相机是怎么看到颜色的？－摄影早自习第1554天
今天是周一，应该来聊一个有关器材的事情，今天我们聊一个器材里的很基础的原理，就是我们的相机、手机，它在拍照的时候是怎么样看见色彩的？
这一点可能很多人想不到，因为我们人眼看色彩那是天生的本事，哪怕你看到的色彩跟我看到的不一样，但至少你看到的也是个彩色的世界。因为人眼里面有一种叫做感光椎细胞或者叫做视锥细胞，它就是能够看到颜色的，这是天生的。但是对于相机而言就会比较复杂，不管是胶片还是数码相机，它原本都只能感受光的强度，而不能感受色彩。比如说胶片，它实际上是在一个片基——就是塑料片上涂抹了一层卤化银，这个东西就是给点阳光它就灿烂，它就可以曝光，它会发生光化反应最后形成图像。
但是它是给多少光发生多少反应，它对光的不同的波长不会起到不同的反应，也就是说它无法识别色彩。光电反应也是一样的，在数码相机中，我们的感光元件CMOS只能感受到光的强弱，不能感受到光的波长，也就无法看到颜色。那么怎么办呢？从胶片年代开始，大家就想了一个办法来解决它，非常巧妙。就是把这个胶片分成好几层，至少需要三个层，然后想一点办法让这一层里的化学物质只对某一种波长的光产生光化反应。这样一来胶片叠在一起，它里边每一层能感受一种颜色，对一种颜色的光起到反应。如果这三层是红、绿、蓝，那光的三原色就有了。三层叠在一起，根据每一层的成份配比不同，它就能叠加出万紫千红的世界。比如说如果红和绿同时都有，那么我们就看到了黄色，如果红和蓝同时都有，我们看到的紫色，蓝和绿同时都有，我们看到的是青色等等。
到了数码年代，咱们的感光元件绝大部分都是没有办法分三层去感受三层颜色的，所以它的做法就比较奇葩了。它是这么做的，它会把相邻的四个小像素点做一个分工，想办法让这四个像素点分别能感受到红、绿、蓝的光，但是红、绿、蓝是三原色，像素点是四个，怎么办呢，多出来一个。所以一般都是红、绿、绿、蓝，也就是所谓的RGGB这么一种排列形式，排列成一个小方块、小矩阵。然后我们再把这四个感光元件所看到的红绿绿蓝的光综合运算出来，叠加在一起，算出万紫千红。
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说到这里可能有同学发现了：叶老师，你说的是矛盾的吧，你之前说感光元件看不到色彩的呀？是的，它依然是看不到色彩的，但是我们的科学家们想了一个很有趣的方法，就是在这四个小像素点的前面分别放了四片滤镜，是红色滤镜、绿色滤镜、绿色滤镜和蓝色滤镜。不难想象，一束白光通过红色滤镜的时候，白光里的其它的波长就被拦截了，透过去的只有红光，所以在这一片小滤镜下边的小像素点，它确实是只能看到红色的光的强度的。同样的，绿色和蓝色的滤镜后边的小像素点也只能看到绿光和蓝光的强度。这样一来咱们的感光元件虽然还是没有办法看到万紫千红的色彩，但是它至少每一个像素点是能够分工的看到红色、绿色和蓝色光的强度的，把它们得到的信息进行合并和运算以后，我们就能看到万紫千红了。
说到这里故事本来就可以结束了，但是现在科技还在发展，大家还在试一些新的技术。比如说有的厂商就突发奇想，心想说我用这三块滤镜到底合不合理呀？虽然红、绿、蓝的光线确实可以组成全世界所有的颜色，但是其实红、黄、蓝也可以啊。有人可能想跳出来说：不对！色光三原色就是红、绿、蓝，怎么是红、黄、蓝呢？别急，黄色其实跟绿色是可以换算的。你想啊，黄光其实是绿光加红光等于黄光，对不对？所以很简单，就是你把黄光减去红光不就等于绿光吗？在原来的CMOS的RGGB——红、绿、绿、蓝的矩阵排列的情况下，把绿换成黄是有好处的，它的好处就是黄滤镜它比绿滤镜显得要更透明，换句话说就是光线通过它的时候被拦截得更少，光线损失得更少，这样一来就更可以、更擅长在昏暗的环境下来拍照。尤其是在人造光源下，因为光线本来就是偏黄的，所以用RYYB，理论上确实是能够提升在暗光下的画质。
但是因为我们之前这么多年以来用的都是RGGB——红、绿、绿、蓝的这种矩阵来获取色彩，所以它对色彩的算法非常的成熟，我们更容易拍出一个正常的色彩的数码照片，而RYYB算是一个比较新的技术，现在应用范围也不够广，用的品牌也不够多，所以现在它拍的照片还多少有一点颜色怪怪的，这可能是它的一个诟病。至于以后它会不会成为主流，很难讲，我们拭目以待。
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最后给一个小贴士，我常常在早自习里面跟大家提到过，我有一台特殊的相机叫做徕卡 M MONOCHROM，Monochrome就是黑白、单色的意思，这种相机其实就是把刚才我提到的RGGB滤镜——也就是所谓的拜耳滤镜，把它给去掉了。这样一来感光元件就只能看到黑白图像，但它有个好处，就是它看到的光的强弱比经过了拜耳滤镜过滤的要更加的细腻，黑白的世界会更加的丰富。
徕卡 M MONOCHROM 图片来源：www.leica-camera.cn