第一張彩色攝影圖像,在電磁學家的演講中誕生

2020-12-17 中科院物理所

攝影術發明後，豐富的色彩成像並沒有緊隨其後，而是經歷了一段黑白和單色影像時期。人們也曾給照片手工上色，以滿足顧客需求、提升藝術價值。

1850年的手工上色銀版照相，by J. Garnier

製作彩色成像的最早期嘗試出現在1840年代，但它們的品質很差，曝光時間長達數小時甚至數天，而且攝影師們還要面臨染料擴散的麻煩，總的來說失誤率高，非常不實用。

為實用性彩色攝影奠定了理論基礎的先驅者，意外地來自電磁學領域。他就是證明光的本質是電磁波的蘇格蘭物理學家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋（James Clerk Maxwell）。麥克斯韋緊跟牛頓和託馬斯·楊的腳步，對彩色視覺產生了濃厚興趣。

1855年，此君在愛丁堡皇家學會發表的一篇論文《關於眼睛感知到的顏色的實驗，及有關色盲的評論》（Experiments on Colour, as Perceived by the Eye, with Remarks on Colour-Blindness）中，闡述了產生全色投影圖像的策略：如果透過紅、綠、藍三色濾光器分別拍攝同一景象，而後將影像分別通過三種顏色的濾鏡投射到屏上，這樣通過疊加就可以完全還原原始的彩色影像。

薩頓（左）和麥克斯韋（右）

1861年的演講中，麥克斯韋展示了世界上第一個彩色攝影實驗的成果。通過攝影師託馬斯·薩頓（Thomas Sutton）的協助，他們分別在陽光下使用紅、綠、藍三種濾光片拍攝一條蘇格蘭花格呢緞帶，拍攝了三張獨立的單色負片。再將三張照片顯影，列印在玻璃紙上，然後使用三臺不同的投影儀投影到屏幕上，每臺投影儀配備了用於拍攝照片的相同濾色鏡。

當這三個圖像疊加在屏幕上時，便形成全彩色圖像，完整呈現了緞帶本身的顏色。

雖然當時大家沒有意識到感光乳劑對紅光不敏感，幸運的是，緞帶上的紅色布料反射了紫外光，因此，紅色還是在最終的感光乳劑中被記錄下來。當然也因為濾鏡沒能屏蔽紫外線，並且綠光敏感性也不是很強，所以實際拍攝效果與預期的效果相比有一定差距。

使用了從分離負片獲得並用彩色濾光片投影的三個黑白透明膠片A，B和C，和圖像重疊效果D

該實驗的原照片如今被保存於麥克斯韋出身地的一家博物館中，被認為是世界上第一張彩色照片（上圖右下角中的緞帶）。雖然麥克斯韋不是攝影師，並且是以學術演講的方式完成的拍攝，但他再次證明了前人的色彩理論，這一研究也獲得了英國皇家學會的獎章。

我們可以再次通過這個視頻中的簡易設備，感受一下當年色彩帶給麥克斯韋、薩頓和在場科學家們的視覺衝擊：

其實麥克斯韋的發現，是根據人眼的感光原理誕生的色度學中「加色法」的雛形。加色法是指三原色的顏色光按不同比例相加而混合出其他色彩。比例完全相同時會得到白色光，其他比例下可產生各種顏色光。

舉個簡單的例子，當我們把水滴滴在電視屏幕上，就會看到被放大的像素變成了紅、綠、藍三色陣列。這就是現代工業產品根據加色法原理合成影像的成果，也被稱為RGB顏色模型，想必做設計的朋友對這個術語都不陌生。

screen-as.com

儘管在那場演講中展示了這種理論的可行性，但彩色照相要普及還需等上幾十年。1903年，盧米埃爾兄弟獲得彩色照處理技術的專利，他們稱之為「彩色照相底板」（Autochrome）技術：將細微的澱粉顆粒分批染成紅色、綠色和紫色，混合在一起，然後鋪在塗有粘性清漆的玻璃板上；然後把木炭粉鋪在板上以填充有色澱粉顆粒之間的任何間隙，再以滾筒將板壓平；最後再用全色照相乳劑塗覆這塊板。

在拍攝的時候，光線通過被染成各種顏色的土豆澱粉顆粒，可以將相應顏色傳遞到圖像上。這也是第一個成功進行商業化的彩色攝影技術。

即使在數碼攝影和短視頻大行其道的今天，依然有一些專業影像工作者和愛好者們，用更具溫度的圖像處理方式，帶我們重回那些慢節奏的年代。

References：

https://en.wikipedia.org/wiki/Hand-colouring_of_photographs

https://allthatsinteresting.com/first-color-photos?utm_source=connatix&utm_medium=referral&utm_campaign=cxhighlights

http://www.clerkmaxwellfoundation.org/html/first_colour_photographic_image.html

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%A9%B9%E5%A7%86%E6%96%AF%C2%B7%E5%85%8B%E6%8B%89%E5%85%8B%C2%B7%E9%BA%A6%E5%85%8B%E6%96%AF%E9%9F%A6

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http://www.jimworthey.com/archive

https://www.sohu.com/a/231914048_827027

https://en.wikipedia.org/wiki/Magic_lantern

https://allthatsinteresting.com/autochrome-old-color-photos#2

本文經授權轉載自

科學藝術研究中心

（ID：Art_And_Science）

編輯：米老貓

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