色彩简史
Thomas Young 提出,视网膜并非为每一种色相都配备一种感受器:它只用三种调谐于宽而重叠波段的感受器类型来采样光谱。Hermann von Helmholtz 在 19 世纪 50 年代将这一想法量化,它成为三色视觉的 Young–Helmholtz 理论。
这是一个关于生物学的论断,读起来却像一份工程规格:如果眼睛把每一条光谱都归约为三个信号,那么三份精选的记录、三个精选的基色,就是一项色彩技术所需的全部。这也是为什么两条不同的光谱可以看起来完全相同(同色异谱),这正是每一台捕捉与显示设备赖以存在的漏洞。
两个世纪,23 个节点
从锡镴板上的沥青,到绝对的 HDR 传递函数:这条线上的每个节点都添上了一件色彩科学至今仍在使用的机件。摄影学会了捕捉,电影学会了重现,电视学会了实时做到这一切,而 1931 年 CIE 给了这三者一种用数字加以证明的方法。沿着轨道点击浏览。
三条线索,一个难题+
摄影、电影和电视相继撞上同一堵墙:捕捉世界,再现它,然后证明再现相符。摄影解决了捕捉(1826–1907),电影把再现工业化(1895–1935),电视让它变为实时(1926–1953),而没有一个能在缺少测量系统的情况下定义“正确”。
1931 年 CIE 标准观察者,正是三条线索打结之处。从那一刻起,一种胶片、一种荧光粉和一种印刷油墨,就能作为坐标而非形容词来比较。本系列中其他每一个模块,都处于那个结点的下游。
三色的赌注+
Young 于 1802 年的猜测,即三种感受器类型、而非每种色相一种,是这里一切之下的赌注。Maxwell 1861 年的投影证明三份记录已足够;Vogel 的增感剂使记录变得诚实;Autochrome 的淀粉颗粒镶嵌比 Bayer 滤片早了七十年;此后每一块三枪、三滤片、三子像素的显示器,都是同一个赌注的再次兑现。
附加条款:三个数字只对一个固定的观察者才够用。个体差异以及眼睛与摄影机的不匹配,是残余的误差项:这就是 TLCI 和 SSI 存在的原因(见测量光的质量模块),也是色度计需要逐显示器特性文件的原因。
测量之前,色彩靠手艺+
一个世纪以来,色彩质量靠机构而非仪器来保障:女工们一帧一帧手工为达盖尔银版上色,Pathé 的模版着色生产线,Technicolor 派出自己的摄影机、自己的团队,以及 Natalie Kalmus 的色彩顾问服务用备忘录规定布景与服装的调色板,这是调色工具存在之前的调色。
当一家公司掌握整条链路时,手艺式管控行得通。一旦设备大量增多,它就崩溃了。1953 年的 NTSC 是转折点:一种大众媒介的“正确色彩”第一次被写成仪表可以核查的坐标,也是校准师这一职业变得不可避免的时刻。
1931 年:为何是那时?+
并非日期上的偶然。Wright 和 Guild 各自独立的配色数据集,合计 17 名观察者,一致程度足以标准化;National Physical Laboratory 想要一个国家基准;而工业界正淹没在凭眼睛比色的争执之中:纺织染坊、油漆与油墨制造商、灯具厂商,以及新兴的电影与广播行业,都需要把色彩规定在纸面上。
CIE 把这些数据集融合成一个标准观察者和一张人人都能共享的色度图。那些实验究竟是如何进行的(双分视场、2° 色块、虚构的 XYZ 基色),是本系列的下一个模块。
标准,一层叠一层+
NTSC(1953)→ PAL/SECAM(1967)→ Rec. 709(1990)→ sRGB(1996)→ DCI-P3(2007)→ BT.2020 与 BT.2100(2012–2016):每一个都是一组 CIE 坐标加上一条传递函数,也就是说,每一个都是一个设备可以偏离的承诺。
校准不是改良。它是把显示器还原到其公布的数值,由一个可溯源到本时间线所指向的同一个 1931 观察者的探头加以验证。未经测量,就谈不上校准。