第二章 色彩的物理学原理与视觉原理

⾊彩基础知识概括⾊彩设计基础第⼀章绪论⼀、⾊彩的意义形成⼈们审美观的主要途径⾊彩既是⼀种感受，⼜是⼀种信息⾊彩美已经成为⼈们物质和精神上的⼀种享受⼆、颜⾊感觉的形成⼈的⾊彩感觉信息传输途径是光源、彩⾊物体、眼睛和⼤脑，也就是⼈们⾊彩感觉形成的四⼤要素。

这四个要素不仅使⼈产⽣⾊彩感觉，⽽且也是⼈能正确判断⾊彩的条件。

在这四个要素中，如果有⼀个不确实或者在观察中有变化，就不能正确地判断颜⾊及颜⾊产⽣的效果。

光源的辐射能和物体的反射是属于物理学范畴的，⽽⼤脑和眼睛却是⽣理学研究的内容，但是⾊彩永远是以物理学为基础的，⽽⾊彩感觉总包含着⾊彩的⼼理和⽣理作⽤的反映，使⼈产⽣⼀系列的对⽐与联想。

美国光学学会（Optical Society of America）的⾊度学委员会曾经把颜⾊定义为：颜⾊是除了空间的和时间的不均匀性以外的光的⼀种特性，即光的辐射能刺激视⽹膜⽽引起观察者通过视觉⽽获得的景象。

在我国国家标准GB5698-85中，颜⾊的定义为：⾊是光作⽤于⼈眼引起除形象以外的视觉特性。

根据这⼀定义，⾊是⼀种物理刺激作⽤于⼈眼的视觉特性，⽽⼈的视觉特性是受⼤脑⽀配的，也是⼀种⼼理反映。

所以，⾊彩感觉不仅与物体本来的颜⾊特性有关，⽽且还受时间、空间、外表状态以及该物体的周围环境的影响，同时还受各⼈的经历、记忆⼒、看法和视觉灵敏度等各种因素的影响。

第⼆章⾊彩的形成原理第⼀节⾊彩现象的⼼理性质不同波长的光作⽤与⼈的视觉器官以后，⼤脑必然导致对不同的⾊彩产⽣某种情感活动，不同的⾊彩会影响⼈们的情绪、性情和⾏动，这是⾊彩的⼼理性质。

⼏种常⽤⾊彩的情感功能红⾊：兴奋、激动、欢乐、危险、紧张、恐怖等橙⾊：渴望、健康、跃动、成熟、向上、等黄⾊：光明、轻快、丰硕、温暖、轻薄、颓废等绿⾊：⽣命、青春、成长、安静、满⾜等蓝⾊：深远、纯洁、冷静、沉静、悲痛、压抑等紫⾊：庄严、幽静、伤痛、神秘等⿊⾊：深沉、庄严、阴森、沉默、凄凉等⽩⾊：纯洁、朴素、轻盈、单薄、哀伤等灰⾊：平淡、沉闷、寂寞、含蓄、⾼雅、安适等1．红⾊红⾊是热烈、冲动、强有⼒的⾊彩，它能使肌⾁的机能和⾎液循环加快。

色彩管理原理第二章色彩的三要素：光，物体及观察者01三要素三要素构成我们周围充满色彩。

无论看哪，各种色泽和强度的色彩映入眼帘。

但究竟什么是色彩？色彩不是物体的物理属性。

物体与辐射能相互作用，而我们的眼睛则可察觉这种相互作用。

这种身体感觉传到大脑，经过大脑解读，我们就有了色彩体验。

感觉具有主观性，每个人的色觉各不相同。

物理、生理和心理因素都对感觉产生影响。

因此，由于心态等条件的不同，人可能对同一种色彩产生不同的感觉。

由此提出一个问题，能否以客观的数值表示人类观察者的视觉评估？色彩是主观体验，无法以数字完整表述引起体验的色彩。

但色度学为测量和鉴定色彩的物理组成部分提供有用的工具。

其中包括： 光源 物体 观察者缺少任一要素，都不可能产生色彩印象 。

Datacolor | 色彩与色彩测量第 5 章一个光源，一个物体，两位观察者！ 解读意味着，每一位观察者都在其大脑中以其特有方式观察[...物体有什么色彩？三要素： 光源、物体和观察者02对于三要素，色度学均已制定出量化方法。

下文详细介绍如何以数字表示三要素各组成部分。

第 5 章 | 三要素三要素构成：光源、物体和观察者03光 – 光源光与物质相互作用1666 年，物理学家艾萨克·牛顿正在进行日光实验。

在晴朗的一天，通过百叶窗上的一个小孔，他让一束光线射进来。

这束光穿过棱镜，然后牛顿将光投射在屏幕上。

他发现，光分成与彩虹完全相同的各种色彩实际上，光是色彩的本质。

牛顿从理论上正确阐明，各种色彩都是日光的组成部分。

经过无数次实验，牛顿最终基本色相定为红、橙、黄、绿、靛、蓝、紫。

1666 年，物理学家艾萨克·牛顿将白色日光穿过棱镜。

光线分解成各部分，进而得出 色谱。

参照乐谱音符，艾萨克·牛顿辨别出七种基本 色相。

Datacolor | 色彩与色彩测量第 6 章04第 6 章 | 光 – 光源以牛顿的研究成果为基础，近代物理学家已确定，光由电磁波组成。

第二章色彩构成要素课后思考与练习问题1 简述色彩形成的过程？答案:人们要想看见色彩，必须具备以下三个基本条件，缺一不可：第一是光，光是产生色彩的条件，色彩是光被感知的结果，即无光就无色彩。

第二是物体，只有光线而没有物体，人们依然不能感知色彩，正如美国宇航员登上月球的照片，它的背景是漆黑一片的太空，什么也看不见，当然也就看不见色彩。

第三是眼睛，人眼中有视觉感色蛋白质，大脑可以辨识色彩。

人的眼睛与光线、物体有密不可分的关系，三个条件缺一不可。

从这个意义上讲，光、物体、眼睛和大脑发生关系的过程才能产生色彩。

人们要想看到色彩必须先有光，这个光可以是太阳光的自然光源，也可以是灯光等照明设备发出的人造光源，当光线照射到物体上，物体吸收了部分光，而反射出来的光线被我们的眼睛看到，视觉神经将这种刺激传递给大脑的视觉中枢，我们才能看到物体，看到色彩。

问题2 光的三原色和色料的三原色分别是什么？答案:色光三原色为：红、绿、蓝。

光线会越加越亮，两两混合可以得到更亮的中间色：yellow黄、magenta 品红（或者叫洋红、紫）、cyan青。

三种等量组合可以得到白色。

除色光三原色外，还有另一种三原色，称颜料三原色。

我们看到印刷的颜色，实际上都是看到的纸张反射的光线，比如我们在画画的时候调颜色，也要用这种组合。

颜料吸收光线，而不是将光线叠加，因此颜料的三原色就是能够吸收RGB的颜色，为黄、品红、青，（CMY），他们就是RGB的补色。

问题3 原色、间色和复色的概念分别是什么？答案:问题4 简述加法混合、减法混合和中性混合的概念？答案:问题5 色彩有哪些分类？各自的特点是什么？答案:以色彩的种类来分，可分为原色、间色、复色。

以色彩的系别来分，又可分为有彩色系和无彩色系。

有彩色系指包括在可见光谱中的全部色彩，它以红、橙、黄、绿、蓝、紫等为基本色。

基本色之间不同量的混合、基本色与无彩色之间不同量的混合所产生的诸多的色彩都属于有彩色系。

第二章色度学§1概论：色度学的基本问题§1-1 颜色学是多学科的交叉。

（1）颜色是光学现象：光源、光谱、辐射、反射、透射。

----物理学（2）颜色是视觉现象：生理学和心理学（3）颜料与染料：物理化学（4）颜色与艺术:：美学、设计、流行色等（5）颜色与环境：管理技术、行为科学、（6）颜色与历史、政治、民族、宗教等。

有关颜色的许多问题不可能以严格的科学方法来解决，色彩史年表§1-2 色度学及其基本问题：色度学是关于颜色的定量与度量的科学，基本问题：（1）颜色的定义（2）颜色知觉，颜色视觉理论。

（3）颜色知觉的量化：颜色刺激值的计算。

（4）颜色的测量及色差的测量（5）光源问题（6）颜色的复现颜色匹配理论（7）颜色的的排列颜色空间，色序系统。

（8）应用问题§1-3部分颜色的术语：心理学概念：（1）颜色的定义：（讨论）目视知觉的一种属性，凭借这种属性一个观察者能够识别两个同样大小，同样形状、同样结构的视场之间的差别。

（2）颜色的三个属性：色调、明度（亮度）、饱和度（心理学的概念）色调：目视知觉的一种属性，给出颜色的名称：红、黄、绿、蓝等明度：非自发光体黑白、或完全透明到完全不透明的划分。

亮度：自发光体亮暗程度的划分。

饱和度：纯色在总的色知觉中的比例。

彩度：春彩色的量，随明度的增加提高。

心理物理学概念：（1）颜色：目视刺激的一种特征，凭借这种特征一个观察者能够识别两个同样大小，同样形状、同样结构的视场之间的差别。

这种差别由光刺激的光谱成分之间的差别所引起，（2）色刺激：进入人眼引起彩色或非彩色感觉的可见光辐射〉（3）原色：用以混合产生其他各种颜色的基本色，其本身不能互相混合长生（一般取红绿蓝）（4）光源色：有光源发射的可见光的颜色（5）物体色：光被物体反射或透射的颜色。

（6）互补色：两种颜色混合产生非彩色的灰色。

§2 颜色视觉现象与颜色视觉理论：§2-1 颜色视觉现象（常见）（1）三原色与颜色混合现象：用红绿蓝三色相加混合可以引起人眼的各种不同的彩色知觉。

第二章色彩三要素一、明度明度指色彩的明暗程度，对光源色来说可以称为光度。

我们可以把这种抽象出来的明度关系看作色彩的骨骼，它是色彩构成的关键。

二、色相，色相指色彩的相貌。

如果说明度是色彩的骨骼，色相就是华美的肌肤。

是色彩的灵魂。

三、纯度纯度是指色彩的纯净程度，它取决于一种颜色的波长单一程度。

第三章色彩与生理光、物体、物体的反射、透射是生成色彩的客观条件，而人类感受色彩还必须得具备一双健康的视觉感受器——眼睛一、视觉的生理特性1、视觉的适应明适用应我们把从暗到明的这个视觉适应过程叫明适用应。

暗适应从明到暗的适应过程叫暗适应，这个过大约需要5——10分钟的时间。

色适应当我们从普通灯光（带黄橙味光）的房间到点的光灯（带蓝白叶味光）的房间，开始觉得两房间的灯光色彩有差异，可过不多久你适应了，觉得没什么区别，这种适应过程称之为色适应。

2、视觉的惰性（色感觉恒常）当我们看物象时，常常进行看心理的调节，就不会被进入眼内的光的物理性质所欺骗，而能认识物质的真实特性，视觉的这种自然地或无意识地对物象的色知觉始终想得持原样不变，和“固有”的现象。

即视觉惰性，也叫色感觉恒常。

大小恒常我们面向美方，两个等大的人，其中一个站在眼前，一个站在远处，虽然近处的人比远处的人在视网膜上的成像大很多，但我们会绝对地认为是同样大的人，只是两个人距离我们远近不同而已。

眼睛的这种恒常现象称为大小恒常。

明度恒常当我们现象一个穿浅灰衣的人站在阳光下一个穿白衣服的人站在阴影处，二者相比较，虽然在阳光下浅灰衣服对光的反射量比在阴影处的白衣服对光的反射量多，但我们仍然感到在阳光下的人穿的是浅灰色的衣服，而在阴影处的人穿的是白衣服，此种现象称之为明度恒常。

色的恒常我们把张白纸投照的红色光，把一张红纸投照的白光（金色光）二者相比较。

虽然而张纸都成了红色纸，这种把物体的“固有色”与照明光相区别的能力，我们称之为争的恒常。

色感觉恒常的条件色彩环境或照明条件发生了变化（照明色光就为不含黄色光）时，好让这个小女孩进入蓝紫色光的室内，则黄裙子没有黄色光可反射而就成黑灰色，这时感觉的恒常现象则不能维持色彩感觉的恒常现象是有条件的。

第一章色彩概述一、色彩的来源自然界的物体尽管千姿百态，错综复杂，但由于它们都具有一定的形体和色彩，使我们能够准确地辨别它们。

我们之所以能看到并能辨识物象的千差万别的形体和色彩，是由于受光线照射后，使光产生分解，一部分光线被物体吸收，另一部分光线折射出来，成为我们肉眼感觉到的物体色彩。

如果在黑夜里，形体难辨，色彩也就无从谈起了。

也就是说，借助于光，我们才能看到物体各种不同的色彩。

色彩是光的产物，没有光就没有色彩。

英国物理学家牛顿(1642～1727)，把太阳光透过小孔引进暗室射到三棱镜上，用三棱镜把太阳光分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种色光，同雨后天空中的彩虹一样。

这个事实表明，太阳光是通过这些色光的混合得来的，即七色光混合在一起，便成为白光。

在七色光谱中，红光的波长最长，依次递减，紫光的波长最短。

之所以中午阳光为白光，早晚阳光为红黄，是因为中午阳光中所有色光都能直射到地球表面上，而早晚阳光斜射，再加上大气层中尘埃所致，波长短的不能射到地球表面上，人们的眼睛也就无法看到这部分光波。

从光学原理上讲，我们的眼睛能看清自然界万物的色彩，不是物体本身的固有色，而是光源或物体反射光反映到我们视网膜的结果。

不同的物体反射和吸收光波的波长不同，所呈现出的色彩就各异。

所以光与色是不可分离的，色彩来源于光的作用。

二、视觉与色彩自然界的物象与我们无论距离远近，总隔着一层空气。

空气是透明体，但它的纯度通常是很差的，有许多水汽和尘埃常夹杂在其中，当色光透过这层空气时，不可避免地会遇到一定的阻碍，使各色光发生不同程度的散射，造成色彩在空间传递中的变化。

一般来说，景物越近，与我们之间相隔的空气越稀薄，物体的质感、体积感、冷暖感等越明确；景物越远，则与我们之间相隔的空气越浓厚，色彩感、质感、体积感、冷暖关系等越模糊。

我们在室外风景写生时，应了解大自然的客观规律，细心观察色光的微妙变化，将远景处理得虚一点，色彩淡一点，明暗、冷暖对比弱一些，才能使画面体现出深度空间，把景物的近、中、远空间层次拉开，从而更准确地描绘出自然界的真实景象。