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色料三原色和色光三原色的差异和联系

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在日常生活中,我们说色料的三原色是“红黄蓝”,我们还说色光的三原色是“红绿蓝”,那么同样都是“三原色”,它们为什么会不一样呢?两者之间又有怎样的区别呢?

我们常说的色料三原色(CMYK)“红黄蓝”,准确的说法是品红(magenta)、黄(yellow)、青(cyan)这三种颜色;而色光三原色(RGB)是指红(red)、绿(green)、蓝(blue)这三种颜色。

色料三原色和色光三原色表现形式上主要的区别,就是它们的混合原理不同,色彩学将色彩的混合分为相加混色与相减混色。相加混色也称光混(理解为光线的叠加),是不同颜色的光的混合,混合后颜色的明度提高,常见于荧光屏成像中;相减混色即绘画中常用的混色方式,也叫颜料调和混合(理解为光线的吸收),混合后颜色的明度和纯度都会下降。相加混色与相减混色是两套原理,所以在日常生产生活中,它们都有着不同的用途。

 1、色料三原色

英国化学家富勃斯特研究选定的品红、黄、青三种颜色,这些颜色颜料和其他不发光物体为基础的三原色,可以混合出多种多样的颜色,不过不能调配出黑色,只能混合出深灰色。因此在彩色印刷中,除了使用的色料三原色外还要增加一版黑色(black),才能得出深重的颜色。

按照定义,原色应该能调制出绝大部分的其他色,而其他色都调不出原色。例如学美术的同学应该都知道,品红加适量黄可以调出大红(红=M100+Y100),而大红却无法调出品红;青加适量品红可以得到蓝(蓝=C100+M100),而蓝加绿得到的却是不鲜艳的青。用黄、品红、青三色能调配出更多的颜色,而且纯正且鲜艳:用青加黄调出的绿(绿=Y100+C100),比蓝加黄调出的绿更加纯正与鲜艳,而后者调出的却较为灰暗;品红加青调出的紫是很纯正的(紫=C20+M80),而大红加蓝只能得到灰紫等等。

又如在彩色印刷的油墨调配、彩色照片的原理及生产、彩色打印机设计等实际应用中,都是黄、品红、青为三原色。彩色印刷品是以黄、品红、青三种油墨加黑油墨印刷的,四色彩色印刷机的印刷就是一个典型的例证。在彩色照片的成像中,三层乳剂层分别为:底层为黄色、中层为品红,上层为青色。各品牌彩色喷墨打印机也都是以黄、品红、青加黑墨盒打印彩色图片的。

2、色光三原色

而根据英国物理学家托马斯·杨和德国物理学家赫尔姆霍兹的研究结果,光的三原色被确定为红、绿、蓝,它们按一定比例混合可以呈现出各种光色,彩色电视屏幕就是由这三种颜色的发光小点组成的。由色光三原色按不同比例和强弱混合,可以产生自然界的各种色彩变化,它们等量组合可以得到白色。

在中学的物理课中我们可能做过光的棱镜色散实验,白光通过棱镜后被分解成多种颜色逐渐过渡的色谱,颜色依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫,这就是可见光谱。其中人眼对红、绿、蓝三种颜色敏感,人的眼睛就像一个三色接收器的体系,大多数的颜色可以通过红、绿、蓝三色按照不同的比例合成产生。同样绝大多数单色光也可以分解成红绿蓝三种色光。这是色度学的基本原理,即三基色原理。

彩色电视机的荧光屏上涂有三种不同的荧光粉,当电子束打在上面的时候,一种能发出红光,一种能发出绿光,一种能发出蓝光,制造荧光屏时,工人用特殊的方法把三种荧光粉一点一点的互相交替地排列在荧光屏上。你无论从荧光屏什么位置取出相邻三个点来看都一定包括红、绿、蓝各一点。每个小点只有针尖那么大,不用放大镜是看不出来的。由于小,又挨得紧,在发光的时候,用肉眼就无法分辨出每个色点发出的光了,只能看到三种光混合起来的颜色。

3、相加混色与相减混色原理

在我们看到的发光物体中表现出相加混色:红+绿=黄;绿+蓝=青;红+蓝=品红;红+绿+蓝=白。黄色、青色、品红都是由两种基色相混合而成,所以它们又称相加二次色。另外色光中:红色+青色=白色;绿色+品红=白色;蓝色+黄色=白色(这就是上期文中提到的液晶显示屏常用的LED背光中,业界通常使用蓝色LED混合黄色荧光粉来形成白光的原理。)所以青色、黄色、品红分别又是红色、蓝色、绿色的补色。由于每个人的眼睛对于相同的单色的感受有不同,所以,如果我们用相同强度的三基色混合时,假设得到白光的强度为100%,这时候人的主观感受是,绿光亮,红光次之,蓝光弱。

4、发光源形成白光“相加混色”

在白光照射下,我们看到的颜料和不发光物体中表现出相减混色:白色-红色=青色;白色-绿色=品红;白色-蓝色=黄色。另外,如果把青色和黄色两种颜料混合,在白光照射下,由于颜料吸收了红色和蓝色,而反射了绿色,对于颜料的混合我们表示如下:颜料(黄色+青色)=白色-红色-蓝色=绿色;颜料(品红+青色)=白色-红色-绿色=蓝色;颜料(黄色+品红)=白色-绿色-蓝色=红色。以上就是相减混色,相减混色就是以吸收三基色比例不同而形成不同的颜色的。在颜料三基色中,红绿蓝三色被称为相减二次色或颜料二次色,在相减二次色中又有:(青色+黄色+品红)=白色-红色-蓝色-绿色=黑色。

所以综上所述,色料三原色一般指的是以相减混色所表现的CMYK模式基本颜色,属于印刷模式,它们广泛运用于绘画和印刷领域。色光三原色一般指的是以相加混色所表现的RGB模式基本颜色,在灯光色彩中广泛使用。

CMYK模式本质上与RGB模式没有区别,只是产生颜色的方式不同。显示器采用RGB模式,就是因为显示器是电子光束轰击荧光屏上的荧光材料发出亮光从而产生颜色,当没有光的时候为黑色,光线加到大时为白色。而打印机呢?它的油墨不会自己发出光线。因而只有采用吸收特定光波而反射其它光的颜色,所以需要用减色法来解决。

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