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罗明:给这个世界增添一些色彩

2018-08-27徐芳芳

科学中国人 2018年14期
关键词:光源颜色科学

□ 徐芳芳

专家简介:

罗明,浙江大学光电学院“千人计划”教授,国际照明委员会(CIE)副会长,常州千明智能照明有限公司首席科学家。主要从事颜色影像科学及LED照明工程领域的教学研究、产品开发以及标准制定。他于1986年获得英国布拉德福(Bradford)大学颜色科学博士学位,曾先后担任英国德比大学颜色科学教授及颜色影像研究院院长、英国利兹大学颜色影像教授。他是Springer2016年出版的颜色科学与技术百科全书的总编辑,是图像科学技术学会(IS&T)及颜色着色学会(SDC)的会士,先后发表超过200篇SCI及400篇会议论文。他在颜色科学与技术领域获得了多项奖项(1987 Dyers' Company Silver Medalist,1994 Bartleson Research Award,2003 Davis Medal by the Royal Photographic Society,2009 Gold Medal of the SDC等),以及国际颜色协会颁布的AIC 2017 Judd 颜色科学成就奖。

1666年,英国物理学家I. Newton(牛顿)通过棱镜实验发现了白光是由不同颜色的光混合而成的,不同波长的光有不同的折射率。由此开始,人们才真正认识到颜色的本质。

1861年,英国人J. C. Maxwell (马克士威尔)及Guild(吉尔德)展示红绿蓝三原色的光加成原理。

1930年, 英国物理学家W. D. Wright (莱特)进行红绿蓝颜色匹配实验,得到视觉匹配三刺激值曲线。1931年,国际照明委员会(CIE)采用其数据,基于加成混色定律而推荐CIE1931三刺激值的颜色标定方法,成为国际公认的颜色规格标准。

1967年,国际颜色协会(简称AIC)成立。目标是推广颜色科学的理论、研究及工业应用。每年均主办国际学术会议,促进跨领域的交流。

1973年,由著名颜色科学家D. B. Judd(贾德)的夫人创立了AIC Judd Award奖,每两年在AIC会议上颁发一次,以嘉奖颜色科学领域的杰出贡献者,被誉为“颜色科学领域的诺贝尔奖”。

2017年,在AIC Judd Award学术成就奖的领奖台上,终于创纪录地出现了第一位中国人的身影,他就是——浙江大学光电科学与工程学院的罗明教授!

罗明,人如其名,从一开始专研物体色工业,到色彩显示的图像显色,再到现在的LED照明。近40年的科学生涯,一直没有离开过对于光与色彩的研究以及对明亮世界的追求。

他出生于中国台湾,成名于英伦,先后担任过英国德比(Derby)大学颜色影像研究院院长及英国利兹(Leeds)大学颜色图像科学中心主任,曾参与多项欧盟及英国政府的研究计划。

然而在人生的巅峰时期,53岁的罗明却出人意料地放弃了在欧洲的“功成名就”,接受了国家“千人计划”的回国邀请,来到杭州任职于浙江大学并建立颜色工程实验室。他希望推广颜色科学、图像科学及照明工程。教学普及研究阶层、技术创新,技术移转,建立领先的国内及国际标准。对此他坦言,这是他人生的一次挑战,但也是一次机遇。他希望普及颜色科学,研发出一些引领性的成果,让快速发展的中国“给这个世界增添一些色彩”。

颜色科学是件很有趣的事儿

当下,颜色科学对于广大国人而言仍属“小众”,真正深入了解的人并不多,尽管其应用范围从传统的纺织、油墨、印刷到电子产业的显示投影、打印以及照明工程,几乎涵盖了我们生活周边的衣食住行。

在罗明眼中,颜色是世界上最为美好的事物。没有颜色的世界,定是极端无趣的。他经常会“鼓励”选修他通识课程的100多位本科生走上街头,走到西湖岸边去采集西湖的颜色。他还组织学生们去拍南方水乡古镇的颜色,去拍北方庙市宫殿的颜色。罗明就是想让更多人知道,颜色科学其实是件很有趣的事儿。它是结合科学与设计的实用学科,是一门多领域的交叉学科,不仅涉及光电、物理、化学、计算机,还涉及心理学、美学、哲学,甚至可以说,你眼中所看到的这个世界的颜色,也折射出了你对待生活的一种态度。

“我的成长经历一直和颜色息息相关。”罗明回忆起青年时代在中国台湾的求学和工作历程依然记忆犹新。学习材料工程的他一直从事着传统工业纺织印刷塑料、塑胶的颜色着色工作。“每一个颜色都是自己动手调出来的!”罗明说,“我当时从事的工作在中国台湾地区有一句俗语叫‘黑手’,意思就是工作时双手沾满了油墨和油漆。那时候真正是在现场跟着老师傅一板一眼地动手学下来的。”当年的努力让罗明打下了扎实的童子功,也为他后来由颜色科学取代人工调色以及视觉评估颜色的发展定下基础。

罗明是个接受新生事物极快的人,当他还在传统工业的颜色工程里奋斗的同时,中国台湾迎来了电脑配色的萌芽期。罗明很快就上手开始全方位地钻研:“就是用电脑计算不同的颜色混合在一起能够达到客户需要的定制的一种颜色。那时候跟着老师傅们学习,同时自己也在不断地琢磨和尝试。”在显示产业的世界里,8位元的红绿蓝组合在一起可以配出160万种颜色,这种五光十色的斑斓为年轻的他打开了全新的一扇窗。

待到20世纪70年代末,中国台湾真正迎来电脑配色全面盛行的时代,罗明已经具备了丰富的实用经验和炉火纯青的技术。当时电脑配色的一套系统从国外引进来非常昂贵,大约合计要40多万人民币,但是很多行业中人操作起来并不成功。当时中国台湾的工业界都清楚,做电脑配色,只有罗明这一家最强,经过罗明培训出来的颜色工程师也能够在短时间内达到一种高水平。“那个时候,四个月我们就能够把40万的成本收回来了!”时至今日,罗明谈到当年的业绩依然充满了骄傲。

罗明的出色能力为他赢得了远赴英国深造留学的机会。利用3年的时间攻读布拉德福德大学(Bradford)颜色科学系的博士之后,他在1986年进入了世界上彩色印刷设备制造的著名厂商克劳斯费尔德(Crosfield)公司,这是当时世界上仅有的4家分庭抗礼专门做报纸印刷业分色设备的公司之一。在公司的第二年,欧盟开启了一个大型的产官学研究计划,他作为公司代表被派到英国科技大学领导此项合作计划,从此一半留在工业界,一半走进学术界。

罗明在这里一呆就是7年,也迎来他全面爆发的黄金时代。他们共同的计划项目是研究最前沿的颜色科学,罗明将其称之为色貌模型(Colour Appearance Model),主要工作是建立视觉模型。在1992年,由于研究成果成功地完成了技术转化应用到设备中去,该公司及其团队因而获得了英国国家女王科技奖。

在1993年,由于对学术研究的高度热忱,罗明加入英国德比大学。从此在颜色科学的海洋里乘风破浪,乐此不疲。他与一些世界著名公司,如Cannon、HP Lab、LG、Philips、P&G、Samsung、Unilever、VeriVide等建立了横向项目。他也顺利取得颜色科学教授职称,亲手创建起欧洲唯一的颜色图像学院(Colour and Imaging Institute),与美国罗彻斯特(Rochester)与日本千叶(Chiba)大学三足鼎立,成为世界颜色图像研究的“金三角”。

在2004年,罗明加入英国利兹大学。在学术领域,他在跨媒体间的色彩图像的再现、彩色图像的色貌、色差评估和颜色管理等方面取得了具有国际领先的研究成果。他另一方面的成就是贡献于国际标准制定。他在2007年担任国际照明委员会CIE第一分部主席,负责颜色及视觉标准的制定。从2015年起,担任CIE的副主席。除此之外,他在2002年荣获美国图像科学及技术(IS&T)学会及2000年国际颜色着色学会(SDC)会士。他在颜色科学的道路上,从一名研究者成功走向了这个领域的引领者。

小光源 大学问

说实话,在2011年,谁也没有想到当时在欧洲颜色科学领域正做得风生水起且跻身为全球颜色学界权威人士的罗明会接受来自中组部“千人计划”的邀请而回到国内。

罗明认为这是自己骨子里的“挑战基因”促使他做出的决定,但紧接着他也坦言,这些年来,国内无论是经济还是科技都发展得突飞猛进,如果你不能亲自参与到这股洪流之中的话,对自己的人生也算是一种遗憾。所以在他看来:“回国是一种偶然,也是一种必然。”

罗明以国家“千人计划”特聘专家的身份加入浙江大学光电科学与工程学院。浙大是我国光学工程学科的诞生地,光学工程也成为浙江大学最具影响力的优势学科之一。他在这里建立起颜色工程实验室,继续在颜色科学领域的研究、国际合作以及人才培养等方面持续发力。“回到中国之后,我还迎来一个新的契机,就是能专心进行照明的科技研究与应用。”罗明如是说。

虽说是新的平台,但是对于照明领域的应用研究,罗明却一点都不陌生。光源正是视觉系统极其重要的一个因素,不同的光源会造成同一物体不同的颜色感知,经过眼睛传到大脑,让我们感受到不同的颜色外观,进而控制颜色品质。罗明的实验室里就装有一套可模拟日光颜色的装备——“LED多光谱可调光源”,它像调色盘一样,可以自由调配不同光谱与颜色的光,据说甚至可以模拟出“风情万种的巴黎春天”以及郁达夫笔下“很高很高的碧绿天色”的故都的秋。在照明领域中,我们对不同的光环境,可准确控制或复制光源的光谱。设计师可依不同需求,如室内、商场、医学行业、家居,设计具有场景特性的光源。

“科技改变生活”不是一句空话,时至今日,世界已经进入到LED时代。随着技术的发展,LED照明提供环保和节能的照明环境。在农业、防伪鉴定、医疗等领域的应用也越来越广泛,智能照明与我们的生活和工作密不可分,并且与健康和文化结合得越来越紧密。以前我们只追求光源的色温照度,现在我们开始追求舒适度,以前我们只关注功能、功效,现在我们还关注健康。

高品质全光谱LED,从生产原材料到设备,一直到应用产业链,都是国家“十三五”科技计划关注的方向,其中,健康照明、博物馆照明以及光品质都成为了热点。罗明率领着他的团队也积极参与到“十三五”的健康光源计划中。“优秀的光品质说到底就是用户的光健康,就是对用户的视觉负责。”罗明介绍到他的研究方向,“据统计,中国的高中生的近视比率高达八成,为什么?因为用眼疲劳。为什么眼疲劳?因为用光不当的问题。所以我们要研究的健康光源,首先不让你产生过度视疲劳,其次,在你工作学习的时候,提高你的注意力和效率,最后,还能增进睡眠品质,达到身体健康效果。”将光与人的健康规律结合达到高睡眠质量,是目前大力度的研究的方向。

谈到光品质,罗明以博物馆照明技术为例。最近这些年,全球的博物馆、美术馆的照明产品正悄然进行着一场革命——传统光源正逐步被LED照明产品所代替,不仅能节能减碳,长寿,最重要的是提供文物保护及视觉舒适的效果。LED光源的最终目标是在不同时间场合,提供舒适的照明环境,一方面提高工作效率,也考虑人体健康。

青出于蓝胜于蓝

自诩“工业倾向强烈”的罗明与工业界联系紧密。在他看来,自己所从事的颜色科学是极具实用性的学科,由此,它必须要接工业界的地气,要将技术转换成产品应用起来,惠及民生。罗明时常告诫自己的学生们:“如果没有强大的研发能力,我们就没有办法创造新的产品,没有优秀的产品就永远没法竞争,道理就这么简单!”

组织国际照明委员会标准会议并与参会专家们合影

所以,在罗明回到国内之后,一方面在浙江大学建立了颜色工程实验室,目标是建立世界级的颜色科学研究中心,进行顶尖研究及服务颜色,图像照明工业。另一方面,为了实现产业报国,他在常州新成立的千明智能照明有限公司担任首席科学家,专注于多通道LED照明技术和光品质管理技术的创新技术转化,自行研发生产仪器及智慧型LED光源,用于照明研究及应用、图像设备的颜色校正与检验等方面。产品横跨欧美,与国内外高科技的大公司展开成果合作。罗明介绍说“放眼全球的研发市场,能和我们掰掰手腕竞争一下的只有欧美的四五家公司。”

这是一个足以令人自豪的成绩,但是作为带头人的罗明并没有沾沾自喜。“我的目标是培养学生引领世界。做顶尖的研究,设计一流的产品。虽然目前我们的竞争力很强,但还没有到达引领的程度,想实现这一目标,还需要迈出更大的步子。”年轻时酷爱体育运动的罗明在这一刻展现出他争强好胜不服输的一面。

老骥伏枥,志在千里。他的这种精神也影响和激励着团队里的年轻人和他的学生们。“我的另一个重要的目标是培养出世界一流的颜色工程师。”罗明毫不掩饰对于人才的渴望。截至目前,他已经在这个领域培养出整整50名博士生,这些高精尖的技术人才分散在世界各地与3C产业和颜色科学相关的企业或者科研机构里。

“中国人讲究‘传承’这个概念,弟子要继承老师的衣钵。但我不希望这样,我更希望他们能尽快地超越我!”罗明特别钟爱“青出于蓝而胜于蓝”这句和颜色有关的俗语。青,是指靛青。蓝,是指蓝草——可以用于制作靛蓝染料的植物。靛青是从蓝草中提炼出来的,但颜色却比蓝草更深。从6年前初到浙江大学白手起家,到今天已经拥有了一支20多人的团队。罗明会反复叮嘱学生们要多学习,会学习,最重要的是培养学生的独立判断力,不要总跟着别人走,要有自己的见解,这样才能增加竞争力,中国的技术才能走出去。

和团队成员在一起

为了实现能在国际上保持引领的愿景,罗明一直以国际化的高标准要求着自己的团队。团队内部平时的交流均以英文为主。刚开始的时候,学生们会感觉压力很大,但是在很短的时间之后,他们便发现自己已经完全走进了国际化的频道。

“千万不要低估你的任何一名学生,他们都是有能力的。”这是罗明时常挂在嘴边的一句话。他会根据每个人的性格、特点因材施教,时刻激发学生的潜能。每一年,罗明都要出席国际上3个以上非常重要的会议,如国际颜色协会(AIC)、国际图像科学会(IS&T)议和国际照明委员会(CIE)会议。每一个会议,他都会带上学生去参加,让他们有机会在国际大会上作口头报告,建立他们的信心,在异乡大放异彩,让台下的每一个专家学者聆听他们的演讲,让他们可以结识到当前领域里最有名的名家并且与之交流讨论。仅仅在2017年的一年里,就有23人次的学生在5个国际会议中作了口头报告,其中翟其彦同学的论文还获得了2016及2017连续两年的图像科学技术学会会议的最佳论文奖项。

这就是罗明与众不同的“罗氏教育法”,想成为游泳健将就必须下到水里去练习,让他们在实战中迅速成长。或许在很多旁人眼中,这种方式并不如在影响因子高的杂志上埋头发表几篇论文更加为团队加分,但是从长远来看,这种经历的锤炼和眼界的开拓是写多少篇理论文章都无法达到的,它让年轻人终身受益。

这些年来,中国颜色相关的科技发展十分迅猛,如LED、显示、手机等。在这股风起浪涌,波诡云谲的激流中,60岁的罗明带领着他的团队成员们坚守着初心,劈波斩浪,御风而行。在刚过去的2017年,他们成功申请到国家自然基金面上项目,包括视觉系统特征的研究,并积极参与“十三五”国家重点研发计划的“健康光源”项目中去。

谈及未来,罗明的目标是在浙大光电学院建立国际化、跨领域、具创新性的团队。在学术领域中,继续建立完整的颜色视觉模型,自动化光及色检测,图像质量及照明质量模型,针对产业国家需求,培养出优秀的颜色科学研究人员,建立起一流的研究平台。

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