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數字影像的色彩管理與色彩控制(之三)

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發表于 2014-6-17 06:43:47 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |
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  我們常用多種名稱描述各種紅色,例如大紅、粉紅,橙紅、桃紅、磚紅、玫瑰紅、櫻桃紅、石竹紅,洋紅等,還常在前面冠以鮮、淡、深、淺,暗、等描述語。圖1是隻果與番茄的“合影”在拍攝前首先對數字相機與顯示器進行了嚴格的色彩管理,又假設在印刷中顏色也控制得相當準確,使你所見的圖片與實物的色彩十分接近。請問︰你能描述出國中的隻果與番茄的紅色嗎,能說出兩者顏色的異同嗎,顯然,要想控制與管理色彩,必須掌握命名顏色的方法、了解顏色的特征並能夠找出兩種顏色的差異。
  從產生顏色的方法上為色彩命名有兩種最常用的色彩命名方法;加色法與減色法,它們都是從產生顏色的方法中衍生出來的。
  

  1.加色沾
  上一講“眼楮與顏色”中曾指出,我們能夠看到各種顏色是由于眼楮中有感紅、感藍與感綠三種錐體細胞,可以分別感受紅、綠、藍三種色光,通過這三種細胞接受光刺激的不同來辨別色彩。因此人們自然想到用紅、綠,藍三種基本的光線混合(重疊相加)來形成各種顏色並用這三種色光數量多少來命名所形成的顏色,紅、綠、藍光被稱為“原色”光。
  用不同量值的“原色”重疊相加形成顏色的方法稱為加色法。在試驗室中投射任何顏色的光線到屏幕的一側.而在屏幕的另一側投射3千原色光,改變三原色光的強度比例直到屏幕兩側的光看起來顏色相同,即可以知道被測色光中三原色的成分了。試驗與理論計算表明只要所用的紅、綠、藍光是獨立的(每種光都不能用另外兩種光混合構成)都可以作為加色法的原色光。更進一步  國際照明委員會(CIE)規定用波長為700nm的紅光,546.1nm的綠光、435.8nm的藍光作為標準的原色光。
  

  

  讓我們再作一個試驗,用等量的紅、綠、藍三原色光投射到白色的屏幕上其中產生了黃、品、青三種顏色,紅-綠、藍與黃、品、青6種顏色可以組成一個色6星形(圖2)。其中形成3對互相對立的顏色-紅青、綠品、藍黃,稱為互補的顏色。與三個原色對應,將青、品、黃稱為補色。在圖中我們還標出了這6種色光英文名稱的首字母,並引用這些字母代表相應的顏色。
  根據以上實驗,顯然可見到當等量的色光相加時有以下的規律(圖3)     
  (1)原色+原色︰(第3種原色的)補色(圖3a)。
  (2)補色+補色︰淺(更明亮的)原色(圖3b)。
  即色6星形上的任何一種顏色可由它兩側的顏色相加合成。
  當兩種不等量的原色光相加時可以得到介于兩種原色之間的各種中間色(圖4)。
  (3)原色+對應的補色=白色,由此不難推出︰三原色相加或三補色相加均為白色(圖3c)。
  反之從(圖3c)還可以推出;
  (4)白色原色︰對應的補色。
  (5)白色補色︰對應的原色。
  從(3)一(5)不難發現  原色與其對應的補色間存在著一種此消彼長的關系  在飽和度不變的條件下,增加一方必然減弱另一方二者不可能同時增強這在今後調整色彩時十分重要。既然用3種原色相加可以得到各種顏色,人們自然聯想到用某種色光中所包含的三個原色光的量值︰R(紅).G(綠)、B(藍)來命名這種顏色,這種命名色彩的方法又稱為RGB模式。例如在Photoshop中用吸管工具點擊(圖1)中隻果與番茄中圓圈的中心  在Photoshop的顏色面板或信息面板中立即顯示出番茄A部的RGB色值約為Ra=144、Ga=45、Ba-28,隻果B處的色值約為Rb-130、Gb=35。Bb=51(取中間值)。
  

  

  

  加色法的特征是相加的光越多,產生的顏色越亮。等量的三個原色光相加得到白光。因此在RGB色彩模式下色值越大  色彩越明亮。
  在數字相機與掃描儀中,我們為感光的CCD覆蓋紅、綠、藍的濾色鏡陣列,測定每個像素所接受的紅、綠、藍光,並將它們相加以確定每個像素所接受光的顏色與亮度(圖5)。顯示器與電視機的屏幕呈以可發出紅、綠、藍光的三個光點為一組,表示一個像素(圖6)雖然在放大鏡下紅、綠、藍色的發光點是不重合的,但是在正常的觀察距離下,相鄰兩個光的距離小于眼楮的極限分辨率,此時他們的亮度與顏色均按加色法的規律融合,被眼楮視為一千光點。多數平板掃描儀與膠片掃描儀則是用三排分別蒙著紅,綠。藍濾光鏡的CCD接受3種原色光線(圖7)。顯然它們都是以加色法為基礎顯示與記錄色彩的設備。
  

  2.減色法
  首先讓我們設想-一塊黃玻璃與一塊青玻璃重疊後將呈現什麼顏色?第一講中曾指出透明物體只能透過自身的顏色.從(圖8a)中可見由于黃光是由紅光與綠光組成的.因此黃玻璃可以透過紅光與綠光,同樣可知青玻璃能透過綠光與藍光.二者重疊後入射光中的藍光被黃玻璃吸收。紅光被青玻璃吸收,只有綠光能同時透過二者因此黃、青玻璃重疊後呈現綠色。同理可知,黃、品玻璃重疊呈紅色(圖8b),青、品玻璃重疊呈藍色(圖8c)。而一塊紅玻璃與一塊藍玻璃重疊後,白光中的紅光被藍玻璃吸收,藍光被紅玻璃吸收、綠光同時被紅、藍玻璃吸收因此將呈現黑色。同樣可知任意兩塊原色玻璃重疊都將呈現黑色。將顏料涂到白紙上成色的原理與重疊色玻璃類似.打印機與印刷機的墨水與油墨都是半透明的,光線穿透顏料再被白紙反射(圖9)︰每種顏料只能透過或反射自身的顏色,在青、品、黃中.任意兩種顏料混合或重疊均會產生一種原色,因此用黃。品、青作顏料還可以形成紅、綠、藍三種原色(圖9a)。這種用補色濾色鏡或色料吸收光線形成各種顏色的方法稱為減色法。與加色法最大的不同是;減色法混合的顏色越多,生成的顏色越暗.理論上三種補色同時混合則成黑色。但是由于人們難于獲得純淨的黃、品、青色料,導致三種補色混合後得不到純黑.也由于一種黑色料同時使用三種色料更便宜,為此在減色法成色時多數還必須使用黑色。減色法使用C(青)、M(品)、Y(黃)。K{黑)四個色值表示顏色,色值越大顏色越暗,這種命名顏色的方法又稱為CMYK模式。幾手所有的彩色打印機與印刷機都使用青、品、黃。黑顏料或油墨,因此它們都是以減色法為基礎的硬件設備。在Photoshop中將顏色調板設置為CMYK模式,可以用拾色器讀出番茄A部的色值為Ca=41%、Ma=95% Ya=100%、Ka=7%(圖10),隻果B處的色值為Cb=45%、Mb 100%、Yb=85%、Kb=13%。
  

  

  色彩的特征
  我們雖然已經從數據上分辨出了(圖1)中兩種顏色的差異但是由于RGB與CMYK的數值難于直接表達顏色的特征,因此僅從這些數據很難令人明白兩種色彩的特性與視覺上的差異。
  我們平時是從顏色的三大特征對顏色進行辨認的即色相,飽和度與明度。這正是我們的眼楮與大腦對組成色光的光譜成分所產生的生理與心理的感覺。
  

  

  色相(Hue)又稱色調,是顏色感覺最基本的特征。顏色的基本名稱  紅、橙、黃、綠、青、藍、紫就是根據色相確定的。前面所說的桃紅、橙紅、洋紅、磚紅等則是對紅色從色相上進一步地細分。一旦顏色的色相進入了另一種顏色的範圍,人眼會立即發現它的變化。色相是人眼對色光主波長的認知。所謂主波長是指與混合光線色相相同的單色光的波長圖11a)。由于自然光中無品色,我們所見的品色都是由紅光與藍光合成的,因此品光對應著紅。藍兩個波段的主波長(圖11b)。
  明度(Lightness 或 Value)表示顏色明暗的程度,對于單色光,明度表示了光線的強弱對于物體,明度表示物體反射或透射光線的能力,反射率越高,明度就越高。人們常用“深”、“淺”表示顏色的明度,例如“深紅”、“淺紅”。在色光的光譜分布曲線中,明度表示波峰與波谷平均值的大小。涉及到色彩的明暗時還要注意明度與亮度的區別︰亮度是指色光所含光能量的大小,是一個物理量,可以用各種儀器直接測量。明度則是人對色彩明暗程度的心理感覺,它與亮度有關,但不成比例。此外明度還與色光的色相有關,對于不同色相的物體。即使亮度相同明度也不同,黃色、黃綠色最殼、藍紫色最暗。(圖12a)是幾種亮度相同、明度不同的顏色的外觀效果,(圖彩的明度差異。(圖12c)是將(圖12a)用Photoshop的“去色”處理之後階調相同,證明原(圖12a)各色塊的亮度的確相同。這個試驗表明,明度不僅是人對色光物理特征的生理反映,還包含著復雜的心理因素。
  
  

  在RGB色彩模式中,三個色值越高顏色的明度越高,在CMYK模式中四個色值(尤其是K值)越高色彩的明度越低。
  

  飽和度(Saturation)有時又稱彩度(Chroma),表示顏色純淨(鮮艷)的程度.實際上是顯示出色光中彩色成分與消色成分(中性色  如黑、白、灰)的比例關系。中性色越多,飽和度越低。從色光的光譜分布曲線看。表明曲線波峰與波谷差值的大小,差值越大,飽和度越高。特別要注意的是︰當顏色由于加入白色或黑色而降低飽和度時,還會伴隨著明度的變化(圖13)。例如與“鮮紅”相比,“粉紅”與“暗紅”不僅飽和度較低,明度也不同。飽和度與彩度在表示方法上略有不同,飽和度常用純色成分在總色彩成分(純色成分+中性色成分)中所佔的百分比表示,而彩度則常用于表示色彩中純色成分的主觀相對量(見下節“孟塞爾系統”的彩度)。飽和度還會受到物體表面特性與照明光線特性的影響︰粗糙表面或散射光照明都會降低飽和度。
  一般情況下在以上兩種色彩模式中,R、G、B和C、M、Y色值中最大值與最小值相差的越多,飽和度越高。
  一個從事色彩設計與色彩復制的人,經過實踐的鍛煉,能夠辨認超過130種色相的顏色。在此基礎上進一步通過對不同明度與飽和度的辨識,在中等亮度下可分辨的色彩總量可達數十萬種。
  我們是用色相、明度與飽和度來辨識與評價顏色的,而RGB與CMYK並不能直接反映色彩的這些特征,現實生活中的諸多形容詞又無法定量的描色彩。因此我們更願意使用一些能夠直接表現色彩大特征的顏色系統,這就是我們下節將要研究的題了。  
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沙發
發表于 2014-9-3 07:00:23 | 只看該作者
感恩樓主無私的分享與奉獻,好帖子,我收下啦
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