当我们谈论品红时我们在谈论什么？自制光谱仪定量测定RGB和CMYK颜色

摘自《欧洲物理学杂志》(European Journal of Physics,2016年8月)，作者Tommaso Rosi等，原文标题What are we looking at when we say magenta? Quantitative measurements of RGB and CMYK colours with a homemade spectrophotometer。原文篇幅十分巨大，有15页之多，这里为缩简摘编，以及为连贯文意加入的我的个人的认知理解，若有错误，与原作无关。

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使用智能手机作为数码相机，配合成本低廉的自制仪器，可以研究RGB颜色和CMYK颜色的不同，并对其光谱进行定量处理和分析研究。RGB颜色体系是基于物质发光的，因此暗的环境里也能看清物体颜色，而CMYK是基于反射光的，因此暗的环境里我们就看不清物体的颜色了。两个典型的例子，是显示屏和彩色打印材料。液晶显示屏和激光打印颜料的颜色组成原理不同，RGB是物质本身的颜色，而打印颜料是光被反射和吸收后呈现的颜色。

RGB和CMYK的区别与联系的问题，是色彩理论中的问题，也是用什么样的模型来解释颜色混合的问题，用什么样的模型解释人眼和大脑感知颜色的问题。

当我们说品红(magenta)的时候我们在看什么？我们说黄色(yellow)的时候我们又在看什么？我们所感知的颜色是什么？它与电磁波波长有什么关系？这一系列的问题，几个世纪以来一直困扰着科学家和哲学家，在它的解决进程中，涌现过诸如托马斯·杨、亥姆霍兹和麦克斯韦等等光辉灿烂的名字。

对于不同波长光谱构成的同一种颜色感觉的光，我们的大脑根本不会区分，它没有办法产生不同的响应，这就是同色异谱。人眼和大脑对颜色信号进行了加法或减法的混合，由于反射、透射对单色的加、减的组合，人类大脑的颜色感知有一些奇怪的机制，这就是最近为什么人们开始详细讨论光谱学如何能成为理解颜色概念的重要工具。事实上，一些概念性的理解，就是基于光的光谱组成、光的强度，光被部分地传输基础上的认识。

近年来，数码相机，甚至智能手机的使用，一些低成本的设备已经用于活动项目式的光谱测量，这里的活动就是为本科光学课程、讲习班、艺术和科学讲座以及人眼生理学课程而开设的。

第一个观察，PC显示器的工作原理。光在视网膜上重叠并产生颜色的观察，决不足以解释颜色“加法”混合机制。第二个观察，激光打印颜料的工作原理。激光打印机颜料是减法和加法混合机制。两种或三种主要颜料(CMY)的增加只会导致颜色变深，最终产生非常深的棕色，在标准光照下使用CMY不能得到纯黑色，这就是CMYK为什么还要使用黑色颜料(black)的原因。所以CMYK打印机工作时，颜色是减色混合、加色混合综合进行的。

所使用的自制光谱仪。

暗室框架使用黑色硬纸板，进光孔宽度0.7mm，透射光栅1000线。摄像头是手机iPhone4S。使用已知波长的光对自制光谱仪进行波长校准和强度校准。通过

作为相对光照强度，，解析出来R、G、B的成分比例。

用PC显示器作为光源，光谱仪在黑暗环境中朝向显示器。使用的显示器是MacBook Pro(retina display，15英寸，2015年)的显示器，具有“彩色LCD”默认设置，标准RGB(sRGB)。

在显示器上显示图片，由智能手机得到光谱并分析，与RGB颜色混合一致。

为检测激光打印机墨水颜料的加法和减小混合，事先在白纸上打印彩条，白纸放置在准直狭缝的顶部，以阳光作为光源。

第一条光谱是校准标定波长，第二条是太阳光谱，之后依次为R、G、B、C、M、Y六条主要颜色彩条光谱。可以看到，光线经过彩条时，有些颜色消失了，有些颜色减小了。黄色(C)颜料吸收蓝色(B)透过传输红色(R)和绿色(G)，洋红(M)颜料将吸收绿色(G)，绿色(G)颜料将吸收蓝色(B)等等。波长的选择性吸收/透射是减色模型的基本模型，但吸收/透射并不是要么0，要么100%，而是有一定的比率。这个比率，可以通过相同条件下记录同一张照片上的透射光谱和当太阳光只穿过白板时的光谱得到，从而能确定颜料的透射率，以说明颜色的混合模型。

当我们谈论口红时我们在谈论什么，品红是一种选择性的阻带滤波器，能够吸收可见光谱的一部分(一般地说，绿色区域)。相反，绿色是通带滤波器，在减法混合中，绿色在高频带和低频带都有滤波。