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中等教師研習營 北北區光電暨影像顯示科技人培計畫--中等教師研習營隊 色彩工程簡介 (胡能忠 博士) 整理：許聖志 倘若在人群中找一個特定的人，最便捷的方法就是辨識那人所穿著的衣 服，而由衣服的顏色來辨認更是迅速的方法之一，所以色彩對於人是十分重要 的 。一般市面上有關色彩的書內容大部分都是偏重美學 、設計 。而在色彩工程方 面 ，描述色彩的方式以及觀點會和上述書的描述方式有所不同 。比如說一般非工 程的書描述紅色時 ，可能會將它分桃紅色 、粉紅色 、腥紅色 、豬肝紅等等 。而色 彩工程只需要告知色座標位置 ，不同的紅色在色座標位置上亦不同 ，告知色座標 便能夠得到該顏色充足的資訊 。把色彩用量化的數字以及科學的分析來表示 ，便 是色彩工程。 產生顏色有三個要素 ，分別是光源 、物體 、以及眼睛 。牽涉到物理 、生理、 心理三方面 。物理牽涉到光源和物體的光學特性 。生理牽涉到人的眼睛結構 。心 理牽涉到人對顏色的感覺 ，如對不同顏色感覺寒冷 、感覺溫暖 、感覺舒服 ，或者 覺得顏色不協調等等 。由於色彩牽涉到的層面十分廣 ，在生理 、心理科學慢慢成 熟之後 ，色彩工程才漸漸蓬勃發展 。就下列各個主題 ：(一)光 (二)物体 (三) 眼睛，以及(四)基本比色學(basic Colorimetry)和進階比色學(advanced Colorimetry)加以討論。 一.光 光為電磁波之一種形式 ，人眼可見光的分佈範圍只有 400nm 到 700nm 。光源 的種類依形式不同可分為自然光與人工光源 。例如陽光(D65)與白熾燈(A) ，其光 譜如下： 色彩工程簡介 -1- 中等教師研習營 白熾燈(A)的頻譜在可見光範圍內，波長越長，相對強度越強。所以我們可以預 期白熾燈(A)是偏紅黃色的光源。陽光(D65 )頻譜中各波長相對強度沒有很大的變 化 ，所以是白光光源 。最右邊的圖是螢光燈 ，其光譜藍綠部分偏少 ，是偏黃色光 源。除了陽光(D65 )以外，其餘兩者皆為人造光。 光源照到人的眼睛 ，稱為刺激 。眼細胞受到刺激經由神經傳遞到腦部 ，由腦 部解讀成顏色，所以上述三種燈有紅黃，白，淡黃不同顏色。 我們可以用三個指標來描述光源，(一)色溫(CT)或相對色溫(CCT) (二)演色指數(或平均演色指數) ，是可以把顏色表達多好的指數 。例如在陽光下 新鮮水果看起來顏色豐富 、鮮豔多汁 ，但在演色指數差的光源下 ，顏色表現可能 會十分悽慘，如同病奄奄的病人膚色一般。(三)色座標：例如上述的A光色座標 為(0.4476,0.4075)是紅黃色的光源 。D65的色座標(0.3127,0.3291) ，而螢光燈是 (0.3721,0.3751)。 (一)色溫 談到色溫之前 ，讓我們先瞭解黑體的概念 。一個反射與穿透率為零 ，吸收率 為一之物體 ，我們定義為黑體 ，色溫是以黑體的顏色當時的溫度所定義 。在工業 製造時 ，把鋼慢慢加溫 ，鋼的顏色會由偏紅色慢慢變成白色 ，再繼續加熱使溫度 往上提升 ，這時候會看到鋼的顏色將變成藍白色 。所以某個物體加熱到不同溫 度 ，其發射出的光譜不同 ，表現出來的顏色自然也不同 。我們把這個溫度稱為色 溫 。瓦斯爐燃燒不完全時火焰的顏色為黃色 ，表示溫度尚低 ，色溫就此時火焰的 溫度 。把瓦斯燃燒完全 ，這時候火焰溫度更高 ，顏色是白色 。當燃燒更完全時 ， 溫度更高 ，這時候顏色就是青白色 。之前提到的白熾燈裡面發光光源是鎢絲 ，燃 燒時的特性近乎黑體 ，所以此時溫度就是色溫 2854K ，為紅黃色 。D65為陽光，顏 色為白色 ，溫度比較高 ，為 6500K 故稱為D65 。螢光燈為電子撞擊螢光粉發光， 並非上述形式發光 。螢光燈為發光顏色為黃色 ，色溫為 4200K。雖然通稱光源， A光源(CIE Source A)和D65 (CIE Illuminant D65 )英文名稱不同，人造光源稱為 Source ，而現有的技術無法製造出相同光譜的自然光源稱為Illuminant 。色溫是 我們描述光源的第一個方式 。也可用色溫來粗略判斷其他星體的溫度 。如果發光 機制不