发信人: wasguru(故儒)
整理人: k_xiaoyao(2001-02-22 20:32:03), 站内信件
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颜色是一个很复杂的问题，它是物理学原理和生理学原理的共同结果，有时还与心理学有关。一个物体的颜色不仅与该物体本身的性质有关，还与光源、环境以及人的视觉系统有关。另外，有的物体反射光，有的透射光，还有的自身发光，它们的颜色也各有特点。一个只反射纯蓝光的物体在纯红光的照射下呈黑色，而通过一片只透射纯红光的玻璃看纯绿光也是黑的。
通常讨论色感时有三个量来表征颜色，它们分别是色调(hue)，饱和度(saturation)和亮度（lightness)。色调用于区分不同的颜色，例如红、绿、蓝、黄等等；饱和度用来表示颜色的“纯度”，也就是跟相同强度的灰色相比相差多远，例如“品蓝”的饱和度比较高，而“天蓝”的饱和度就比较低；最后，亮点指物体反射光的强度。对于自身发光的物体，还有一个“发光度”(brightness)。
有一门更为客观地描述颜色的学科，称为色度学(colorimetry)，在那里也用三个量来描述颜色，称为“主波长”(dominant wavelenth)、“刺激纯度”(excitation purity)和“照度”(luminance)。它们跟“色调”、“饱和度”和“亮度”基本相对应。其中“主波长”是指看到颜色所对应的纯色光的波长。有趣的是，有些颜色不存在“主波长”，例如红光与蓝光混合而成的“品红”色就没有“主波长”，也就是说，我们找不到一种与“品红”具有相同色调的纯色光。
从物理上讲，光是波长介于400－700nm之间的电磁波，其颜色依次为紫、靛、蓝、绿、黄、橙、红。对于某种非单色光，可以测定它所含的各种波长光的“含量”，称为光的“能谱分布”。测定能谱分布的仪器称为“分光辐射度计”。
并不是具有不同能谱分布的光都具有不同的颜色，恰恰相反，许多具有不同能谱分布的光看上去完全相同。因此能谱分布与颜色之间是“多对一”的关系。具有不同能谱分布但颜色相同的两种光称为“条件等色”光(metamers)。
通常认为，人的视网膜上有三种不同的感光细胞，分别感应红、绿、蓝三种颜色。科学家用实验分别测定了这三种感光细胞对不同波长纯光的吸收程度，得到三条曲线，称为感光细胞的“谱响应函数”。这三条曲线都有一个尖峰，其中感蓝细胞的峰值位于440nm处，感绿细胞的峰位于545nm处，感红细胞的峰位于580nm处。注意波长为545nm和580nm的光其实并不是绿色和红光，它们差不多都是黄光，只不过一个稍偏绿，一个稍偏红。另外，对蓝光的响应函数的值比绿光、红光的小得多，说明人眼对蓝光不是很敏感。把这三条曲线相加，得到的就是人眼对各种色光的敏感度曲线。这条曲线看上去像一口倒扣着的钟，它在550nm附近具有极大值，在400nm和700nm处趋于零。黑白电视机接收彩色电视信号时，就是用这条曲线把各种彩色转换成相应强度的白光。
前面说了，不同能谱分布的光可以具有相同的颜色。特别地，用红、绿、蓝三种颜色的纯光按不同比例混合，可以得到可见光波段内的大部分纯色。对于每种波长的纯色光，科学家测定了合成它所需的红、绿、蓝光的比例，结果得到三根曲线，称为“彩色匹配曲线”。这样，当我们需要某种颜色的光时，只需查这三条曲线，根据比例混合红、绿、蓝三原色即可。
但是这三条曲线有一个问题，就是对于某些波长的纯色，它对应红光的比例是负的。也就是说，我们无法用红、绿、蓝三原色来合成这个波长范围内的颜色。为了解决这个问题，我们可以不用红、绿、蓝做三原色，而是另外选择三种原色。1931年Commission Internationale de l'Eclairage(CIE) [异调兄：这个l'Eclairage何解？E的上面还有一小撇]制定了一个标准，定义三种标准的原色，称为X、Y、Z。通过XYZ三种标准原色的混合，可以得到所有的颜色。这三种原色的比例，称为这种颜色的CIE坐标。这个标准在色度学里具有非常重要的作用，前面讲的“主波长”、“刺激纯度”和“照度”都可以根据这个标准作出定量的定义。其它的颜色系统，象显像管的RGB系统、打印机的CMY系统、NTSC制式电视的YIQ系统、PAL制式电视的YUV系统，都是通过CIE标准来定义的。
各种显像管有一项很重要的技术指标，就是其三种荧光粉的CIE坐标。因为各种电脑显示器的荧光粉的颜色多多少少有些不同，为了让各种显示器显示的彩色互相一致，厂商会提供一个显示器的驱动程序。这个驱动程序的很重要的一部分，就是其荧光粉的CIE坐标值，它保存在一个后缀为.cie的文件中。Windows操作系统可以根据这些CIE坐标数据，适当调节送至显示器的红、绿、蓝信号的强度，以补偿荧光粉颜色的差别。
啊，打得手酸了，先打住吧。
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