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RGB的由來
Posted : 2012-11-27 | 影像分析 編輯文章
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上期提到RGB已成為現今大小科技產品的色彩之源,數碼相機、LCD顯示屏、手機等等均採用RGB技術顯示顏色。翻查歷史,原來RGB色彩概念技術早於1850年,甚至更早的時期便開始面世。沒有這項橫跨兩個世紀的色彩技術,就沒有色彩繽紛的科技世界。
 
第一張全色彩照片面世
1860年,詹姆斯‧克拉克‧馬克士威(James Clerk Maxwell)獲得由英國皇家學會(The Royal Society)頒發的拉姆福德獎(Rumford Medal),表揚馬克士威一項有關顏色組成及光學文獻的研究。這項研究促使馬克士威於1861年向世界展示出第一張全色彩照片,一張由紅、綠、藍三塊濾鏡協助下拍攝而成的照片。
色彩知覺三色論
照片有黑白及彩色之分,皆因我們一對正常的眼睛能分辨色彩。在探討彩色照片的可行性前,就先有兩位科學家發表有關人類色彩知覺的理論──三色論(Trichromatic Theory,又稱Young-Helmholtz Theory),他們是托馬斯‧楊(Thomas Young)及赫爾曼‧馮‧亥姆霍茲(Hermann von Helmholtz)。
顏色的種類可謂數之不盡,因此楊一直不相信人的眼睛有齊辨別各種不同顏色的感受能力。他嘗試假設人眼只能感受三種顏色,並進行配色實驗(Colormatching experiment)以找出答案。實驗中測試主體須觀看兩個光源,一個光源發出測試顏色(任何顏色皆可),而另一光源則帶有由三種原色合併而成的顏色。楊着測試者透過調校該三種原色的強度(Intensity),造出與測試光源相同的顏色。結果發現,若測試主體能操控三種原色的強度,他們能調出所有測試顏色。但當被限於只能調校其中兩種原色時,測試主體未能成功做出同樣的結果。由此, 楊於1802年提出人的顏色知覺涉及三種「光感受器(Photoreceptor)」, 即是我們現在認識的視錐細胞(Cone cell)。及後亥姆霍茲在1850年提出, 這三種光感受器對不同波長的光波敏感,包括長波長的紅色、中波長的綠色及短波長的藍色。透過混合此三種顏色,人的大腦便能詮釋於可見光譜內的所有色彩。
 
1托馬斯‧楊 (Thomas Young) 2赫爾曼‧馮‧亥姆霍茲 (Hermann von Helmholtz) 3詹姆斯‧克拉克‧馬克士威 (James Clerk Maxwell)
 
馬克士威進一步在攝影層面印證色彩知覺三色論的理論。1855年他發表一份有關顏色感知的科學文獻,嘗試提出若配以紅、綠、藍三種濾鏡拍攝,得出來的三張黑白照片經疊加(Superimpose)後,人眼便可重新看到照片上所有色彩。經過多番嘗試,馬克士威於1861年在托馬斯‧薩頓(Thomas Sutton)的協助下成功造出歷史上第一張彩色照片。攝影師薩頓是單反相機的發明者,為了拍得一張「彩色」照片,他以紅、綠、藍三種濾鏡拍攝花格圖案絲帶(Tartan ribbon)。雖然薩頓的相機對紅及綠色的敏感度相當低,以致照片的色彩質素十分參差,但這幅相片仍能為將來的彩色照片技術奠定基礎,而這種標準一直影響以後色彩標準,發展至今。
 
「等邊」色三角
為了更清晰地解釋三原色產生全色彩的原理,馬克士威利用一個等邊三角形演繹此理論的含義。三角形的三端位置分別被紅、綠、藍這三種原色佔據,其中兩端的中間位置則代表強度相同的兩種原色疊加後生成的顏色、包括黃(紅加綠)、洋紅(紅加藍)及靛(綠加藍),而中間則是白色。
 
 
直至1931年,國際照明委員會(International Commission on Illumination,簡稱CIE)以馬克士威的色三角作為其中一個參考,把色彩知覺標準化,產生第一代色度座標圖(Color space chromaticity diagram),展示如何合併強度大小不同的三種紅、綠、藍原色,產生不同的色彩。
 
RGB伴隨相機發展
有了RGB這個色彩概念技術,不論是菲林還是數碼相機我們也可找到它的足跡。菲林的感光部份由一層層結構組成,負責波長最短的藍光感應層位處最頂,依次向下的是負責感應綠色及紅色的乳膜,經處理後產生次原色的影像。至於現在受廣泛使用的數碼相機亦已加入紅綠藍三色濾鏡,分辨顏色並產生彩色影像。

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