)膜上重疊并產(chǎn)生顏色的觀察,決不足以解釋顏色“加法”混合機制。第二個觀察,激光打印顏料的工作原理。激光打印機顏料是減法和加法混合機制。兩種或三種主要顏料(CMY)的增加只會導致顏色變深,最終產(chǎn)生非常深的棕色,在標準光照下使用CMY不能得到純黑色,這就是CMYK為什么還要使用黑色顏料(black)的原因。所以CMYK打印機工作時,顏色是減色混合、加色混合綜合進行的。
所使用的自制光譜儀。
暗室框架使用黑色硬紙板,進光孔寬度0.7mm,透射光柵1000線。攝像頭是手機iPhone4S。使用已知波長的光對自制光譜儀進行波長校準和強度校準。通過
作為相對光照強度,,解析出來R、G、B的成分比例。
用PC顯示器作為光源,光譜儀在黑暗環(huán)境中朝向顯示器。使用的顯示器是MacBook Pro(retina display,15英寸,2015年)的顯示器,具有“彩色LCD”默認設置,標準RGB(sRGB)。
在顯示器上顯示圖片,由智能手機得到光譜并分析,與RGB顏色混合一致。
為檢測激光打印機墨水顏料的加法和減小混合,事先在白紙上打印彩條,白紙放置在準直狹縫的頂部,以陽光作為光源。
第一條光譜是校準標定波長,第二條是太陽光譜,之后依次為R、G、B、C、M、Y六條主要顏色彩條光譜??梢钥吹?,光線經(jīng)過彩條時,有些顏色消失了,有些顏色減小了。黃色(C)顏料吸收藍色(B)透過傳輸紅色(R)和綠色(G),洋紅(M)顏料將吸收綠色(G),綠色(G)顏料將吸收藍色(B)等等。波長的選擇性吸收/透射是減色模型的基本模型,但吸收/透射并不是要么0,要么100%,而是有一定的比率。這個比率,可以通過相同條件下記錄同一張照片上的透射光譜和當太陽光只穿過白板時的光譜得到,從而能確定顏料的透射率,以說明顏色的混合模型。
當我們談論口紅時我們在談論什么,品紅是一種選擇性的阻帶濾波器,能夠吸收可見光譜的一部分(一般地說,綠色區(qū)域)。相反,綠色是通帶濾波器,在減法混合中,綠色在高頻帶和低頻帶都有濾波。