Dr.OH! 主講
ANAN 策劃

         從本講開始，Dr.OH! 將帶領同學們更深入瞭解攝影的原理。色彩、光線、化學染色和電子成像都將是我們的重點。同學們很快就會發現，攝影的領域裡牽涉了許多物理和化學的觀念與理論，這些知識從國中到高中的科學課本之中都有述及，只是我們並沒有深切的注意，它們的應用是這麼的奇妙。現在我們就從最基本的色彩開始！

        17世紀人們發現白光實際上是由各種色彩光線聯合構成。到了 1801年科學家發現，人類眼睛的視網膜並不包含能辨認每一種可見色彩的受體，反而是有3種不同受體的混合體，即對紅色（R）、綠色（G）和藍（B）色敏感。後來，這三色被定名為光之原色，也就是三原色。1860年、蘇格蘭馬克斯威爾（J. C. Maxwell）將紅、綠和藍濾光鏡的幻燈機所發出的光重疊在一塊螢幕上証明此一論點（爾後，Maxwell 寫下著名的電磁方程式）。

        我們在第51講的時候（3D立體視覺效果之討論（上）），討論過經由解剖學和實驗，確立了人眼中的視網膜所含有感色和感光（錐形）細胞。然而，這樣的生理反應，使得色彩視覺並不能完全通過三原色理論來解釋。因為，人類的主觀意識對理解彩色表現仍然有相當的作用。換言之，不同人所見之同一色彩的反映和直覺可能不盡相同。

       由於人眼的判斷標準不一，如何度量色彩成為一個大問題。不僅是彩色攝影似乎是否忠誠地再現被攝景物的色彩，一般的印刷染色都會牽涉到色彩重現的問題。因此，在制訂色彩度量衡標準時，必須克服三個要素：

1. 色彩可以透過數字或圖表計量與表現。
2. 顏色的表現會隨不同的環境及條件變化，同時還受諸觀測者心理上的的反應影響。因此，必須制訂能表現整體色彩感受範圍的標準與邊界。
3. 利用顏料或染料表現影像色彩時，由於這些化學製品無法像光線一樣，而是採用吸收和反射光源中特定波長的，來達到顯色的目的。因此，在測量這類色彩時，必須對光源標準和環境參數作統一規範。
   

       隨著工業的發展，印刷、染色和攝影等，對於色彩重現地要求也就越來越嚴格。口語中所描述『粉藍』、『偏紅』等，已經無法滿足實際生產的需要。因此，自 1857 年 MAXWELL 製作色彩座標圖以來到了 1975 年 GERRITSEN 發表新一代的 3D 色彩計算公式為止，至少有超過40種以上的色彩標準被提出。這其中有兩大系統一直沿用至今，一種是1915年由美國畫家 A.M. Munsell 所設計的顏色分類方法，MunSell 系統給定每一種顏色一個確定其三個數值，也就是由（色調、飽和度和亮度）所組成的參考數字，以垂直的（亮度）和水平的（飽和度）確立座標。色調（Hue）是色彩本身所展現的主要波長，例如：黃色、藍色等 ; 飽和度（Chroma）則是表示出一種顏色的純度，當顏色中混有的白色、灰色或黑色越多時，飽合度就較相對降低，反之特別鮮艷的色彩是高度飽和。亮度（Value）則是表示這個顏色反射之入射光有多少，整組系統也可以表示為一套 3D 的立體色彩座標圖。MunSell 的系統被用於印刷、染色和攝影等各種彩色產品之相應標准，在業界普遍流通的『色卡』，許多就是依據 MunSell 標準所設計的。

         儘管，MunSell 系統非常方便的將色彩標準化，可是它仍受到表達實際顏色的數量限制。1931年由國際照明委員會（CIE）所提出的第一代色度座標圖，可以解決部分色彩表現的問題。CIE系統通過給定顏色混合的紅（R）、綠（G）和藍（B）色光相對應數值來確定顏色。這三個數值同樣的可以混合成一個3D座標，標定在圖表上。這個座標即顯示三種光源的相對強度。這樣做法的好處在於幾乎所有的色彩都可以在CIE圖內的找到相對應的位置。

         左圖：1953年改版CIE色度圖（適用 NTSC 電視色彩系統）。CIE 的表示方式為紅 R、綠 G 和藍B色光從三個位置向中心發光照射，投向中心的白色螢幕。光所組成的三角形的中間是中性白。來自任何一角的光都在對邊中央的0位。從藍至紅的光譜色沿著穹頂形位置（黑粗線）分佈。用X和Y坐標確定符合目標的任何顏色。

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