浙江在线8月6日讯（记者 严粒粒 通讯员 张弛） 如果你常常网上购物，一定对其中一句商品描述不陌生：“提示：因拍摄光线和显示器等因素无法避免商品图片存在色差，请以收到的实物为准。”

　　在数字化的时代，图片和视频正在取代文字，成为人们记录和分享的主要方式。屏幕也正在成为人们获取信息的主要媒介。

　　近日，西湖大学光学工程讲席教授仇旻的科研团队在国际光学期刊《OPTICA》上发表了最新研究成果，提出利用人眼感知为基准的颜色空间，替代以物理器件本身为基准的颜色空间，解决颜色在保存和复现过程中的失真问题。西湖大学与浙江大学2019届联合培养博士生唐妮为本文第一作者，西湖大学工学院王纪永博士和仇旻为共同通讯作者。

　　简而言之，科研团队赋予颜色一套全新的“编码”，不仅可以最大限度地解决不同显示器之间存在的色差，还能解决人眼看到的颜色与机器显示之间存在的“色差”，真正做到“眼见为实”。

　　一盏灯的困惑

　　“消灭”色差的想法，源于研发一盏灯的“困难”。无论是用来美容的红蓝光治疗灯，还是用来调节情绪和作息节律的睡眠灯，研究团队发现，不论哪种灯都需要精准调节光的颜色。意外的是，这在现有的技术条件下几乎不可能实现。

　　问题就出在颜色上。颜色是人类视觉系统对可见光光谱的感应和认知。但屏幕对颜色的二次呈现往往“所得非所见”。

　　以LED显示屏为例，人眼在屏幕上看见的颜色，取决于LED所采用的红、绿、蓝三种光源。为了让机器能利用这三种光源“调”出尽可能多的颜色，有人发明了一套颜色“编码”。

　　比如，以红色光为X轴，绿色光为Y轴，蓝色光为Z轴，三轴形成了一个被称为RGB的“颜色空间”。在RGB里，每一种颜色都有各自的数字坐标，代表三种光源的固定混合比例。通常情况下，RGB中三种光源各有256级亮度。按照计算，256级的RGB能混合出的色彩约为256的三次方，即1678万种。若把其想象成一张巨大的表格，每一个颜色都能在表格中的某处找到固定位置。

　　目前人们使用的显示器大多数都采用了RGB。色差的形成，主要是由于技术手段、制作标准等限制，不同厂家所使用的三原色光源本身存在色差。“就像我们画画，明明是按照标准的比例把颜料混在一起，但如果用的颜料来自不同批次、不同产地、不同品牌，颜色本身就不一样，必然无法保证每次调出来的颜色都是一致的。”仇旻说。

　　从大自然中“取色”

　　为了校准颜色，仇旻团队将目光投向CIE。CIE也是国际照明委员会的简称。在几十年前，这个委员会召集一群颜色专家制定了一套新的“颜色空间”，我们在这里称之为CIE。

　　如果说，RGB是一种与设备相关的数字颜色空间；那么，CIE所展示的颜色则只与人的视觉感知有关，是一种综合了颜色坐标、色温、亮度等多个维度的颜色空间。正因为如此，哪怕是使用RGB的显示器，为了让显示效果尽可能接近人眼感知，也需要在设计、标定、出厂和校正过程中比照CIE来校正颜色。

　　与其在RGB和CIE上来回转换、校正，“为什么不能跳过RGB，跳过那张巨大的表格，直接在CIE上‘取色’呢？”王纪永说。带着这样的思考，仇旻团队经过严谨的理论推导和实验验证，最终提出了一套完备的、基于CIE颜色空间的数字颜色编码和解码算法。

　　以红色为例，根据RGB选色，很可能厂家A的红和厂家B的红浓淡不一。换成仇旻团队研究的算法，研究团队直接在大自然的调色盘——CIE的坐标系中找到人眼感知的红色——“基准红”。

　　算法的作用就是结合实际的光源，计算出一串代表“基准红”的“编码”。以此类推，“基准红”“基准绿”“基准蓝”均可以定位，同时计算出对应的编码。

　　有了这组“三基色”，研究团队可以在CIE空间内对任意颜色进行编码计算。未来的显示器只要采取这套算法，不管使用的光源有多少差别，最终显示的都将是与人眼感知无限接近的颜色。

　　当然，在新的显示器研发、普及之前，在我们当下正在使用的显示设备上也可以用上这套算法。它可以依据CIE上取色和计算的结果，“反推”并校正RGB的坐标。这样一来，不同设备之间的色差亦可消除。

　　“色差”外的可能性

　　回到最初的那盏灯。仇旻团队研发的这一算法，不仅为消除“色差”提供了一个解决方案，也帮助我们精准掌握颜色背后的光。

　　看看天上的载人飞船。光照能够影响生物的节律，是影响生物钟的最主要因素之一。如果我们能模拟与地球生活别无二致的光照条件，让宇航员在太空享受“日出而作日落而息”的规律生活，该是一件多妙的事情。

　　看看地上的瓜果蔬菜。一套精准控制光照的系统，在种植业同样大有作为。比如杨梅的产量、大小、甜度跟光照密不可分。假设我们通过调研得到杨梅丰收年份的光照数据，再用这套系统模拟“复制”出来，说不定每年都是丰收年。

　　这套算法不仅适用于LED光源，还能用于可数字控制的激光器。激光器由于其亮度高、单色性好等优势被广泛用于照明、显示以及科学研究领域。研究团队根据激光特性，也开发出了一些新应用。此外，该研究在激光通讯、人工视觉、虚拟/增强现实以及多波长光与物质作用中，同样具有广阔的应用前景。