光学基础-孟塞尔表色系统

孟塞尔色立体自然界的颜色是十分丰富的，长期以来，人们对颜色的表述习惯常用日常生活中所见到的自然界物体作参照物来表示或加以描述的，如玖瑰红、柠檬黄、草绿、湖蓝等。

这种表示方法虽然比较简单、直观、生动形象，但由于对颜色确切命名有困难，而且每个人的选择的参照物也不相同，所以经常会出现不同的人对同一物体给予不同颜色判断的现象，只能粗略定性地表示颜色。

30多年来，人们对彩色学科作了大量的研究。

因而颜色的表示也日趋精确和定量。

目前根据有色物体的光学基础，已经可以从物理学的角度，较准确地研究颜色的表示方法，从而定量地描述及测量颜色。

孟塞尔色立体是一种用颜色三属性，即色相、明度和彩度来描述颜色的立体空间。

1920年由Albert H. Munsell(孟塞尔)所研发出来的。

孟塞尔色立体是最著名的色立体，它是由色相、明度、彩度组成的圆柱坐标体系，每个颜色都对应着体系中的点，并且体系中的色相、明度、彩度在视觉上都是等间隔的，色卡间的色差与这个颜色空间中两个色点之间的直线距离成比例。

如图6-7所示为孟塞尔色立体，图6-8为孟塞尔颜色空间排列示意图。

图6-7 孟塞尔色立体L *图6-8 孟塞尔颜色空间排列示意图在孟塞尔色立体中，中心轴表示颜色的明度，即孟塞尔明度，用V （Value）表示，理想白色在纵轴的上端，明度值V为10，绝对黑色在纵轴的下端，其明度值V为0，其间共分成0—10，即11个等间隔的等级，因为0和10实际都是不存在的，所以实际图册中只有1—9共9个明度级别。

明度的间隔通常为1。

孟塞尔色相是以围绕纵轴的环形结构来表示的，用H（Hue）表示，环形结构常称为孟塞尔色相环。

色相环中的各个方向代表10种孟塞尔色相，包括5种主要色相，即红（R）、黄（Y）、绿（G）、蓝（B）、紫（P），5种中间色相，即黄红（YR）、绿黄（GY）、蓝绿（BG）、紫蓝（PB）、红紫（RP），每一种色相又分成10个等级，即从1到10 。

每种主要色相和中间色相的等级都定为5，如黄色则表示为5Y，绿黄色则表示为5GY。

孟赛尔颜色体系用类似球体放入模型把各种表面色的三种颜色参数-----色调、明度、饱和度全部表现出来，在立体模型中的每一部位各代表一个特定的颜色，目前国际上已广泛采用孟赛尔颜色系统作为分类和标定表面色放入方法，代表符号为HL/C，H代表色调（Hue），L代表明度，C代表彩度（Chroma）。

H = 和红原色的夹角C=到原点的距离CIE标准色度体系CIE（国际照明委员会）体系是1931年建立的色彩测量国际标准，由此衍生出来1931CIE-XYZ系统。

其中，X代表红原色，Y代表绿原色，Z代表蓝原色。

1964CIE 补充了色度学系统。

1976年修正为CIEL*a*b*。

此体系用三个参数，一个是明度L，另两个是颜色分量，一个为a，代表从绿到红，另一个是b，代表从蓝到黄。

The C.I.E. L*a*b* 1976L*+b*-+a*-b*a*由XYZ得到L*C*h°与L*a*b*直接关系它们绘制于同一地图上L*= L*C*=h°=Arc Tangent(b*/ a*)CIE L*a*b*/ LCh°容差的类型有很多种，我们比较常用的有L﹡a﹡b﹡、DE﹡、DEcmc。

+b*Gray+a*+b*Gray+a*上图中4个容差模式分别为L﹡a﹡b﹡、L﹡C﹡h°、DE﹡、DEcmc可以看出DE=1和Decmc=1所代表的范围有所区别。

DEcmc的容差范围是一个以标准为中心的椭圆，其长轴和短轴分别为l和c，在油墨行业中通常将l和c的值设为1.4和1，其他行业设为2和1。

在爱色丽7000A软件中判定是否合格是依据Decmc值。

孟塞尔颜色系统
孟塞尔颜色系统
称为Chroma，并以黑白灰为彩度0点，将各种彩色按照表示“差别多大距离”而分级，导致各种颜色最鲜艳的彩度级别不一样。

如色相5R （红）最高的彩度可以达到14，而色相5BG（青绿）最高的彩度只有8。

即使同样是彩度6，各种颜色的鲜艳程度并不是和人的感官直觉很一致。

HSV色彩属性模式
中这个指标称为Saturation，即饱和度。

日本PCCS系统中，这个指标汉字写作“彩度”，但是翻译成英文是称Saturation，即饱和度。

将无彩色的黑白灰定为0，最鲜艳定为9s，这样大致分成十阶段，让数值和人的感官直觉一致。

色度由光线强弱和在不同波长的强度分布有关。

最高的色度一般由单波长的强光（例如激光）达到，在波长分布不变的情况下，光强度越弱则色度越低。

孟塞尔颜色系统
圖示孟塞爾顏色系統之中中等明度(5)而中等略偏高色度(6)的色相環、明度由全暗(0)到全亮(10)的黑白漸變色柱、中等明度(5)的紫藍色(5PB)色度漸進帶。

在最高色度的情況之下的孟塞爾顏色系統色相環
孟塞尔颜色系统 (Munsell Color System)是美国艺术家阿尔伯特孟塞尔Albert H. Munsell（1858-1918）在1898年创制的颜色描述系统。

至今仍是比较色法的标准。

孟塞尔颜色系统的空间大致成一个圆柱形：
∙南北轴=明度（value），从全黑（1）到全白（10）。

∙经度=色相（hue）。

把一周均分成五种主色调和五种中间色：红(R)、红黄(YR)、黄(Y)、黄绿(GY)、绿(G)、绿蓝(BG)、蓝(B)、蓝紫(PB)、紫(P)、紫红(RP)。

相邻的两个位置之间再均分10份，共100份。

∙距轴的距离=色度（chroma），表示色调的纯度。

其数值从中间（0）向外随着色调的纯度增加，没有理论上的上限（普通的颜色实际上限为10左右，反光、
荧光等材料可高达30）。

由于人眼对各种颜色的的敏感度不同，色度不一定与
每个色调和明度组合相匹配。

具体颜色的标识形式为：色相+明度+色度。

例如5B 5/10 是中等明度（5），高色度（10）的正蓝色（5B）。

孟赛尔颜色体系用类似球体放入模型把各种表面色的三种颜色参数-----色调、明度、饱和度全部表现出来，在立体模型中的每一部位各代表一个特定的颜色，目前国际上已广泛采用孟赛尔颜色系统作为分类和标定表面色放入方法，代表符号为HL/C，H代表色调（Hue），L代表明度，C代表彩度（Chroma）。

H = 和红原色的夹角C=到原点的距离CIE标准色度体系CIE（国际照明委员会）体系是1931年建立的色彩测量国际标准，由此衍生出来1931CIE-XYZ系统。

其中，X代表红原色，Y代表绿原色，Z代表蓝原色。

1964CIE 补充了色度学系统。

1976年修正为CIEL*a*b*。

此体系用三个参数，一个是明度L，另两个是颜色分量，一个为a，代表从绿到红，另一个是b，代表从蓝到黄。

The C.I.E. L*a*b* 1976L*+b*-+a*-b*a*由XYZ得到L*C*h°与L*a*b*直接关系它们绘制于同一地图上L*= L*C*=h°=Arc Tangent(b*/ a*)CIE L*a*b*/ LCh°容差的类型有很多种，我们比较常用的有L﹡a﹡b﹡、DE﹡、DEcmc。

+b*Gray+a*+b*Gray+a*上图中4个容差模式分别为L﹡a﹡b﹡、L﹡C﹡h°、DE﹡、DEcmc可以看出DE=1和Decmc=1所代表的范围有所区别。

DEcmc的容差范围是一个以标准为中心的椭圆，其长轴和短轴分别为l和c，在油墨行业中通常将l和c的值设为1.4和1，其他行业设为2和1。

在爱色丽7000A软件中判定是否合格是依据Decmc值。

孟塞尔色彩体系的纯度范围
孟塞尔色彩体系是一种描述色彩的系统，它包括了纯度（saturation）作为一个重要的维度。

纯度大小表示色彩的饱和度，也反映了色彩中纯色的比例。

在孟塞尔色彩体系中，纯度的范围是从0%（无饱和）到100%（最高饱和）。

0%纯度代表完全的灰色，即无颜色。

当纯度
逐渐增加，颜色的饱和度也逐渐增加，最终达到100%纯度时，色彩呈现出最高饱和度的状态。

需要注意的是，在孟塞尔色彩体系中，纯度指的是色彩中纯色成分的比例，而不是色彩的亮度。

因此，即使纯度达到100%，色彩的亮度仍然可以有所不同。

孟塞尔颜色系统A.H.孟塞尔根据颜色的视觉特点制定的颜色分类和标定系统。

它用一个类似球体的模型，把各种表面色的3种基本特性:色相、明度、饱和度全部表示出来（见彩图颜色立体，表示颜色 3种属性的关系。

垂直轴代表明度变化。

指向不同方向的每一垂直割面代表一种色调，其向外伸延的距离表示饱和度的变化、颜色环，正红处于12时的位置，正黄处于3时的位置，正绿处于6时的位置,正蓝处于9时的位置）。

立体模型中的每一部位都代表一种特定的颜色，并都有一个标号。

孟塞尔的颜色立体模型像个双锥体(图1孟塞尔颜色立体模型示意图),如图：它的中央轴代表无彩色，即中性色的明度等级。

从底部的黑色过渡到顶部的白色共分成11个在感觉上等距离的灰度等级，称为孟塞尔明度值。

某一特定颜色与中央轴的水平距离代表饱和度，称为孟塞尔彩度，它表示具有相同明度值的颜色离开中性色的程度。

中央轴上的中性色的彩度为0,离开中央轴越远，彩度数值越大。

由中央轴向水平方向投射的角代表色调,称为孟塞尔色调。

图2：孟塞尔颜色立体模型水平剖面是孟塞尔颜色立体模型的水平剖面，它的各个中心角代表10种色调。

其中包括5种主要色调红(R)、黄(Y)、绿(G)、蓝(B)、紫(P)和5种中间色调黄红(YR)、绿黄(GY)、蓝绿(BG)、紫蓝(PB)、红紫(RP)。

每种色调又可分成10个等级，每种主要色调和中间色调的等级都定为5。

任何颜色都可以用颜色立体模型上的色相（色调）、明度值和彩度这3项坐标加以标定。

标定方法是先写出色调H,然后写出明度值V,在斜线后写彩度□,即：□□/□=色调;明度值/彩度。

中性色用□表示，在□后面给出明度值□，斜线后面不写彩度：□□/=中性色；明度值／。

用纸片将孟塞尔系统中的各个颜色制成样品，汇编成册，即《孟塞尔颜色图册》，其每一页包括颜色立体中一种色调的垂直剖面的颜色样品，即同一色调的不同明度值和不同彩度的样品。

1915年美国最早出版《孟塞尔颜色图谱》，1929年和1943年分别经美国国家标准局和美国光学会修订出版《孟塞尔颜色图册》。

蒙赛尔表色体系蒙赛尔（Albert H. Munsell 1858-1918)美国色彩学家。

他的这一体系经过美国国家标准局和光学学会的反复修订，成了色彩界公认的标准色系之一。

蒙赛尔色相环蒙赛尔色立体简图蒙赛尔色相环由右上图的红（R）、黄红（YR）、黄（Y）……等10个主要色相组成,每个色相又划分为10个等分,其中5为主要色相(如标准的红是5R、黄是5Y）,共分100个色相。

蒙赛尔横截面示意图红色区（R）剖面图蒙赛尔色立体的中心轴（N）由下到上为：黑→灰→白的明暗系列构成,并以此为彩色系各色的明度标尺,以黑(BK或BL)为0级,而白(W)为10级,共11级明度。

中心轴至表层横向水平线为纯度轴，以渐增的等间隔均分为若干纯度等级，由于纯色相中各色纯度值高低不一，这就使色立体中各纯色相与中心轴水平距离长短不一。

如：红色是14级（右上图每格是2级）。

本色系是以色彩的色相（H）、明度（V）、纯度（C）的三属性来表述的，其色彩的表述方式为HV/C，最纯的10种颜色写作：附图:蒙赛尔色立体表面色彩明度、彩度关系表P、C、C、S色相环（内圈）与蒙赛尔色相环（外圈）的比较中心三角形所指是印刷用三原色三个紫点子所指是光学三原色色彩三要素色彩三要素包括：色相、饱和度（纯度）、明度（亮度）。

色相：指色彩的相貌，是区别色彩种类的名称。

最初的基本色相为：红、橙、黄、绿、蓝、紫。

在各色中间加插一两个中间色，按光谱顺序为：红、红橙、橙、黄橙、黄、黄绿、绿、蓝绿、蓝、蓝紫、紫和红紫，可制出十二种基本色相。

将12种基本的色相按照环状排列起来，就形成了色相环。

色相环由原色、间色、复色构成，它是我们选择颜色的一个强有力的工具。

将12种基本的色相按照环状排列起来，就形成了色相环。

色相环由原色、间色、复色构成，它是我们选择颜色的一个强有力的工具。

图02这十二色相的彩调变化，在光谱色感上是均匀的。

如果进一步再找出其中间色，便可以得到二十四个色相。

1.5.8 孟塞尔表色系统孟塞尔表色系统是目前世界上广泛应用的颜色系统，这一系统包括表色方法和标准色度卡。

孟塞尔表色系统是孟塞尔立体图，见图1.5－10。

该立体图是一非对称旋转体，其内部有一根中央轴、有10个剖面、还有一个底面。

图1.5－10中的中央轴代表照度，它在底盘位置的明度为0，代表黑色；而在中央轴的顶端的照度为102，代表白色；在此二位置的中间则均分为10等分。

由此，照度轴上共有11个刻度，各代表的明度值如下表所示。

表1.5－2孟塞尔立体的剖面还用横竖线分成很多小格,每个小格离底盘的高度仍用与中央轴上等高的明度V表示，而离中央轴的水平距离则用彩度C表示，此彩度的数值有：2 4 6 8 10 12 14由此，剖面上每个小格可用V／C表记，如8／6则代表该小格的明度为8，而彩度则为6。

孟塞尔立体的每个剖面在圆周上的角度用色调角H表示，并可在此立体图的底盘上给予标记，见图1.5－11。

图1.5－11中共有五个主要色调：红（R）、黄（Y）、绿（G）、蓝（B）、紫（P）和五个中间色调：黄红（YR）、绿黄（GY）、蓝绿（BG）、紫蓝（PB）、红紫（RP）。

因此，孟塞尔表色系统是用孟塞尔立体表示颜色的，而立体内的任一位置，即任一剖面上的任一方格的坐标，则是用明度V、彩度C、色调角H的颜色三属性描述的，而且标注顺序为：对于有彩色的记为色调明度／彩度，即HV/C；对于无彩色的记为NV／，N代表无彩色。

孟塞尔表色系统与CIE之间的参数转换有表可查。

根据孟塞尔表色系统已经制出了标准色度卡，为定标创造了条件。

这些标准色度卡有两类：有光泽标准色度卡和无光泽标准色度卡；此外，还有带颜色的和中性色的，不过前者的数量多得多，如下：表1.5－3同时，每块卡上均注明有HV／C值。

颜色科学
如何准确的描述颜色呢？
要忠实的复制原稿色彩，就必须要准确的对颜色进行描述，并且采用标准的颜色观察环境来观察颜色。

孟塞尔颜色系统
美国画家孟塞尔创立，以按目视色彩等间隔的排列
方式，把各种表面色的特征表示出来。

孟塞尔颜色立体
孟塞尔颜色立体
一、孟塞尔色相（Hue，记为H）
以红(R)、黄(Y)、绿
(G)、蓝(B)、紫(P)五色
为基础，作为色相环，再
加上它们的中间色相黄红、
绿黄、蓝绿、紫蓝、红紫
成为十个主要色相，再把
这十个色相各自十等分，
总计形成一百个刻度的色
相环，叫做国际照明委员
会色系。

孟塞尔色相环
二、孟塞尔明度（Value，记为V）
以中央轴代表无彩色（消
色）轴，按等明度差从0～10
分为11个等级，在0（黑体）
和10（完全漫反射体）之间
加入等明度渐变的9个灰色，
用N0、N1、N2……表示。

对于不同色相的彩色则
用与它等明度的灰色来表示，
记为V1/、V2/、V3/……。

彩色的明度
三、孟塞尔彩度
（Chroma，记为C）孟塞尔明度与彩度梯尺 表示颜色离开相同明度值灰色的程度，从0—20之间按等视觉原则划分，用2、4、6……等表示。

四、孟塞尔色彩标号（ HV/C
表色法）
中性色表示方法：
N 5 /1 0 Y 8 / 1 2
明度色相
彩度
彩色表示方法：HV/C =色相明度值/彩度
小 结
孟塞尔颜色系统的表示方法（HV/C表色法）
孟塞尔色相孟塞尔明度和彩度孟塞尔颜色立体。

1 孟塞尔（Munsell ） 颜色系统孟塞尔（Munsell ）颜色系统，1898年由美国艺术家A. Munsell 发明，是另一常用的颜色测量系统。

Munsell 目的在于创建一个"描述色彩的合理方法"，采用的十进位计数法比颜色命名法优越。

1905年他出版了一本颜色数标法的书，已多次再版，目前仍然当作比色法的标准。

孟塞尔系统模型为一球体，在赤道上是一条色带。

球体轴的明度为中性灰，北极为白色，南极为黑色。

从球体轴向水平方向延伸出来是不同级别明度的变化，从中性灰到完全饱和。

用这三个因素来判定颜色，可以全方位定义千百种色彩。

孟塞尔命名这三个因素（或称品质）为：色调、明度和色度。

色调色调为区分两种颜色的特性。

选择五种主色调：红、黄、绿、蓝、紫；及五种中间色：红黄，黄绿，绿蓝，蓝紫、紫红为标准。

将其成按轮盘状排列，划分成100个均分点。

定义R 为红色，YR 为黄红，Y 为黄色等。

每一主色和中间色均划分为十等分，根据色彩所处位置可做进一步的定义。

明度孟塞尔定义明度为区分亮色与暗色的特性。

当颜色为灰度时，明度位于中性轴上，从白到黑按序排列。

色度色度是从灰度中辨别色调纯度的特性。

色度轴从明度轴向右延伸，色度值记于明度值之后。

7.5YR 7/12表示红黄色调并偏黄，明度7，色度12。

然而，色度不能与每一个色调和明度相匹配。

孟塞尔发现在色球体中，可以在很多场合实现一种色调的饱和色度。

在该系统中，红、蓝和紫色在完全饱和状态下平均色度高，表现为较强的色调，而黄色和绿色在完全饱和的色度时距中性轴较近，色调较弱。

在"孟塞尔颜色手册"中，完整的颜色系统有40页之多。

每页的色调不同，从红色到紫色按波谱规律排序，在一圈中从紫色开始又回到紫色(孟塞尔符号PB)。

每页里相同明度的颜色排在同行，相同色度的颜色排在同列。

每种颜色具有相应的色调、明度和色度(例如：5YR/5/10是饱和的橙色)。