第二节 色度学的基本知识

色度学的基本原理和应用1. 色度学的定义色度学是研究颜色的科学，包括颜色的感知、测量和应用。

色度学对于设计、艺术、心理学等领域具有重要意义，在工业生产、产品设计等方面也有广泛的应用。

2. 色度学的基本原理2.1 颜色感知人眼感知的颜色来自于光的频率和波长的变化。

不同频率和波长的光刺激了不同类型的感光细胞，进而产生不同的颜色感知。

2.2 颜色空间颜色空间是指将颜色以多维数据表示的数学模型。

常见的颜色空间有RGB色彩模式、CMYK色彩模式和HSV色彩模式等。

2.3 颜色测量颜色的测量是通过仪器来完成的，常见的颜色测量仪器包括光谱仪和色差计。

光谱仪可以将光分解成不同频率和波长的成分，从而获取颜色的光谱数据。

色差计用于比较样品与标准颜色之间的差异。

3. 色度学的应用3.1 设计与艺术色度学在设计与艺术领域中起到重要的作用。

设计师和艺术家可以通过研究颜色的组合和搭配，来创造出各种视觉效果和情绪表达。

色彩搭配的合理运用可以增强作品的吸引力和表现力。

3.2 印刷与出版在印刷与出版领域，色度学被广泛用于颜色的管理和控制。

通过色彩管理系统，可以确保在不同设备上印刷出一致的颜色效果。

色度学还可以帮助设计师选择合适的印刷材料和工艺，以获得符合要求的色彩效果。

3.3 产品设计色度学在产品设计方面起到了重要的指导作用。

通过研究用户的颜色喜好和心理反应，设计师可以选择适合的颜色方案，从而提升产品的吸引力和体验感。

3.4 心理学与行为学颜色对人的心理和行为产生影响，这是色度学与心理学和行为学相关的重要领域。

不同颜色可以引起不同的情绪和行为反应，例如红色可以引起兴奋和注意力，蓝色可以带来平静和放松。

3.5 照明工程色度学在照明工程中也有广泛应用。

通过合理设计照明系统的颜色温度和色彩分布，可以提高环境的舒适度和适应性。

色度学还可以帮助解决照明中的色彩溢出、光源选择等问题。

4. 总结色度学作为研究颜色的科学，对于设计、艺术和心理学等领域都具有重要意义。

Saturation饱和度、纯度
饱和度是指色彩的鲜艳程度，也称色彩的纯度。饱和度取决于该色中含色成分和消色成分 （灰色）的比例。含色成分越大，饱和度越大；消色成分越大，饱和度越小。
Brightness亮度
彩色三要素
Hue Lightness Saturation
混色规律及实现方法
相加混色——光的合成，各分色的光谱成分相加，彩色电视就是利用红、绿、蓝三基
表色系统
显色系统(Color Appearance System) (按照所见颜色的心理感受对颜色进行分类、整理)
混色系统 (根据光的混色实验，按照必要的基准色光的混和 量 ，对某种颜色与基准颜色是否相等作出判断)
孟塞尔(Muncell) 表色系统 德国DIN表色系统 瑞典Nature Color system
CIE表色系统 CIE1931RGB CIE1931XYZ CIE1976 L*a*b* CIE1960 L*u*v*
孟塞尔表色系统
竖直方向 ➢中央轴代表明度，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。 水平方向 ➢孟塞尔立体的剖面还用横竖线分成很多小格,离中央轴的水平距离则用饱和度表示。饱和度C的竖直有2、 4、6、8、10、12、14。 底盘弧度方向 ➢底盘有五个主要色相：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）。
冷暖色调
生理上的感觉如，红、橙、黄为暖色系；蓝、绿、黑为冷色系。
色温
早霞 黄昏 正午 其它白天时段 白天正午的阴影和月夜 白炽灯 聚光灯 烛光 新闻灯 三基色日光灯 商场日光灯 蜡烛及火光 朝阳及夕阳 家用钨丝灯 日出后一小时阳光

L*—明度指数，表示三维坐标物体的明度坐标，L为0时表示物体为对光完全吸收的黑体；L为100时表示物体对光完全反射的纯白物体。
a*—为红绿色度指数坐标，+a时表示红的程度，-a时表示绿的程度。
b*—为黄蓝色度指数坐标，+b时表示黄的程度，-b时表示蓝的程度。
参考文献：
[苏朝锐.颜色的机理和新闻纸色调.造纸科学与技术，2002，21（4）：]
1976年国际照明委员会(CommissionInernation-aled’Edairage简称CIE)确定L*a*b*颜色空间，称之为CIELAB系统，所有的颜色可用L*、a*、b*三个轴的坐标来定义。L*为垂直轴，代表明度，其值从底部0(黑)到顶部100(白)。a*代表红绿轴上颜色的饱和度，其中，-a*(绿)，+a*(红)。b*代表蓝黄轴上颜色的饱和度，其中-b*(蓝)，+b*(黄)。a*、b*都是水平轴。两个颜色之间的总色差ΔE＝[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2。
颜色是眼睛和神经系统对光源的感觉，它是光源在眼睛的视网膜上形成的讯号刺激大脑皮层产生的反应，这种生理的反应就是颜色的感觉。颜色的三要素是：光源、观察物体和观察者(器)。可见光是一种电磁波,不同类型的电磁波是按照其波长的不同来区分其光谱的类型的。可见光只占自然界中光谱的一小部分，由于波长在380-760nm之间的光,可以被人的肉眼看见，物理学上把之称为可见光，在可见光谱中,蓝光的波长在400-480nm之间,红光的波长在630-760nm。当物体受到光源的照射时，会产生三种情况:穿透、吸收和反射。如果我们把物体对光的反射和吸收功能结合起来研究，我们就会明白颜色是如何产生的。我们知道，所有的物体对光有一定的吸收和反射的功能。物体由于本身的物理或化学的特性,物体将会吸收某些波长的光而同时反射其他波长的光，其本身所显示出来的颜色决定于吸收了哪些波长的光和反射哪些波长的光。如：当物体把波长在630-760nm的大多数光反射出来，那么物体就显示出红色；对于白色，由于所有波长的光都被反射出来，没有哪种波长的光占主导地位，所以看不到任何的颜色，物体显示为白色；对于黑色，由于物体吸收了大多数的光，所以显示为黑色。

色度學基本概念5-1色覺的三種屬性(attribute)光波進入人眼睛到達視網膜上時，引起的色覺具有三種屬性，即「色彩」、「飽和度」及「亮度」。

色彩(hue)引起視覺的色光，可能是由數種波長的光波混合而成，但正常人眼均能感受出它最接近缸、橙、黃、綠、藍、紫等純光譜色中的那一種，這種屬性稱為「色彩」；而最接近的光譜色，一般也稱之為色光的「色彩」。

太陽光譜中各色光的色彩，可以用其波長表示。

因此單一波長的光，就稱為「單色光」。

黑色與白色都沒有色彩，介於黑與白中間的灰色，也不具有色彩，或者說它們的色彩未定。

飽和度(saturation)色彩與飽和度合稱為「色品」。

「飽和度」指的是顏色偏離灰色、接近純光譜色的程度。

黑、白、灰色的飽和度最低(0%)，而純光譜色的飽和度最高(100%)。

純光譜色與白光混合，可以產生各種混合色光，其中純光譜色所占的百分比，就是該色光的飽和度。

亮度(brightness)「亮度」指的是光所產生的亮暗感覺。

就白、黑、灰色而言，白色最亮，黑色則最不亮，灰色則居中。

如果由明而暗，製作一系列代表不同等級亮度(稱為灰階)的灰色方塊(如下圖)，則一有色方塊(下圖第二列為黃色)的亮度，可以在同一白光照射下，忽略其色彩與飽和度屬性，藉由視覺比較，找出亮暗感覺相近的灰色方塊，而以該灰色方塊的亮度為其亮度。

5-2色度學(colorimetry)(1)Luminous flux 光通量(與亮度對應)(2)Dominant wave length 主波長(與色彩對應)(3)Purity 純度(與飽和度對應)(2)+(3)=chromaticity (色度)一瓦特的任何色光，均可由任意選定的三種不同色彩(如紅、綠〃藍)的色光，以一定比例的光通量(R、G、B)混合，而引發相同的色覺:(R,G,B)3C V(λ)[lm/W/]=R+G+BR,G,B可能為負(負值表示是與待測定的色光混合)。

以下為各單色光的R、G、B 值。