顏色可說是繪畫的基礎之一,如何定義色彩以及色彩之間彼此的關係,一直都是物理學、視覺和美術傳統千百年來必討論的主題。色彩三原色,應該是人類感知到色彩後,會接觸到的第一個理論學說。自從國小上了美術課,紅黃藍基本三原色、補色概念就此深植我們每個人的腦海中。往後畫畫的日子裡,只要到了上色的階段,就會依循從色輪發展出的色彩理論來做配色、調色。

一直到研究所,修了資工的程式影像處理,才讓我從另一個角度來理解色彩模式的發展和流派。再後來到了德國時,重新開始畫水彩,翻閱了很多理論資料,加上自己多次的實驗,我發現了一個很嚴重的水彩調色問題——

為什麼紅黃藍三原色總是只能調出髒髒的咖啡色?

色環是什麼?能吃嗎

伊登十二色環

伊登十二色色環,錯的拜託不要記

想必只要有上過小學自然或美術課的同學,一定都看過這張圖。
這是伊登12色色環,是傳統美術領域中,只要學習到色彩理論的時候,一定會提出來講的概念。這是瑞士畫家兼美術教育者約翰·伊登在1920年時在著作《色彩的藝術》中提出的。裡頭列出了一些想法。

這是有問題的不要記這是有問題的不要記隔離線這是有問題的不要記這是有問題的不要記隔離線

重點包括:

  • 紅黃藍是三原色,無法由其他顏色調製成
  • 由兩個三原色調成的是二次色,為另外一個三原色的補色(例:紅+黃調出橘;是深藍的互補色)
  • 二次色再與一次色相混,可混出三次色(橘+黃=橘黃、橘+紅=橘紅)
  • 三個原色、三個二次色、以及6個三次色,可以組成一個圓。其中,三原色的位置可以構成一個正三角形;而二次色位置則正好構成與三原色相反的另一個正三角形。
  • 位於色環對面的顏色為該色的補色。(例:黃色對面是紫色,則黃為紫的互補色)

這是有問題的不要記這是有問題的不要記隔離線這是有問題的不要記這是有問題的不要記隔離線

就是這些概念,對接下來一百多年的藝術界及藝術教育界影響深遠。

不過補色和原色這些名詞其實並不是伊登首先提出的。若要追本溯源,無可避免的,還是要提到每個美術生最痛恨的——

光學物理:色彩的加法

牛頓大大

早在17世紀,22歲的牛頓便透過三稜鏡,將一束白色自然光分離成一連串連續的彩色光譜,發現了色散現象。

牛頓在1704年出版了《光學》,他將光分為七個顏色:紅橙黃綠藍靛紫,正好對應七個音階。

接著1802年,英國物理學家楊格發現混合紅(R)綠(G)藍(B)三個顏色的光,可以組成白光,並推論人眼有三種感光細胞。

並且,將RGB這三個顏色的光依不同比例組合在一起,可以得出各種顏色的光;但卻沒有任何色光可以組成這三個色光。因此,這三個色光便被稱為原色

所謂的顏色,只不過是電磁波世界其中一小小段人眼可見的範圍!

題外話,所謂原色的概念,完全是基於人的生物機制而產生的名詞。由於人的眼睛有三種錐狀細胞,分別可感知紅、綠、藍三種波長的電磁波,所以由這三種波長的電磁波便能組成所有人眼視覺可見的色彩。所以對每種生物來說,原色的數量都不一樣,完全取決於該生物的眼球構造,像鳥類多半都具有四種感色細胞,因此對於他們來說,就有四種原色。

另外,只要是任何自主發光的顯示器都是依照這個原理來設計的。例如電腦螢幕,他們透過同時發出綠光(540nm)和紅光(690nm),來讓你覺得你看到了580nm單一波段的黃光,但其實你看到的是兩種波段合起來的複合光。雖然其中一點黃光範圍的電磁波都沒有,卻會產生見到黃光的感覺,神奇吧!你會看到「顏色」,並非光本身的特性,而是這個波長的電磁波進入受器(眼睛的錐狀細胞)後,由大腦告訴你的感受。

從這個時候開始,人類便開始追尋所謂的「原色」。

色彩的減法理論

這邊要提醒一下,我們在上面所提到的RGB色彩模型,是專指「光」的色彩加法原理,也就是說只有在我們看到自體發光的物體時,才能使用加法原理。但是在日常生活中所見幾乎都是不會自體發光,而是反射光線而被我們看見的物體,這時候又要使用什麼理論呢?

我們之所以可以看見一朵紅色的花,是因為當白色日光照射他時,花朵吸收了綠色和藍色的光線,只反射紅色光線進入我們眼中,我們才得以覺得他是紅色。

而綠葉,則是因為其吸收了藍光與紅光,反射綠光進入我們眼中,所造成的感受。這便稱為「色彩減法理論」。

根據色彩減法原則推導出的CMY色彩模型。可以看到,CMY正對面正好就是RGB,你也可以說他們互為補色。

透過減法原理,我們便可推導出色料三原色,他們可分別吸收紅綠藍三色光。舉例來說,青色顏料(Cyan)即為其吸收了紅光、反射綠光和藍光後進入我們眼睛所形成的顏色。而吸收了綠光,反射紅光和藍光進入我們眼中的顏色,便成了品紅(Magenta)。吸收藍光,反射綠和紅光進入我們眼中,便成了黃色(Yellow)。

因此色料三原色,便是青、品紅、和黃色。

而身為色料三原色的青、品紅與黃,正好可以與色光三原色的紅綠藍組成完整的色環,組成一個等角六角型,並互為彼此的補色。

好了,說了那麼多理論知識,我們來個隨堂考

紅色綠色會變什麼顏色呢?

如果你還是反應不過來,基於小時候老師用伊登色環教你的色彩概念,你會毫不猶豫的脫口而出:黑色!

錯了!還不給我去罰寫一百遍,伊登色環是有問題的!

我們都知道,在電腦8byte色域中,(R, G, B)三個通道值域為[0,255]。0表示完全沒有這個顏色,而255則表示這個通道能量全開。所以(255,0,0)就代表正紅色。而(0,255,0)則是完全的綠色。

於是,把顏色數值化後,我們就可以非常容易的計算出,紅色(255,0,0)與綠色(0,255,0)的混合,是(127.5,127.5,0),是個暗沉的黃色來著。

還是聽不懂嗎?我們來看個圖吧👇

左邊繪製了「色彩加法」的概念;而右邊則繪製了「色彩減法」的概念。
(手繪原圖概念:光學物理博士陳柏翰;重新繪製:我)

如上圖所示,色彩加法告訴我們,紅綠藍三色光同時進入眼睛,在視覺裡,是同等於看見白色的。而右方的色彩減法,發生情況為當我們看到非自體發光物體時的表現,我們之所以看到紅色顏料,是因為紅色顏料吸收了其他波長的光線。因此,當紅色顏料和綠色顏料混合,綠色顏料將大部分紅色顏料本來該反射的紅光吸收掉了,而紅色顏料也將大部分綠色顏料原本該反射的綠光吸收掉了,就只剩一點點綠色波長和紅色波長會被反射,那此時人眼就會看到相當暗沈的黃色,也就是俗稱偏黃的咖啡色啦。

所以所謂的「紅黃藍」理論又是哪來的?

好了,我們終於解釋完色彩的加法與色彩減法理論了。接下來要面對一個問題:所以紅黃藍三原色又是哪來的?

其實這完全是因為知識傳播的不對等所造成的。在當時,研究色彩三原色與光學色彩理論的人,並不是同一群人,你也知道有些學藝術的人就是因為理科不好,而理科宅就是不太會畫畫嘛。再來,當時的人對於光學還有人眼辨色的原理也還沒有這麼了解。

於是許多畫家便依照長久累積下來的經驗、以及老師的傳承,歸納出紅黃藍作為色彩三原色的理論。

時間回到牛頓發現色散原理後沒多久,在1725年,一位德國畫家Jacob Christoph Le Blon便受牛頓的啟發,根據經驗推出了屬於顏色的三原色,即是我們現在所熟知的紅黃藍模型。他發現,根據這三種顏色可以調配出人們想要的大部分顏色。此外,這也是有歷史原因的,以前的顏料並不如現在這麼輕易可得,色彩種類也沒有這麼豐富,因此,因此一向珍貴的硃砂與藍色代表色——群青顏料,便成了畫家心中的原色了。

樓就是從這裡開始歪的。

昂貴a硃砂以及要橫渡海洋才能得到的深邃群青色。比起鳥鳥的洋紅跟不藍不綠的刺眼天青色,這兩個顏色是不是美多了,是我也要支持他們作為三原色。(請別問我黃色去哪了,黃色真的刺眼到我不想討論)

隨著技術的發展,以及眾多藝術家投入嘗試,終於在1906年,Eagle Printing Ink Company便第一次使用了CMYK四色印刷法來進行套印。接著,1920年,伊登才出版了他的《色彩的藝術》。事實證明,早在伊登提出他的色環理論之前,業界早已知道較正確的CMYK色彩系統並應用在各個領域中了。

所以用紅黃藍作為色彩三原色到底有什麼問題呢?一開始我們說過,原色最初的定義,是指用這些顏色,便能調製出其餘任何一個顏色(雖然這是錯的啦)。而使用CMY這三個顏色,可以調製出最豐富的色彩;但若使用紅黃藍作為三原色,你雖然能夠調出很鮮豔的橘色,但卻會調出很濁的紫色和綠色。使用品紅(Magenta)和黃色(Yellow),可以調出大紅(Red),但卻無法使用紅黃藍系統調出品紅來。

傳統伊登色相環就像是個不成比例的時鐘

除此之外,這個色輪所有色相的顏色並不成比例,就像時鐘鐘面上有一堆數字聚集在同一個角落,從紫色到綠色這段色彩間距是非常小的;相反的,從黃色到紅色這段色彩,間隙卻非常大,大約整整拉伸了兩倍的弧度。原因大概是因為我們眼睛對紅色到黃色這段色彩差異感受比較敏感,對藍紫色卻比較不敏感。而且,從人類開始畫畫以來,暖色調(紅橙黃)的顏料選擇一直都比冷色調(藍紫綠)更為繁多。

既然在印刷界和攝影的領域,在一百年前都已經知道青-洋紅-黃三原色能調配出最豐富的色彩,那為什麼傳統美術還是使用紅黃藍三原色來做調色呢?很簡單,就是因為習慣。青色和洋紅並不符合我們從小就習以為常的紅黃藍色彩概念[2],紅黃藍、紅配綠的口訣多好記;相較之下,青-品紅-黃到底是什麼鬼。再來,符合CMY原色的化學原料,也是一直到最近才有,據《色彩與光線》這本書所言,鎘黃(淺)PY35、喹吖啶酮红(PR122)、酞菁藍(PB17)算是最接近的顏料,但後兩者畢竟是有機顏料,是比較透明的,所以如果你喜歡不透明感的話,他們效果就差強人意了。

儘管如此,世界上並沒有任何一種三原色,能夠調配出所有的色彩。之所以CMY會廣泛被大眾使用,是因為透過這三種顏色,可以使調色豐富度最大化而已。基本上,只要是在色環上,任何一個最外圍的原主色,都有同等資格當作原色。可想而知,也並沒有一個色相是次等的、或合成的。綠色、橘色、與紫色的階層,就與黃色一樣重要。

現今使用電腦數值化計算所繪製出的漸層色輪

結論

如果你懶得看上面洋洋灑灑打出來的長篇大論,也沒關係。

這邊直接跟你說結論:紅黃藍三原色是歷史遺留問題,請不要再記有問題的色彩理論了。如果要學色彩學,請從正確的CMY色輪開始學起。老師會教你紅黃藍三原色,只是因為他們的老師這樣教他們,出於幾十年下來的練習,已經內化成他們對色彩世界的認知,但不代表這是正確的。

事實上,根據我在國中當美術老師的朋友消息,現在的國中美術課教材,已經將傳統的伊登紅黃藍色環換成較為正確的CMY色環了。所以,為了不被孩子們嘲笑,我們一起建構正確的色彩概念,好嗎?

目前較通用的Yurmby色環。把RGB三色分別置於CMY三色之間,正好組成一個六角形。

參考資料

[1]《色彩與光線》,詹姆士・葛爾尼
[2] 谜之三原色:你说的三原色究竟是哪三种颜色?

Leave a Comment

發佈留言必須填寫的電子郵件地址不會公開。 必填欄位標示為 *

Scroll to Top