国际最早的航班是几点:纽约摄影学院中国学员班 -色彩讲堂

色彩讲堂1：有关色彩管理的盲区与误区
编者按：数字摄影的色彩管理是现在很多摄影师最关注的话题，也是最令摄影师们头痛的难题。如何有效地控制数字影像的色彩，让色彩按照摄影师的意愿再现出来，已经远远超出了传统摄影师对于影像的控制能力。同时现在市场上充斥了大量不同种类与档次的有关色彩管理的软件与硬件，使得摄影师们无所适从、无从下手。有鉴于此我们专访了钱元凯老师，谈到了目前国内有关色彩管理的现状与若干误区。并请钱元凯老师在本刊系统地介绍有关色彩管理的基本概念以及有效地管理与控制数字影像色彩的方法。
本文系根据专访的内容整理成文，暂作系列讲座的开篇词。
->     在数字摄影中摄影人要不要涉及图像调整、要不要学习色彩管理的有关知识？
曾有杂志专门讨论过一个问题：“摄影师是否需要参与数字影像的后期处理”。正反双方的观点针锋相对、旗鼓相当。一方说咱甭学后期处理，前期拍摄的学问深的很，且够咱这一辈子琢磨了，老老实实把照片拍好就不易。从前就是请人作后期，现在还是给别人，该谁干的活就应当由谁干，社会化的大分工，这才是现代化社会的特征。另一方说摄影师应当能够控制摄影的全过程，有了图像处理的软件、有了打印机，才真正把摄影创作的全过程都交到你的手中，作品才能真正反映你的全部创作意图，何乐而不为？
我同意后者的观点。现代化社会的大分工是指社会化大生产的产业特征，摄影纯粹是一种个人的艺术创作过程，除去各种商业摄影之外，是万万不可依赖“社会大分工”完成的。过去不学后期处理不是说它没用，而是你想学也学不了：有几个中国的摄影师能在家里置办一套彩色放大机？现在图像处理软件几乎人手一套，三五百元的家用喷墨打印机都可以打印出传统照片的效果，如果仍然坚持作前期，我看还是退回去使用传统胶卷为好。当年亚当斯若把后期交给人家作，肯定不会有现在的成就。亚当斯后来也拍摄了大量的彩色照片，但是他的彩色作品却一直默默无闻，就是因为在彩色的后期处理中，不能实施他那一套区域曝光与影调控制的方法。
一旦介入后期处理，色彩的控制立即成为一个突出的问题。传统的摄影人在使用胶卷前期拍摄中控制色彩的能力极其微弱，因此少有人深入的研究与了解色彩。进入数字影像之后，色相、色调还没有吃透，就又遇到色温、色域、色彩模式、色彩配置文件、色彩转换模式等一大堆新问题，难免消化不良，从而在色彩控制与色彩管理中产生诸多误区与盲区。在摄影实践中常常处于能处理色彩却又不知如何处理，能管理却又不知如何管理的尴尬局面。因此凡在数字摄影中有所追求的摄影人，必须恶补有关的知识。
->     有关照相机的色彩管理
现在对数码相机的评测中，色彩还原经常是与分辨率平起平坐的重点项目，“××相机偏×种颜色”的评论此起彼伏不绝于耳。测试也的确表明即使仅用24色的测试卡，也没有那个数码相机能将测试卡上的颜色足够精确的记录下来。因此许多人寄希望于数码相机的色彩管理，以求得真实的色彩还原。
实际上对大多数摄影人，数码相机的色彩管理其实是一件费力不讨好的麻烦事。首先要对拍摄的光源用一个白板（或白纸）作自定义白平衡，然后再拍摄特殊的色卡（这个色卡的价格约在1500—4000元之间），拍摄时对色卡上的照度均匀性有极严格的要求，曝光也要力求准确。拍摄完毕将色卡的影像输入计算机，计算机根据拍摄的实际色彩值，立即可以求出相机的色彩特性文件，用以自动校正相机在同样环境下用同样白板作自定义白平衡后所产生的色彩偏差。但是问题在于一旦拍摄条件改变，（例如室外光源从晴天变成多云、时间从中午变到下午，或改变了作白平衡用的白纸）所得到的特性文件即宣告失效，必须重作测定。显然这种方法仅有助于拍摄条件恒定的影楼与广告摄影师，除此之外恐怕没有几个摄影人愿意随身带着笔记本电脑与测试卡，每次拍摄前先化20分钟制作相应的特性文件。另一方面，多数摄影人追求的并不是真实色而是习惯色，拍摄风光希望天是蓝的，拍摄人像希望肤色是红润健康的，如果拍出真实的灰蒙蒙的天或苍白的肤色，你十有八九会动手调整颜色，这时色彩管理就没有意义了。
其实在各种不同的光源下，数码相机自动白平衡色彩还原的平均水平，已经远远高于胶片所能达到的精度。过去平心静气使用传统胶片的影友们现在忽然对数码相机的色彩还原表现出诸多的不满，一方面表明随着影像的数字化，我们的技术要求提高了，另一方面也表明我们的技术素质还没有跟上硬件发展的步伐：许多埋怨偏色的影友并没有细致的做好白平衡，即使出现了轻微的色彩偏差，却不知道正常肤色的与美丽的蓝天典型的色彩值应当是多少，因此无法调整到理想状态。色彩管理不是万能的，不仅在数码相机中，而且在其他硬件的使用中，色彩管理都有它的局限性，首先我们要明白，色彩管理并不能帮助我们作出漂亮的好照片，它只能帮助我们在处理影像的全过程中得到比较准确、一致的颜色，想得到“好”的颜色如同得到“好”的内容一样，只能靠我们自己：靠我们的技术、靠我们控制颜色的能力，靠我们把握色彩的素质。
->     有关显示器的色彩管理
显示器的色彩管理是色彩管理环节中最重要、最廉价、最容易实现的环节，却最没有引起我国摄影人的重视。
一个摄影人即使仅用显示器浏览图像，也应当尽量校准显示器。目前我国多数摄影师与发烧友都是自己处理影像，输出则交给专业店加工，这时显示器就太重要了。显示状态不良的显示器不仅难以调整出好的影像，还会把好的影像调坏。很多人用了多时的显示器，但是“色温”还是“9300K”的出厂设置，“颜色质量”设置甚至还是“中（16位）”。即使调整到6500K或5500K，但是不少显示器放在窗户旁边或使用有色的窗帘，又极少见到有人为显示器加上遮光罩。显示器直接受到变化的自然光或有色光线照射，也很难稳定地显示正常的颜色。
比较准确地校正显示器应当使用显示器校正仪。目前国内市场上有多种品牌与档次的商品出售。以Color Vision的校正仪为例，它有3种产品。普及型的Color Plus,Gamma值恒定为2.2,色温恒定为6500K，仅能用于PC机，在国外面向家庭用户，所以最便宜：售价仅900元（人民币），特别适于我国的业余摄影爱好者调整图片，并在激光彩扩或喷墨打印机中输出。中档的Spyder2 PlusTM，Gamma值可以选择2.2(适用于PC机)或1.8（适用于苹果机）色温也可以调整到5000K，因此不仅PC机与苹果机通用，还可与印刷行业的标准兼容，适合经常与印刷厂打交道的专业摄影师使用。最高挡的Spyder2PROTM Studio2.0, Gamma值与色温都可以无级调整，则是供哪些对Gamma与色温有特殊要求的资深摄影师使用的。
现在我国多数的摄影发烧友舍得用上万元购买数码单反或专业的镜头，却舍不得用900元买一个屏幕校色仪，这是我们进入数字影像后的又一个误区：一方面想用昂贵的好器材照出好照片，另一方面却不想看到好照片的真面目，甚至为了省下900元情愿将好照片再调坏了!
->     有关打印机的色彩管理
现在爱普生、佳能、惠普、利盟等主要喷墨打印机如果使用原装墨，色彩还原一般均可以接受，但是台式打印机的耗材成本居高不下（例如用惠普的黑、灰墨打印黑白照片，一张A4照片的墨钱高达10元），高利润导致我国代用耗材厂遍地开花，降成本逼得影友纷纷使用代用墨或连续供墨系统，于是色彩管理的问题开始凸现出来。目前以代用墨使用原装墨的驱动程序打印，很少能达到原厂墨的色彩还原精度，个别的色彩甚至令人惨不忍睹。这个问题其实不难解决，只要购买一套完整的色彩管理生成系统（约1.3—1.5万元），对代用墨作出相应的色彩特性文件，并将此文件与喷墨打印机的驱动相关联或将此文件嵌入待打印的图片文件中，就可以使多数代用墨达到或相当接近原厂墨的色彩还原水平。由于这套系统软、硬售价较高，个人已经很难承受，但是对于成吨生产代用墨的厂家应当不成问题。这样在销售代用墨时附送或用成本价配售（约2元）一个光盘，内含代用墨相应的色彩配置文件及安装使用说明，即可以大幅度提高代用墨色彩还原的精度，从而赢得客户的认可与信赖。但是这些墨厂不仅未做到这点，多数连自己的色彩管理系统都没有建立，在这方面我们的墨水生产厂家是远远落后于国产彩扩机生产厂商了。目前国产的数码彩扩机在调试时都已经广泛地运用各种色彩管理系统制作出相应的色彩特性文件，因此使彩扩的色彩精度比过去有了本质的变化，成为与洋彩扩叫板的重要本钱。原厂墨都是高技术的产物，我们要想与它们分一杯羹，仅靠土枪土炮只能打游击战。我们也必须尽可能用洋枪洋炮武装起来，才能在阵地战中取胜。
色彩管理不善的另一个重灾区是广大数码影楼与多数中小图片社。这些单位靠数字影像吃饭，天天与色彩打交道，月营业额高达数万到数十万，为了降低成本广泛使用代用墨，老板却舍不得化万把块钱买一套中档的软、硬件，建立自己的色彩管理系统。结果企业内多台电脑的显示器各不相同，输出大片之前，为减少废品还得先作小样，既浪费了材料又降低了效率，折算下来一年半载的消耗就远远超过万元了。更有甚者，有些单位（包括不少使用代用墨的影友）根据打印机输出的效果调整自己的显示器，以为达到了所见即所得。国外也有一些软件（售价约人民币5、6千元），利用一台扫描仪，将屏幕与打印输出的效果调整得十分接近。这种“闭环运行”的色彩控制方式如果能够称为“色彩管理”，也只能算是一种十分低级的管理：虽然自己的屏幕与打印件看起来差别不大，但是人们只能看你自己打印的照片，或在你的屏幕上观赏你的作品。能够以多种方式传输与交流本来是数字影像的一大优势，但是在封闭系统中产生的图像文件，一旦用别人的投影仪、显示器或打印机输出，多数都会面目全非，那时你才知道，原来你呕心沥血得到的作品，多半都是废品！
现在已经有许多涉及色彩管理的文章与书籍，但是或者浅尝则止、内容雷同，不能解决具体问题，或者宏篇大论、内容艰深，难于理解。我们希望这个讲座能根据目前我国多数摄影人的水平与需要，深入浅出、土洋并举地讲述有关色彩、色彩控制与色彩管理的基本知识，帮助我们的读者认识色彩、并在自己的摄影实践中控制与管理好色彩。这对我来说实际是一个力不从心的艰巨任务。希望在讲座刊出的过程中能够得到行业中诸多专家与高手的帮助与监督，凡有不妥之处及时指正；也希望能及时听到读者的意见与反映，凡有不足之处随时增补，力争群策群力办好这个讲座，满足读者的需求。
色彩讲堂2：眼睛与颜色
一、人眼分辨明暗与色彩的原理
人眼的视网膜上有两种可以感受光线的细胞称为杆体细胞（图1a）与锥体细胞（图1b），前者对光线的明暗极其敏感，主要在暗光下工作，但是难以分辨色彩。在描述颜色的各种色彩模型中，多数将明暗作为一个独立的参数处理，正是反映了杆体细胞仅感受明暗、不识别色彩的特性。锥体细胞则主要在强光下工作，从试验得知人眼的锥体细胞有3种，分别感受红光、绿光与蓝光，它们对色光的光谱吸收曲线如（图2）所，图中的峰值表示锥体细胞最敏感的色光，因此又分别称为感红、感绿、感蓝锥体细胞。从人眼锥体细胞分别接受红、绿、蓝光出发，科学家经过试验与理论计算证明：通过红、绿、蓝三种光线不同比例的混合可以获得任何一种颜色的光线，因此将红、绿、蓝这三种光称为原色，并将它们作为生成与描述光线颜色的基础。

将三种锥体细胞对色光的敏感度合成可以得到人眼的光谱光效率函数，表示人眼对不同波长色光的灵敏程度（图3），右边的明视觉曲线表明在明亮的光线下人眼对550nm的黄绿光最敏感，因此一切测量与记录光线的器件与仪器（如摄影胶片、测光表）都必须按照这个规律配置它的光谱灵敏曲线，以便得到与人眼相似的色彩效果。也正是出于相同的原因，数码相机CCD前面安装的微型滤光镜阵列中红、绿、蓝滤色镜要按1:2:1的比例配置（图4）。（图3）左边的曲线称为暗视觉曲线，表示在暗光下人眼对色彩的灵敏度向蓝光方向偏移。正式由于暗视觉的作用，暗光下蓝光比红光更明亮，月夜中景物泛着淡淡的蓝光。

人眼的三种锥体细胞主要集中在视场的中心区（图5），因此评价颜色时所用样本的观察区域不宜过大，一般最好能在2度的视场范围内，即在250-300毫米的明视距离上，观察大约9毫米直径的圆形视场。视场角最大不宜超过10度，即在明视距离上直径大约45毫米直径的圆形视场。
二、人眼明暗视觉的特性
人眼并不是将进入眼睛的光能量按一比一的方式转化成亮度的感觉。试验表明，当光线的强弱大约增加到原来的10倍时，我们才感觉到亮度增加一倍：若当一张白纸上的照度为1勒克斯时，我们感觉纸面明亮的程度是1 ，则当纸面的照度是10勒克斯时，感觉明亮的程度是2（增加1倍），若纸面照度在此基础上再增加10倍，达到100勒克斯，则我们感觉纸面明亮的程度（在2的基础上）再增加一倍，达到1勒克斯明亮程度的4倍，……。试验表明，人眼的亮度感觉可以相差100倍，结合瞳孔收缩的能力之后，可以感知外界亮度或照度3、4百万倍的差异。晴天中午12点阳光在地面上的照度可以高达到10万勒克斯，而月夜地面上月光的照度仅有0.1勒克斯，才相差100万倍，仍在人眼的识别范围之内。因此人眼对光线强弱的这种非线性是一件大好事：它使我们能够感知光线在极大范围内的变化。
如果用等间隔的算数刻度表示景物明亮程度与人眼亮度感觉的关系，是一条弯曲的曲线（图6a）。如果用对数坐标表示景物亮度，用算术坐标表示人眼的亮度感觉，曲线变成（图6b）的形状。如果两个坐标都用对数坐标，则景物亮度与人眼亮度感觉的曲线就变成一条简单的直线了（图6c）。


在摄影技术中凡是涉及物体明亮程度的参数都使用对数坐标，正是反映了人眼亮度感觉非线性的特征。例如胶片明暗的程度是由他们的透射率决定的，透射率越高，入射光被透射的比例越大，看起来越明亮，反之越暗。摄影人用密度表述透射率的大小（详见附表）：透射率为1=1/1=1/100,表示全部光线均可以透过，密度是0；透射率是1/2=1/100.3(100份光线入射，只有50份透射)，密度是0.3；透射率是1/4=1/100.6,密度是0.6； ……透射率为1/10=1/101，密度是1； ……。透过率与密度的关系曲线也使用对数坐标，在（图7）中横坐标是透过率或透射密度，表示胶片实际透过光线的能力，纵坐标表示人眼所见胶片上明暗的感觉。在同样的光线下，对比密度分别为0.3、0.6、0.9（即1号、2号、3号）的灰镜，我们所见到灰镜明暗的程度恰为级差相等的3级（图7）。在照片上则用反射密度表示画面上不同层次明暗的程度。无论反射或透射密度，都是反射率（或透射率）的倒数的常用对数。即：
三、人眼彩色视觉的特性
由于生理或心理因素的影响，人眼辨识色彩的能力是随观察条件而变化的。
色彩随照度而变化。试验表明当光线的强弱变化时，572nm的黄光、503nm的绿光及478nm的蓝光的色感比较恒定，其它波长的光线均会随着光线的强弱而改变色彩（图8）。从（图8）可见暗光下红光变暗，这正是暗视觉的特征。因此在观察颜色时，大家都应在比较一致的足够的照度下观察，才能得到比较一致的结论。

色适应 在照明的光源突然改变后，前一个照明条件会对眼睛的辨色能力造成异常的影响，需要经过一段时间后才能恢复正常，这种现象称为色适应。例如长期注视红色再转而观察黄色，黄色会泛绿。因此在评价色彩时要尽量保持观察条件一致，特别要避免频繁地转换观察条件。
颜色恒常性 在不同的观察条件下，人们对物体的颜色感觉保持相对稳定的特性称为颜色恒常性。例如蓝色的窗帘会使室内所有的物体都蒙上一层淡淡的蓝色，但是在室内时间稍长，我们就会忽略窗帘所引起的偏色而对每个物体形成正确的色彩印象。又如站在红旗旁，靠近红旗的衣服或皮肤会因红旗的反射光而泛红，我们的眼睛会忽略红色反光的影响，还原皮肤与衣服正常的颜色。正是由于颜色的恒长性，当图片中没有明显的习惯色时，整幅照片轻微的偏色，其效果要比照片中多数颜色正确而某种颜色明显地偏色更好。（图9）中a是所有中间调的颜色均偏青，c是仅仅红色偏青，并轻微地影响到黄色，此时红色的偏移量比a大1/3，你觉得哪个偏色更明显？

色适应与恒长性是人的视觉系统经过长期进化所形成的一种极其复杂的生理现象，有助于我们正确的认识世界。但是也正是色适应与恒长性使我们的眼睛难于成为可重复的精密定量的测色仪器：所与识别颜色的设备（如传统的照相机、扫描仪、镜头）与仪器（各种色彩测量仪器）都没有这种色彩的适应性与恒长性。即使数码相机的自动白平衡可以消除窗帘造成的偏色，也无法消除红旗对衣服与皮肤产生的局部偏色。因此我们在进行色彩控制与色彩管理时，经常需要借助各种仪器，以便得到更为真实与客观的结果。
在用目视检查、评价、比较样本的颜色时，特别是比较屏幕图像与实际照片的效果时，我们应当从两方面尽力避免色适应与颜色恒长性的不良影响：首先，尽量在标准的光源下工作，尤其要避免在多种光源形成的混合光源下工作。其次，要通过长期的训练克服颜色恒常性，能及时发现轻微的偏色，特别是中性的黑、白、灰轻微的偏色时，能判断出偏色的方向。例如，你能辨别（图10）中灰阶的偏色么（图10中b偏品、偏红，c偏青，d蓝偏）？这可是进行色彩控制时摄影人应当具备的一项重要的基本功！

习惯色的“准确性”。习惯色是指肤色、蓝天、绿树等我们十分熟悉的颜色，一旦照片中有了这些颜色，它与我们印象中的颜色（而不是拍摄这张照片时实际的颜色）的一致性就格外重要。一旦这些颜色与我们印象中的不一致，即使整幅照片的颜色还原得相当真实，也会引起观众的非议。例如：你觉得（图11a、c）中哪个偏色更严重：a人像正常其余全部偏青，c人像偏青(程度同a)但是其余均正常。

同时对比视错。人眼同时对比两个相邻的不同色块时，色块间或色块与背景环境间不同的颜色、亮度、饱和度都会使正确辨色的能力受到干扰。例如深色背景使色彩偏亮，浅色背景使色彩偏暗，都趋向于增加二者的对比度，因此（图12a）中左侧图案更亮。不同的颜色并置，会加大色调的差异，相同的颜色并置会加大饱和度的差异，因此（图12b）右方图案比左方更鲜艳。（图12c）则是以上三种对比错视的综合效果：左方图案偏黄，右方图案偏深。平时观察色彩时为减弱对比错视的影响，宜用中灰色为背景。

四、 小结：色彩管理中对光源的要求
在形成色彩的三个条件：光源、物体与眼睛中，每一个都会由于某些原因影响我们辨色的能力。在色彩管理与色彩控制的过程中，我们经常需要通过目视比较与评价色彩，而且色彩管理的最终目的就是在影像传递、处理与加工的过程尽量达到所见的色彩保持一致。因此创造一个能使我们稳定、正确地识别色彩的观察条件就成为进行色彩管理的先决条件。综合第1讲与第2讲所述的问题，我们可以总结出摄影人在观察照片、控制色彩时对光源的一些要求。
如果在大量严格的商业摄影中已知产品最后展示与应用场合的照明情况，则应当尽量在相同的光源下观察与评价产品的色彩。 更一般地：如果没有特殊的要求，数字摄影人应尽量使用色温为6500K，显色系数Ra>85%的光源观察与评价样片。涉及印刷的工作则可以考虑使用5000K的观察光源。 工作室的墙壁应为灰色或白色，切忌使用非中性的涂料涂饰墙壁。 应使用灰色的窗帘遮挡直接射入室内的自然光，校稿台、观片台、显示器不应置于窗前，以减少室外不断变化的自然光的干扰。 建议采用45度照明垂直观察或垂直照明45度观察的方法（图13），以便消除来自光源的直接反射光对观察的干扰。 观察样本时应以灰色为衬底，以免背景色（包括黑色与白色）干扰判读的结果。 光源在样本上的照度应达到1000勒克斯或更高，并尽量保持均匀的照明。如果没有照度计，可以用相机对灰板测光，在ASA100感光度下EV8.5（例如光圈在f/4—f/5.6之间，1/15秒）的照度水平即近似为1000勒克斯。
以上这几条并不难实现，一般的业余爱好者可以考虑购买欧斯朗、松下、朗能、菲利浦等外资企业在国内生产的民用15瓦或更大功率的D65(名义色温6500K)型三基色荧光灯（Ra≥80%，Ra是显色指数，详见第1讲 ），价格在40元左右，或购买数码影楼用于恒定光照明的中功率（55瓦以上）三基色螺口荧光灯（价格70—90元）（图14c）。一般中小企业则可以选购广东的南光照相器材厂生产的南冠牌NG-55照片观色灯（5500K,55瓦,Ra≈90%，200元,图14b）或NG-2型色彩管理校色灯箱（5400K、6500K两挡可切换，Ra≈90%,400元，图14c）及南光厂新投产的台灯式观片灯（与图14a类似）。大中型企业则可以考虑上海利华的产品，包括大、中、小型的系列观片台、观片灯箱等，价格在1000—数千元。资金雄厚的大型企业或科研单位还可以考虑选购万元以上的进口大型观片灯箱，有多种光源可选，Ra≥95%（图14e）。

可惜这些保证我们准确判断色彩的简单设备与措施不仅没有引起广大影友的注意，甚至多数靠数字影像吃饭的图片社、影楼与广告公司都没有采用。（图15a）是一个贴在屏幕上的色卡与屏幕中该色卡电子影像的照片。屏幕色温6500K，色卡用2700K的白炽灯照明，用日光型彩色反转片拍摄，由于屏幕色温与环境光不一致，导致色彩相差悬殊。（图15b）是在照明色卡的白炽灯罩上蒙一层浅蓝色的塑料薄膜，将色温提高到约5500K所拍摄的照片，色彩偏差明显缩小。（图15c）是使用55W三基色荧光灯照明色卡，屏幕色温与荧光灯色温均为6500K，对屏幕与扫描色卡的扫描仪均实施了色彩管理，用数码相机自动白平衡所拍摄的照片，实际色卡与屏幕影像的色彩相当一致了（由于用单灯在右上角照明，使c图右上角的亮度比左下角略大）。这三幅图说明，一个良好的观片环境是控制与管理色彩的基础，如果对此问题掉以轻心，无论今后投入多少时间、精力与资金，都难以获得理想的效果。



色彩讲堂3：有关色彩的基本知识——光源与物体的颜色（上）
在世界各地，人类的老祖先在没有文字之前都已经在岩壁上画出了大量的图画，这些岩画多数都是用各种彩色的矿物颜料绘制的，这表明人类早在创造文字之前就已经开始了解色彩。但是人类认识色彩又是一个极其漫长的过程，真正揭示了色彩的本质并严格的控制与管理色彩，那已经是近百年之内的事了。
严格的色彩与影调控制一直是摄影人不懈努力的方向，借助于多种测光表与测光模式，辅之各种后期处理的工艺，传统的摄影人在影调控制上早已取得令人满意的成果，但是受诸多条件的限制，对色彩的追求却一直是一个可望而不可及的目标。随着数字影像的普及，摄影人获得了前所未有的影像控制能力，这时传统的摄影人才发现：由于我们色彩知识的贫乏，现在能够控制色彩了却不知如何控制、可以管理色彩了却不知如何管理。因此我们必须恶补有关色彩的基本知识。
一．色彩与形成颜色的三要素
第一个问题：什么是颜色？颜色是我们对不同波长的光所做出的视觉响应，颜色是一种人的感觉。人们要想感知颜色，必须具备三个条件。
首先要有光，光是形成颜色的先决条件，是形成颜色的物理基础，没有光一切均呈黑色。
其次必须有使光线进入眼睛的物体。能使我们看到光线的物体有两种：一种是发光体，在摄影中称为光源；另一种是不发光体，它们将光源的光线在不透明的反射体表面反射或经过透明的物体透射进入我们的眼睛，使我们得以看到颜色。在洁净的夜晚我们看不见射向天空的探照灯的光柱，因为光源（探照灯）发出的定向光并未进入我们的眼睛，一旦大气有烟雾、灰尘，它们会散射部分灯光进入我们的眼睛，此时探照灯的光柱即清晰可见了。在进入眼睛之前，光的发射、反射、透射、吸收、强弱及形成的其它特征都是物理的过程。
最后必须有人的眼睛与大脑的视觉神经中枢。眼睛是光的接收器与传感器，接受到光的刺激后形成神经脉冲传送到大脑中，这是一个生理的过程。大脑接受到视神经传入的信号后经过分析与处理，才能形成色彩的感觉，这是一个心理的过程。
由于通过光——物体——眼睛与大脑形成颜色的过程中先后涉及到物理——生理——心理的因素（图1），因此使色彩的测量、比较、控制与管理比我们经常涉及的其它物理量（如质量、长度、速度、温度等）复杂得多。在控制与管理色彩时我们经常需要明白，在所涉及的具体问题中，哪些是物理的、哪些是生理或心理的，分门别类、分清主次，分别处理，才能准确有效地解决问题。

二．光的颜色属性
光是什么？在处理色彩问题时，光是一种可以被人的眼睛接受的电磁波。首先从本质上看光是电磁波，与我们常用的交流电、广播、电视、手机、微波通讯的信号甚至透视用的X射线属于同一个大家族。其次光又只是电磁波中极小的一部分：波长大约从700nm（纳米、毫微米）到390nm的电磁波——只有这一部分的电磁波可以被人眼接收，形成光与色的感觉（图2）。

不同波长的光射入眼睛后产生不同的颜色感觉，具有单一波长的光称为单色光，各种波长的单色光分别形成人们可能见到的各种最纯净、最饱和的颜色。不同色光按波长从短到长排列形成光谱，典型的光谱如（图2）所示：长波端是红光，随着波长的减小依次变为橙、黄、绿、青、蓝、紫。

在（表1）中列出了一些典型波长所对应色光的颜色，供读者判断光色时参考。在光波的波段附近，比红光波长更长的电磁波称为红外光，比紫光波长更短的称为紫外光，虽然人眼看不到这两种光线，但是有些特殊的胶卷或光敏器件可以感受这些光线，从而形成红外摄影与紫外摄影。数码相机的光电转换器件CCD对红外光十分敏感，因此必须用红外滤光镜将其滤除（吸收），否则所拍摄的画面将严重偏红。我们平时所见的色光与“白”光都是由多种单色光组成的混合光，三棱镜可以将组成色光或白光的各种单色光分离开（图3）。
光的颜色属性常用光谱能量分布曲线（简称光谱曲线）来描述（图4b）。他表示了光线中不同波长（颜色）的光在总光量中所占的百分比，曲线越高处表明相应波长（颜色）的光线越强（图4a）。

（本文经钱元凯老师授权登载，严禁转载，未完•待续）
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三．混合光源的颜色属性与质量评估
人们在拍摄与观赏照片时最常用的是称为“白”光的混合光。但是显然日光、白炽灯或普通荧光灯（俗称“管灯”、“日光灯”）所发出的“白”光是互不相同的。可以用混合光的光谱曲线描述它们的色彩属性。从（图5）可见日光中由于各种波长（颜色）光线分布的比较均匀，比较接近理想的“白”光。白炽灯的光谱曲线表明它所发出的光线中红、橙、黄色偏多，因此光色偏橙红。日光灯的光谱曲线中在蓝色与黄绿色区域有几段波长的光线异军突起，致使光色偏黄绿色(图5)。用光谱曲线能够比较准确地描述光源的颜色属性，但是需要有相关的知识，为了更简明的表达光源的颜色属性，人们又引入了色温的概念。

设想在一个全黑的房间中加热一个黑铁块，常识告诉我们随着铁块温度的升高，铁块将依次呈现暗红色、橙黄色、黄色、暖白色、白色、……，因此可以用铁块的温度描述它所发出的光色（图6）。更严格地，我们将一个置于黑暗中（无可见光照射）的黑色中空球体（它可以全部吸收各种热辐射）称为绝对黑体。在球体上开一个洞，加热此球体时，可以用黑体所达到的温度表示从洞中所看到球体内所发光的颜色，称为“黑体辐射的色温”。色温用K氏温标（K氏的0度相当于摄氏零下273度）计量。（图7）显示出理想的黑体辐射的各种色温与相应的光谱曲线。日光、白炽灯、日光灯等实际的光源都只是在不同程度上接近黑体，因此我们采用最接近的黑体色温表示这些实际光源的外观颜色，称为光源的“相关色温”，简称“色温”。在数码相机中也常用色温代替光源的类型设置白平衡。在（图8）中列出了常用摄影光源与对应的相关色温，可供读者设置白平衡时参考。



图8
这里要注意：色温仅能用于描述光源的辐射（所发出的光的色彩）特性，不能用于描述物体的颜色。
人们经常在日光或灯光下观察景物，并在此条件下形成了常见物体的习惯色，因此如果不能确定今后观察影像的具体照明条件，则经常用一些理想化的光源作为通用的光源，CIE(国际照明委员会)公布了多种理想光源的特性，称为标准照明体，其中最主要的有：
标准照明体A：色温为2856K的绝对黑体的辐射光，代表了多数钨丝灯或碘钨灯的光。
标准照明体B：代表相关色温4878K中午直射的日光。
标准照明体C：代表相关色温6774K的平均日光。
标准照明体D：又称为典型日光，包括代表四种色温的理想日光：D50（5004K）、D55（5503K）、D65（6504K）、D75（7604K）。
由于标准照明体D在紫外波段比照明体A、B更接近真实的日光，因此近年来更广泛地用D50与D65取代了标准照明体B与C。现在多数数字影像的处理中广泛使用D65，在我国印刷行业中则以D50为主。
人们一直在努力开发各种标准光源，以便产生符合标准照明体要求的标准“白光”。
我们都知道，在色光下物体可能严重偏色，例如在暗房的红色安全灯下，各种颜色的物体都明显地偏红；在不同的“白光”下物体仍会有不同程度的偏色，我们用显色指数“Ra”表示实际光源使物体的颜色失真的程度。显然显色指数是衡量光源正确显示物体颜色能力的重要质量指标。由于人类在漫长的发展史中长期在日光（白天）与火光（夜晚）中工作，在这两种条件下形成了准确识别颜色的能力。因此评价一个人造光源时，若光源色温较低，用黑体辐射的光源作为标准的参照光源，光源的色温较高则用标准照明体D(理想的日光)作为标准的参照光源。若在实测光源与标准光源下物体呈现相同的颜色，则Ra=100%，Ra的值越低，表明光源正确还原色彩的能力越差。从（图7）可见绝对黑体发光的光谱曲线都是连续的，日光的光谱曲线也是近似连续的（图5），称为“连续光源”；有的光源（如图5中的荧光灯）有凸起的光谱成分称为“混合光源”，试验表明只要是连续光源（如白炽灯、碘钨灯）的显色系数都可以达到95%以上，更可以通过特定的滤光镜，将其色温调整到某个标准值。而对于多数混合光源，由于其光谱曲线突起的部分与理想黑体或日光的连续光源形成明显的差异，因此这种光源的显色系数较低,只能达到Ra=70—80%。人们也无法设计出仅过滤混合光源中与凸起曲线相应颜色的滤光镜，因此虽然也有荧光灯滤光镜，但是它们仅能使多数色彩正确还原，却无法实现所有色彩的正确再现。更一般地：滤光镜可以改变或微调光源的色温，却难于提高光源的显色指数。在各种人造光源中内镇流高压水银灯（Ra=30—40%）与钠灯（Ra=25%）是显色质量最差的光源。在摄影中，显色指数超过75%即可作为照明光源，但是在评价与对比色彩时，希望光源的显色指数至少应达到85%。
进一步的研究表明波长为430nm（蓝色）、540nm（绿色）与610nm（红色）的色光与连续光源以适当的比例混合所产生的白光（高度不连续光源）却可能与日光、白炽灯有同样良好的显色性。现在市场上销售的三基色荧光灯就是根据这个原理制造的。
色彩讲堂4：有关色彩的基本知识——光源与物体的颜色（中）
三．混合光源的颜色属性与质量评估
人们在拍摄与观赏照片时最常用的是称为“白”光的混合光。但是显然日光、白炽灯或普通荧光灯（俗称“管灯”、“日光灯”）所发出的“白”光是互不相同的。可以用混合光的光谱曲线描述它们的色彩属性。从（图5）可见日光中由于各种波长（颜色）光线分布的比较均匀，比较接近理想的“白”光。白炽灯的光谱曲线表明它所发出的光线中红、橙、黄色偏多，因此光色偏橙红。日光灯的光谱曲线中在蓝色与黄绿色区域有几段波长的光线异军突起，致使光色偏黄绿色(图5)。用光谱曲线能够比较准确地描述光源的颜色属性，但是需要有相关的知识，为了更简明的表达光源的颜色属性，人们又引入了色温的概念。

设想在一个全黑的房间中加热一个黑铁块，常识告诉我们随着铁块温度的升高，铁块将依次呈现暗红色、橙黄色、黄色、暖白色、白色、……，因此可以用铁块的温度描述它所发出的光色（图6）。更严格地，我们将一个置于黑暗中（无可见光照射）的黑色中空球体（它可以全部吸收各种热辐射）称为绝对黑体。在球体上开一个洞，加热此球体时，可以用黑体所达到的温度表示从洞中所看到球体内所发光的颜色，称为“黑体辐射的色温”。色温用K氏温标（K氏的0度相当于摄氏零下273度）计量。（图7）显示出理想的黑体辐射的各种色温与相应的光谱曲线。日光、白炽灯、日光灯等实际的光源都只是在不同程度上接近黑体，因此我们采用最接近的黑体色温表示这些实际光源的外观颜色，称为光源的“相关色温”，简称“色温”。在数码相机中也常用色温代替光源的类型设置白平衡。在（图8）中列出了常用摄影光源与对应的相关色温，可供读者设置白平衡时参考。



图8
这里要注意：色温仅能用于描述光源的辐射（所发出的光的色彩）特性，不能用于描述物体的颜色。
人们经常在日光或灯光下观察景物，并在此条件下形成了常见物体的习惯色，因此如果不能确定今后观察影像的具体照明条件，则经常用一些理想化的光源作为通用的光源，CIE(国际照明委员会)公布了多种理想光源的特性，称为标准照明体，其中最主要的有：
标准照明体A：色温为2856K的绝对黑体的辐射光，代表了多数钨丝灯或碘钨灯的光。
标准照明体B：代表相关色温4878K中午直射的日光。
标准照明体C：代表相关色温6774K的平均日光。
标准照明体D：又称为典型日光，包括代表四种色温的理想日光：D50（5004K）、D55（5503K）、D65（6504K）、D75（7604K）。
由于标准照明体D在紫外波段比照明体A、B更接近真实的日光，因此近年来更广泛地用D50与D65取代了标准照明体B与C。现在多数数字影像的处理中广泛使用D65，在我国印刷行业中则以D50为主。
人们一直在努力开发各种标准光源，以便产生符合标准照明体要求的标准“白光”。
我们都知道，在色光下物体可能严重偏色，例如在暗房的红色安全灯下，各种颜色的物体都明显地偏红；在不同的“白光”下物体仍会有不同程度的偏色，我们用显色指数“Ra”表示实际光源使物体的颜色失真的程度。显然显色指数是衡量光源正确显示物体颜色能力的重要质量指标。由于人类在漫长的发展史中长期在日光（白天）与火光（夜晚）中工作，在这两种条件下形成了准确识别颜色的能力。因此评价一个人造光源时，若光源色温较低，用黑体辐射的光源作为标准的参照光源，光源的色温较高则用标准照明体D(理想的日光)作为标准的参照光源。若在实测光源与标准光源下物体呈现相同的颜色，则Ra=100%，Ra的值越低，表明光源正确还原色彩的能力越差。从（图7）可见绝对黑体发光的光谱曲线都是连续的，日光的光谱曲线也是近似连续的（图5），称为“连续光源”；有的光源（如图5中的荧光灯）有凸起的光谱成分称为“混合光源”，试验表明只要是连续光源（如白炽灯、碘钨灯）的显色系数都可以达到95%以上，更可以通过特定的滤光镜，将其色温调整到某个标准值。而对于多数混合光源，由于其光谱曲线突起的部分与理想黑体或日光的连续光源形成明显的差异，因此这种光源的显色系数较低,只能达到Ra=70—80%。人们也无法设计出仅过滤混合光源中与凸起曲线相应颜色的滤光镜，因此虽然也有荧光灯滤光镜，但是它们仅能使多数色彩正确还原，却无法实现所有色彩的正确再现。更一般地：滤光镜可以改变或微调光源的色温，却难于提高光源的显色指数。在各种人造光源中内镇流高压水银灯（Ra=30—40%）与钠灯（Ra=25%）是显色质量最差的光源。在摄影中，显色指数超过75%即可作为照明光源，但是在评价与对比色彩时，希望光源的显色指数至少应达到85%。
进一步的研究表明波长为430nm（蓝色）、540nm（绿色）与610nm（红色）的色光与连续光源以适当的比例混合所产生的白光（高度不连续光源）却可能与日光、白炽灯有同样良好的显色性。现在市场上销售的三基色荧光灯就是根据这个原理制造的。
色彩讲堂5：有关色彩的基本知识——光源与物体的颜色（下）
四、物体自身的颜色属性
不同的物体在白光下呈现不同的颜色，是由于不透明的物体在白光照射之下仅选择性地反射某些颜色，而透明体则仅能选择性的透过某些颜色（图1），其它的色光在反射与透射的过程中均被物体吸收了。因此当这些反射光或透射光进入我们的眼睛，我们就看见物体呈现相应的颜色。我们用光谱反射率曲线或光谱透过率曲线表示不发光物体的这种颜色属性，曲线的高度表示物体对不同波长色光的反射率或透过率，最高100%（相应色光全部反射或透过）、最低0%（相应色光全部吸收），一般情况下，曲线中最高的峰值波长所对应的颜色就是物体自身的颜色。显然（图9c）表示一个绿色物体的光谱反射曲线。(图9)中其它6组都是滤光镜的光谱透过率的曲线，其中有灰镜、UV镜、红外滤光镜等，你能将他们一一对号入座吗？（答案a.UV镜、f.灰镜、g.红外滤光镜）。


用反射光观察物体的颜色时还应当注意必须利用漫反射光线（图10 b），谨防光源的光线在物体表面经定向的镜面反射进入眼睛，（图10a）中的照片上由于镜面反射形成耀光，封面上由于混入光源的直接反射光，也降低了反差与对比度。

也正是由于物体对不同色光选择性的反射、透射与吸收，一旦白光中混入其他色光不仅会造成偏色，还会改变景物或图片中影调与色调的分布。例如一旦白光中混入蓝光，蓝色物体由于将额外的蓝光反射出来，显得更鲜艳明亮，而红色物体由于将蓝光吸收，颜色将更灰暗（图11）。

使用过4色或6色喷墨打印机的影友都知道，只要下功夫我们都能在家中用彩色喷墨打印机复制出一张与传统黑白照片一样的“不偏色”的黑白照片（图12a），但是一旦将这两张照片拿到日光下或其它影友的家中，传统的黑白照片仍呈现纯正的黑白灰，而打印的照片却明显地偏色（图12b）。这种两个物体在某种光线下呈现相同的颜色而在其他光线下呈现不同的颜色的现象称为“同色异谱 ”。造成同色异谱的原因是由于所见到的颜色是物体对入射光选择性的反射（或透射）后被人眼接受并处理的结果。银盐堆积形成的黑白照片与染料堆积的打印照片由于成色的材料不同，光谱反射率不同，在某种光谱组成的光源下我们可能得到相同的视觉刺激，但是这个“相同”的基础是极其脆弱的，一旦光源的光谱构成发生改变，反射光的构成也会相应变化，对视觉器官的刺激随之变化，于是看上去颜色就不相同了。同色异谱首先是好事：它可以帮助我们用有限的几种颜料互相融合模拟大千世界缤纷的色彩，同色异谱又是坏事，它使我们很难在各种照明条件下稳定地产生准确的颜色。

由于存在同色异谱现象，在色彩管理的实际应用中，为了得到令人满意的颜色，最好能预先知道图像的使用场合与观看的照明条件（例如光源的类型与色温），并在图像生成的过程中，尽量在同样的条件下观察与评价色彩。
色彩讲堂6：色彩的命名与特征（上）
我们经常使用多种名称描述各种红色，例如大红、粉红、橙红、桃红、砖红、玫瑰红、樱桃红、石竹红、洋红等，还常在前面冠以鲜、淡、深、浅、暗、等描述语。（图1）是一个苹果与西红柿的“合影”，在拍摄时首先对数码相机与显示器进行了严格的色彩管理，又假设在印刷中颜色也控制得相当准确，使你所见的图片与实物的色彩十分接近，请问：你能描述出图中的苹果与西红柿的红色么？你又能说出他们二者颜色有何不同么？显然，要想控制与管理色彩，必须首先掌握命名颜色的方法、了解颜色的特征并能够找出两种颜色的差异。

从产生颜色的方法上为色彩命名
有两种最常用的形成色彩，并为色彩命名的方法：加色法与减色法，它们都是从产生颜色的方法中衍生出来的。
1. 加色法。
在上一讲“眼睛与颜色”中曾经指出，我们之所以能够看到各种颜色是由于眼睛中有感红、感蓝与感绿三种锥体细胞，可以分别感受红、绿、蓝三种色光，通过这三种细胞接受光刺激的不同来辨别色彩。因此人们自然想到用红、绿、蓝三种基本的光线混合（重叠相加）来形成各种颜色，并用这三种色光数量的多少来命名所形成的颜色，所用的红、绿、蓝光称为“原色”光。这种用三种不同量值的原色光重叠相加形成各种颜色的方法称为加色法。在试验室中投射任何颜色的光线到屏幕的一侧，而在屏幕的另一侧投射3个原色光（图 2)，改变三个原色光的强度比例直到屏幕两侧的光看起来颜色相同，即可以知道被测色光中三原色的成分了。试验与理论计算表明只要所用的红、绿、蓝光是独立的（每种光都不能用另外两种光混合构成）都可以作为加色法的原色光。更进一步：国际照明委员会（CIE）规定用波长为700nm的红光、546.1nm的绿光、435.8nm的蓝光作为标准的原色光。

让我们再作一个试验，用等量的红、绿、蓝三种原色光投射到一个白色的屏幕上，形成如（图3）所示的图案，其中又产生了黄、品、青三种颜色，红、绿、蓝与黄、品、青6种颜色可以组成一个色6星形，其中形成3对互相对立的颜色：红——青、绿——品、蓝——黄（图4），称为互补的颜色。与三个原色对应，将青、品、黄称为补色。在图中我们还标出了这6种色光英文名称的首字母，并常用这些字母代表相应的颜色。


从图3显然可见到当等量的色光相加时有以下的规律（图5）：
⑴原色＋原色=（第3种原色的）补色（图5a）。
⑵补色＋补色=浅（更明亮的）原色（图5b）。
即色6星形上的任何一种颜色可由它两侧的颜色相加合成。

当两种不等量的原色光相加时可以得到介于两种原色之间的各种中间色（图6）。
⑶原色＋对应的补色=白色，由此不难推出：三原色相加或三补色相加均为白色（图5c）。
反之从（图5c）还可以推出：
⑷白色-原色=对应的补色。
⑸白色-补色=对应的原色。

从⑶～⑸不难发现，原色与其对应的补色间存在着一种此消彼长的关系，在饱和度不变的条件下，增加一方必然减弱另一方，二者不可能同时增强，这在今后调整色彩时十分重要。Photpshop 的许多色彩调整的对话框中有的直接标明了这种关系，如色彩平衡对话框（图7c）；有的仅标出原色名称，如通道混合器对话框（图7b）；有的则仅标出补色的名称，如可选颜色（图7a）。但是使用时必须知道每个滑块都可以控制两种颜色：标注的颜色及其相应的补色。向一端滑动增强某种颜色，向另一端滑动则减弱此颜色并增强它的补色。

既然用3种原色相加可以得到各种颜色，人们自然联想到用某种色光中所包含的三个原色光的量值：R（红）、G（绿）、B（蓝）来命名这种颜色，这种命名色彩的方法又称为RGB模式。例如在Photoshop中用吸管工具点击（图1）中苹果与西红柿中圆圈的中心，在Photoshop的颜色面板或信息面板中立即显示出西红柿A部的RGB色值约为Ra=144、Ga=45、Ba=28（图8），苹果B处的色值约为Rb=130、Gb=35、Bb=51（色值略有起伏，取中间值）。
加色法的特征是相加的光越多，产生的颜色越亮，等量的三个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。

在数码相机与扫描仪中，我们为感光的CCD覆盖红、绿、蓝的滤色镜阵列，测定每个像素所接受的红、绿、蓝光，并将它们相加以确定每个像素所接受光的颜色与亮度（图9）。显示器与电视机的屏幕是以可发出红、绿、蓝光的三个光点为一组，表示一个像素（图10）虽然在放大镜下红、绿 、蓝色的发光点是不重合的，但是在正常的观察距离下，相邻两个光点的距离小于眼睛的极限分辨率，此时他们的亮度与颜色均按加色法的规律融合，被眼睛视为一个光点。多数平板扫描仪与胶片扫描仪则是用三排分别蒙着红、绿、蓝滤光镜的CCD接受3种原色光线（图11）。显然它们都是以加色法为基础显示与记录色彩的设备。

（未完待续）
色彩讲堂7：色彩的命名与特征（下）
2. 减色法
    首先让我们设想：一块黄玻璃与一块青玻璃重叠后将呈现什么颜色？第一讲中曾指出透明物体只能透过自身的颜色，从（图12a）中可见由于黄光是由红光与绿光组成的，因此黄玻璃可以透过红光与绿光，同样可知青玻璃可以透过绿光与蓝光，二者重叠后入射的白光中蓝光被黄玻璃吸收、红光被青玻璃吸收，只有绿光能同时透过二者，因此黄、青玻璃重叠后呈现绿色。同理可知：黄、品玻璃重叠呈红色（图12b)，青、品玻璃重叠呈蓝色（图12c）。

而一块红玻璃与一块蓝玻璃重叠后，白光中的红光被蓝玻璃吸收、蓝光被红玻璃吸收、绿光同时被红、蓝玻璃吸收，因此将呈现黑色。同样可知任意两块原色玻璃重叠都将呈现黑色（图13）。将颜料涂到白纸上成色的原理与重叠色玻璃类似：打印机与印刷机的墨水与油墨都是半透明的，光线穿透颜料再被白纸反射（图14）：每种颜料只能透过或反射自身的颜色，在青、品、黄中，任意两种颜料混合或重叠均会产生一种原色，因此用黄、品、青作颜料还可以形成红、绿、蓝三种原色（图14a）。这种用补色滤色镜或色料吸收光线形成各种颜色的方法称为减色法。
（图15）是一张彩色印刷品的局部放大图，从图中可见各种色彩都是由青、品、黄、黑四色的网点组成的，这些网点有的重叠如同（图14a），有的密密排列，用（图10）电视机光点密排的原理成色，但是由于这些墨点自身不发光，只是将入射的白光吸收一部分后，把剩余的反射出去，因此还是减色法。在减色法中，青、品、黄称为色料三原色。由于在减色法中无论透明体还是反射体，红、绿、蓝中任何两种原色混合均成为黑色或灰色（图14b）。因此减色法的色料中一般都慎用红、绿、蓝。与加色法最大的不同是：减色法混合的颜色越多，生成的颜色越暗，理论上三种补色同时混合则成黑色。但是由于人们难于获得纯净的黄、品、青色料，导致三种补色混合后得不到纯黑，也由于一种黑色料比同时使用三种色料更便宜，为此在减色法成色时多数还必须使用黑色。减色法使用C（青）、M（品）、y（黄）、K（黑）四个色值表示颜色，色值越大，颜色越暗，这种命名颜色的方法又称为CMYK模式。几乎所有的彩色打印机与印刷机都使用青、品、黄、黑颜料或油墨。因此它们都是以减色法为基础的硬件设备。在Photoshop中将颜色调板设置为CMYK模式，可以用拾色器读出西红柿A部的色值为Ca=41%、Ma=95%、Ya=100%、Ka=7%（图16），苹果B处的色值为Cb=45%、Mb=100%、Yb=85%、Kb=13%。
色彩的特征
我们虽然已经从数据上分辨出了（图1）中两种颜色的差异，但是由于RGB与CMYK的数值难于直接表达颜色的特征，因此仅从这些数据很难令人明白两种色彩的特性与视觉上的差异。
我们平时是从颜色的三大特征辨认颜色的，即色相、饱和度与明度。这正是我们的眼睛与大脑对组成色光的光谱成分所产生的生理与心理的感觉。
色相（Hue）又称色调，是颜色感觉最基本的特征。颜色的基本名称：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫就是根据色相确定的。前面所说的桃红、橙红、洋红、砖红等则是对红色从色相上进一步地细分。一旦颜色的色相从一种颜色进入了另一种颜色的范围，人眼将立即发现它的变化。色相是人眼对色光主波长的认知。所谓主波长是指与混合光线色相相同的单色光的波长（图17a）。由于自然光中无品色，我们所见的品色都是由红光与蓝光合成的，因此品光对应着红、蓝两个波段的主波长（图17b）。
明度（Lightness或Value）表示颜色明暗的程度，对于单色光，明度表示了光线的强弱，对于物体，明度表示物体反射或透射光线的能力，反射率越高，明度就越高。人们常用“深”、“浅”表示颜色的明度，例如“深红”、“浅红”。在色光的光谱分布曲线中，明度表示波峰与波谷平均值的大小（图18）。涉及到色彩的明暗时还要注意明度与亮度的区别：亮度是指色光所含光能量的大小，是一个物理量，是可以用各种仪器直接测量的。明度则是人对色彩明暗程度的心理感觉，它与亮度有关，但是不成比例。此外明度还与色光的色相有关，对于不同色相的物体，即使亮度相同明度也不同，黄色、黄绿色最亮、蓝紫色最暗。（图19a）是几种亮度相同、明度不同的颜色的外观效果，（图19b）是将（图a）转成灰度模式以便直接显示色彩的明度差异。（图c）是将（图a）用Photoshop的“去色”处理之后阶调相同，证明原（图a）各色块的亮度的确相同。这个试验表明：明度不仅是人对色光物理特征的生理反映，还包含着复杂的心理因素。 在RGB色彩模式中，三个色值越高颜色的明度越高，在CMYK模式中四个色值（尤其是K值）越高色彩的明度越低。
饱和度（Saturation）有时又称为彩度（Chroma），表示颜色纯净（鲜艳）的程度，实际上是显示出色光中彩色成分与消色成分（中性色，如黑、白、灰）的比例关系。中性色越多，饱和度越低。从色光的光谱分布曲线上看，表明曲线波峰与波谷差值的大小，差值越大，饱和度越高。特别要注意的是：当颜色由于加入白色或黑色而降低饱和度时，还会伴随着明度的变化（图20）。例如与“鲜红”相比，“粉红”与“暗红”不仅饱和度较低，而且明度也不同。饱和度与彩度在表示方法上略有不同：饱和度常用纯色成分在总色彩成分（纯色成分＋中性色成分）中所占的百分比表示，而彩度则常用于表示色彩中纯色成分的主观相对量（见下节“孟塞尔系统”的彩度）。饱和度还会受到物体表面特性与照明光线特性的影响：粗糙的表面或散射光照明都会降低饱和度。
一般情况下，在以上两种色彩模式中，R、G、B或C、M、Y的色值中最大值与最小值相差的越多，饱和度越高。
一个从事色彩设计与色彩复制的人，经过实践的锻炼，能够辨认超过130种色相的颜色。在此基础上进一步通过对不同明度与饱和度的辨识，在中等亮度下可分辨的色彩总量可达数十万种。
我们是用色相、明度与饱和度来辨识与评价颜色的，而RGB与CMYK并不能直接反映色彩的这些特征，生活用语中的诸多形容词又无法定量的描述色彩。因此我们更愿意使用一些能够直接表现色彩3大特征的颜色系统，这就是我们下节将要研究的问题了。
色彩课堂8：几种常用的色彩系统
钱元凯
在上一讲中我们提到两种形成颜色的方法：加色法与减色法，他们又分别对应着两种描述颜色的色彩系统：RGB与CMYK，还提到色彩有三个重要的属性：色相、饱和度与明度。但是用RGB 与CMYK命名颜色时（例如从图1中西红柿与苹果的RGB值）却难于直接判断相应颜色的三个色彩特征。为了能够直观地体现出颜色的三个特征，人们提出了许多表示颜色的色彩模型，其中又可以分成两大类：
一、色彩的混色表示法
混色系统认为各种颜色均是以红、绿、蓝三种色光混合后形成的。对于不发光的色料，其颜色则是由它所反射或透射的三原色色光的比例确定的。因此可通过测定色彩中三原色的比例确定色彩的特性。混色系统最常用的几种表色法都是由国际照明委员会（CIE）制定的，因此这些色彩模型又称CIE表色法。混色法既可用于光源也可以用于反光或透光的物体。
1.CIE1931、CIE1964色度图与CIE-XYZ色彩系统
在上一讲中曾提到色光可以用其中所包含的三种原色光的数值R、G、B表示，称为该颜色的三刺激值。我们把以下三个量称为该颜色的色度坐标：
根据以上三个公式不难看到三个色度坐标间存在着r+g+b=1的关系。此时某颜色C的色彩特性可以表示为C=(r,g,b)。式中的r、g、b表示每种原色在总量中所占的比例。注意到某个光线A=（Ra、Ga、Ba）与亮度大一倍的而色相与饱和度相同的光线2A=（2Ra、2Ga、2Ba）的色度坐标ra、ga、ba是完全相同的，因此色度坐标表达了色相与饱和度相同的那些颜色的共同特征。一般当我们仅关心颜色的彩色特性而不关心明度的变化时，广泛使用色度坐标。由于r+g+b=1，因此我们可以用两个色度坐标（例如r、g）组成的直角坐标系表示三个色度坐标，例如（图2）中C点的bc=1-rc-gc=1-0.6-0.2=0.2。特别是：图中的W点rw=0.333、gw=0.333，bw=1-rw-gw=1-0.333-0.333=0.333，实现了rw=gw=bw，相当于等量的红、绿、蓝光相加，所匹配的是标准的白光，表示中性色白光的色度坐标。
为了便于使用，CIE在1931年对上述色度坐标进行了适当的变换，用3个理想的原色光X（红光）、Y（黄光）Z（绿光）代替RGB，用XYZ的色度坐标xyz代替rgb,此时三个色度坐标间仍满足x+y+z=1的关系,得到了著名的CIE1931标准色度系统及相应的色度图（图3）。色度图又称色品图，CIE1931色度图呈马蹄型，包括了人眼可以见到的所有颜色。色度图中的弧形边界对应于所有光谱中的单色光，最右下侧是波长为700nm的红光，最左下侧是波长380nm的蓝紫光，色度图下侧的直线边界表示不同强度的红光与蓝光可以混合出的各种品色光，这些光线在光谱中没有，只能靠人工合成出来。色度图的边界色是人眼所能见到的饱和度最高的颜色。马蹄型区域内则包括了人眼可以见到的所有颜色的色度（色相与饱和度）值，相应颜色的明度则由垂直于xy平面的高度Y表示。在xy色度图中x=y=0.333的点E也表示白点,过E点垂直于xy平面的垂线是明度轴，轴上的点代表了所有黑、白、灰的中性色（图4）。
因此我们得到了一个用以表示颜色的立体模型，其中的每一个点（例如A点）对应于一个特定的颜色，点A的高度Y表示此颜色的明度，点在xy平面上的投影A’表示此点的色度：从白点E过A’引直线与曲线轮廓相交，交点的波长表示颜色A的主波长，从而表示出颜色A的色相，A到E 的距离表示了该颜色的饱和度，色度坐标距离E越近饱和度越低。通过计算可以得到在2?的观察角D65的光源下，图1中西红柿A区在XYZ系统中的色坐标是明度Ya=10，色度xa=0.59、ya=0.34,图中A′点就是西红柿A部在色度图的xy平面上的投影点。而苹果B区的色度坐标则为Yb=8。xb=0.57，yb=0.29，它对应于色度图中的B′点。直线EA′及EB′与色度图的曲线轮廓分别交汇于A″与B″处，可见西红柿的红比苹果略偏黄（图3），Ya＞Yb表明西红柿更亮些。
色度图不仅能表达各种颜色的色彩特性，还能表现出各种相关色彩间的关系：
⑴（图3）上色度图内的曲线表示出绝对黑体不同色温的色度轨迹，又称为黑体轨迹。相应光源的色度点在此轨迹附近，光源的显色系数越高，与此轨迹的重合度越好。
⑵当某物体的色度坐标确定之后，不同色温的光源下该物体呈现的颜色可由色度轨迹相应点向该物体色度点所引直线与色度图交点的主波长决定。（图3）即显示了D65光源下A与B的主波长。
⑶通过光源色度点E向某颜色色度点所引直线的反向延长与马蹄形轮廓相交，交点处的波长代表了该颜色补色的主波长。例如样品M的补色主波长为480nm（图5）。色度图中直线部分没有相应的波长，则可以用对应的补色光波长表示其色相，习惯上在主波长前标注负号或在后面加注“C”，表明是补色波长,例如样品N的主波长为-500nm。
⑷两种色光以不同强度混合所能形成的颜色全部分布在联结两个颜色的色度点的连线上。混合光色度点到连线两端的距离与两个光线的强度成反比。如（图6）中红光R与绿光G 混合，可能形成的颜色的色度坐标均在直线RG上。
⑸三种不同色光混合所能形成的颜色分布在以三个色光色度坐标为顶点的三角形中。以显示器为例，上一讲曾经指出：显示器显示的颜色都是由红、绿、蓝三种光点融混形成的，因此显示器三种光点的色纯度与饱和度就决定了显示器的彩色显示质量，显然在（图6）中B显示器在色彩饱和度与可显示的空间上都优于A显示器。（图6）中白色折线所包围的范围是某喷墨打印机可以产生的色彩范围，显然它与显示器的色域不同：在红、绿、蓝色上不如显示器.但是青色的色域比显示器略大。由于CIE1931的标准色度图能够十分有效地描述色彩的特征及色彩形成的过程，还可以形象的显示各种硬件系统的色域，因此在涉及描述硬件的色彩特性时得到了广泛的应用。
考虑到人眼在1?—4?小观察角对颜色识别能力与10?较大视场下的差异，国际照明协会在1964年又公布了基于10?观察角下的CIE1964标准色度系统的色度图及相应的计算方法。从（图7）中可见虽然二者的形状与光谱色的位置有所不同，但是对于多数摄影人，可以忽略其中的差别。
CIE1931色度图有一个致命的缺陷，它是一个视觉非均匀的系统。我们把视力难以察觉的颜色变化的范围称为颜色的宽容量，可以用色度图中椭圆区域表示某种颜色的宽容量，麦克亚当的试验表明在CIE1931或CIE1964色度图中（图8），25种颜色的宽容量及椭圆长轴的方向均不相同，尤其是绿色的宽容量比蓝色的大30余倍，这表明在这种系统中无法建立一个对各种颜色均适用的统一的公差范围，因此这两种色度系统很难用于色彩的质量控制与质量评估。
2.CIE1976L*u*v*均匀色彩空间
国际照明协会首先于1960年在CIE1931色度图的基础上压缩绿区，拉伸蓝区，推出一种新型的色度图，此后几经修订，最后成为CIE1976 L*u*v*均匀色彩空间，它用L表示明度，用u、v作为色度坐标。从（图9）可见，在L*u*v*色度图上，25种颜色的宽容量椭圆区大小比较一致，表明这是一种比较均匀的颜色空间，可以用两个色度点之间的距离直接表示颜色的差异。目前常用于表示光源色及彩色电视机的色彩监控与测量。

3.CIE1976L*a*b*均匀色彩空间。
此色彩空间由3个互相垂直的坐标轴a*、b*与L*组成：其中＋a*（a轴的正方向）表示红色、-a*（a轴的负方向）表示绿色，＋b*（b轴的正向）表示黄色、-b*（b轴的负方向）表示蓝*色。数值均在＋120-— —120之间。L*表示明度，其值在0—100之间。显然在L*a*b*色彩空间中点的高度表示明度（L），以明度轴为中心，色度点的半径表述饱和度（C），过色点的半径绕L轴的夹角表示该点的色相角（H），由此组成一个以L轴为轴心的L*c*h*圆柱坐标系（图10）。在Photoshop中用拾色器点击（图1）中的A区与B区，在拾色器对话窗中直接显示A区的色度LA=38、aA=51、bA=44,B区的色度值LB=34、aB=50、bB=23。从LA>LB可知西红柿的A区明度更高。将这两个色度坐标标注到L*a*b*的色彩空间上（图12）立即显示出西红柿比苹果更偏橙黄色，而且饱和度略高。
在L*a*b*色彩空间中：两个色点间半径之差表示饱和度之差,高度之差△L表示明度之差，色相角之差Δh表示色相差。两个点之间的距离：表示两种颜色间的总色差（图12）。
L*a*b*色彩空间是一个比较均匀的色彩空间，只要两个色点间的距离相同，二者间颜色的差异给人的感觉都是相同的。L*a*b*色彩空间的均匀性优于L*u*v*，因此实践中常常设定一个ΔE作为控制色彩的公差。常用的色差值如下表所示：
（附表）常用色差公差的效果与用途
    色差ΔE 　　　　　　　　　效果与用途 0.2—2 颜色匹配的临界点，可以感觉到极轻微的色差。 2—4 有较明显的感觉，在进行并列对比的颜色匹配时可以接受。 4—8 有显著的感觉，在进行非并列对比的颜色匹配时可以接受。 8以上非常显著的色差。　　最后，由于L*a*b*的色彩空间十分宽阔，包含了自然界中所有的颜色，而且可以适用于各种硬件设备，因此现在广泛用于染料、颜料、油墨工业，今后我们在数字影像的色彩管理与色彩控制中也主要使用L*a*b*色彩空间。
4.HSB色彩系统
HSB色彩系统与L*a*b*有些类似，也是一个圆柱状的色彩系统（图13），也是用高度表示明度（B）、用半径表示饱和度（S）、用圆周方向的色相角表示色相（H）。但是它的色相分布的规律与L*a*b*不同：色相角0度、120度、240度方向对应红、绿、蓝，色相角60度、180度、270度方向对应黄、青、品，因此在它的色相圆上，任意一条半径的两端的颜色恰为互补色。由于它直接用颜色的三个特征作为建立色彩空间的3要素，因此利用他的色值可以直接判断出颜色的特性。在Photoshop中用拾色器工具点击西红柿与苹果的A区与B区，从拾色器对话窗中可以直接读出西红柿A区的色值为Ha=9、Sa=81、Ba=57（图11），苹果B区的色值为Hb=350、Sb=73、Bb=51。显然直接比较这两组色度值即得知：西红柿略偏黄，亮度与饱和度均略高，与前面在XYZ及L*a*b*系统中得到的结论相同。
二、色彩的显色表示法
“显色表示法”就是用一系列色卡来表示不同的颜色，依靠目视比较样品与色卡，判断样品的颜色与误差。其中最有名的是“孟塞尔颜色系统”。
孟塞尔颜色系统是在100多年前由美国画家孟塞尔建立起来的色彩模型。它的色彩结构也是以高度表示明度、半径表示彩度（饱和度），圆周表示色相（图14a）。但是它仅包括人眼实际可见的颜色，因此它的色彩空间是不对称的（图14b）。色卡的分布如（图14c）所示。孟塞尔颜色系统具体的构成方法是：颜色模型沿高度方向分成11层表示不同的明度值（V），最下面一层V=0表示黑，最上面一层V=10表示白。模型的中心轴是由黑、灰、白组成的无彩色的中性轴（图14a、图15）。以中性轴为轴心，沿圆周方向分成10份表示不同的色相（H），其中有5个主色：R（红）、Y（黄）、G（绿）、B（蓝）、P（紫），每两个主色间又插入一个间色：YR（黄红）、GY（绿黄）、BG（蓝绿）、PB（紫蓝）、RP（红紫）。每种色相又分成10个小区，编号为1—10,以便区分更细微的差异。其中第5号为该区内最纯的颜色，小于5号的颜色偏向于1号相邻的颜色，大于5号则偏向于10号相邻的颜色（图 15a）。以中性轴为圆心用半径表示样本的彩度（C），中性轴半径为0,无色彩。半径越大，彩度（饱和度）越大，最大的彩度可达C=20,（图15b）就是色立体5Y与5PB纵切面的色彩分布图 。孟塞尔颜色系统的标号不仅能取整数值，还能取小数值，以满足更精确的计量。
任何颜色都可以用孟塞尔颜色系统的标号标定，其书写的顺序为：
HV/C=色相 明度/彩度。
例如奥运会会徽红环的孟塞尔标号为6R4/15，表示其在红色的6区，明度第4级，彩度15级，显然这表示一个高饱和、略暗的较纯的红色（图16）。
对于中性色，由于饱和度为0 ，略去彩度值，颜色标号表示为：
NV/=中性色 明度。
例如奥运会徽的黑环的孟塞尔标号为N1/，表示和明度值为1的纯黑色。
    使用孟塞尔颜色系统时，不需要任何测色的仪器，只需将样品与孟塞尔颜色图册的颜色卡片进行目视匹配，找出与颜色样品相同的色卡，即可以从色卡中读出样品的孟塞尔标号。此外，孟塞尔颜色系统建立时遵循了视觉等间隔配置的原则：无论在色相（H）、明度（V）还是彩度（C）方向，只要两个颜色的差值相同，颜色外观的视觉差异也是相同的。因此孟塞尔颜色系统还能用于建立色彩公差，检验工业生产中产品的色彩差异。孟塞尔系统因为其历史性、使用性、标准性及广泛性，至今仍在工业生产中得到广泛的应用。
孟塞尔系统只能用于检测（不透明）物体的表面色，不能用于检测透明物体与色光的颜色，这是其重大的缺陷。
目前在色彩的显色表示法中除孟塞尔系统之外，还常使用奥斯瓦尔德校色系统、瑞典的自然色系统、美国的潘通（Pantone）配色系统等。他们都有各自的立体色彩模型与颜色图册，并都在不同的生产领域得到了成功的应用。
至此我们已经建立起了有关色彩的最基本的知识，从下一讲我们将正式介入有关色彩管理的内容了。