色彩学第二章(人眼视觉成像原理)
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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
色彩學講義
第1章 光與人眼視覺
色彩產生的要素:光源、被照射物體、眼睛、大腦
光(能量)->物體->眼睛->腦->視覺形成
1.1 光
1666年牛頓(Issac Newton 1643~1727)以三稜鏡分解太陽光,發現其由許多不同色光諸如紅、橙、黃、綠、藍、靛 (indigo)、紫等等所組成。
圖1.1-1 牛頓 (Sir Issac Newton 1643~1727)
圖1.1-1 牛頓的色相環 (1704, Book I, Part II, Plate III)
Isaac Newton, Opticks: or, a treatise of the reflections, refractions, inflections and
colours of light, 1704 (New York: Dover Publications, 1952, based on the 4th edition,
London, 1730).
光是一種電磁波(electro-magnetic radiation),具有波長(wavelength) 。可視波長範圍380nm~780nm,此範圍內的光稱為可見光。
圖1.1-2 可見光譜
380nm以下:紫外線 (Ultraviolet)
380nm~450nm:紫 (Violet)
450nm~490nm:藍 (Blue)
490nm~560nm:綠 (Green)
560nm~590nm:黃 (Yellow) 590nm~630nm:橙 (orange)
630nm~780nm:紅 (red)
780nm以上:紅外線(Infrared)
--R. W. G. Hunt, Measuring Colour, 2d, Ellis Horwood, London, p. 22, (1992).
Nm: nanometer,百萬分之一公釐(a millionth of a millimeter)或 10-9 公尺。
第2章 认识色彩
■ 学习目标
色彩是一种涉及到光、物与视觉的综合现象,色彩学属于一门综合性的交叉学科。学习和研究色彩物理知识与理论体系,能够使我们更深刻、全面、科学地认识色彩,改变我们的视觉与思维方式,丰富自己的色彩表现能力和审美能力。
■ 重点难点
本章重点从理论上学习正确认识色彩,对色与光、物体色、眼睛三者的关系以及色彩的混合进行清晰的阐述。
难点是能够在实践中逐渐加强对色彩的认识、理解。
2.1色彩的产生
光是生命之源,也是色彩的起因。人们想要看见色彩必须具备以下三个条件,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。
第三是眼睛,人眼中的视觉感色蛋白质,大脑可以辨识色彩。人的眼睛与光线、物体有着密不可分的关系,三个条件缺一不可(如图2-1所示)。
图2-1 光、物体、眼睛
2.1.1色与光
有了光,人们通过视觉的感知得到物体的形态和色彩。这个光可以是自然光源、也可以是人造光源。色与光二者之间的关系可概括为:“光是色之母,色随光而变”。 从远古到17世纪以前,人类对色彩的认识只停留在感性认识上,仅仅通过视觉的观察与推测、判断。1666年英国科学家牛顿通过三棱镜实验发现白光由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种光组成。即彩虹的颜色,(如图2-2、2-3所示)。
图2-2 光的色散
图2-3 彩虹
光是电磁波的一部分,是一种以电磁波形式存在的辐射能,具有波动性及粒子性。电磁波包括宇宙射线、紫外线、X射线、可见光、红外线、无线电波和交流电波。电磁波的不同部分都有其各自的波长,而可见光只是电磁波谱中人眼可以感知的部分,可见光谱没有精确的范围;一般人的眼睛可以感知的电磁波的波长在400到700纳米之间,但还有一些人能够感知到波长大约在380到780纳米之间的电磁波。我们称之为可见光或光,其余部分则称为“不可见光”(如图2-4所示)。
1. 综合分析颜色视觉的形成过成,说明影响颜色视觉的因素。
颜色视觉形成分成四个过程:首先需要光源;其次需要光源照射有颜色的物体;接着人眼接收到这些物体反射的光在眼底成像并且形成感觉信号;最终大脑处理这些感觉信号形成视觉。所以影响颜色视觉的因素可以从光源、颜色物体、人眼、大脑入手。
光源:光的颜色取决于光源的色温,在有色光源的照射下,物体会在相当程度上染上光源的色彩,这种现象称为光的演色性。光的照度不同同样会影响颜色视觉,它可以影响被照物体明亮程度和彩度,给物体在不同的颜色感觉。最后,阴影。在空间中由于阴影的存在,才能突出物体的外形和深度, 丰富了物体的视觉效果。
颜色物体:首先是环境色,周围有颜色的物体的颜色形成环境色,影响环境中物体给人的颜色视觉感受,比如冷暖感。再比如要进行两个颜色的对比时最好放在一起对比,这时颜色信号连续,就很好辨别。
人眼,人眼会出现色适应、负后像等生理现象也可以看出人眼并不能真是反映出颜色本身的面目。
最后是大脑,光的颜色能够影响人对环境的心理感知,比如一个暖色调光源照射的房间会显得很温馨。诸如颜色恒常性之类的视觉现象可以在一定程度上影响颜色视觉。
2. 举例说明三种颜色视觉现象,分析其形成原因
颜色恒常性是当个体知觉熟悉的物体,实际的颜色因照明等条件的改变而变化时,颜色知觉趋于保持相对稳定的特性。如黑色的木炭,不管在暗处还是阳光下,总是知觉为黑色。红旗,无论是在黄光照射下,还是在蓝光照射下,总被知觉为红色。这是因为人类都有一种不因光源或者外界环境因素而改变对某一个特定物体色彩判断的心理倾向,这种倾向即为色彩恒常性。
色彩适应,由于环境光对眼睛持续作用,或者眼睛长时间处于某种环境中,致使眼睛对环境光产生一定抵消作用,使得颜色视觉发生变化的现象称作颜色适应,简称色适应。包括亮度适应和颜色。在亮度适应中包括明适应和暗适应,前者发生在人进入亮环境,瞳孔缩小,杆体细胞作用转成锥体细胞作用,使人尽快适应亮环境,后者相反。而彩色适应是在明视觉状态下,视觉系统在不同环境光中所含颜色分量作用下所造成的颜色感受性变化。比如从色彩温度较高的昼间的自然光的照明光下向色彩温度较低的室内的白炽灯的照明光下移动时,短时间内会感觉到整体呈黄色或略带泛红色,但这种带有色彩的感觉不久就会淡薄,重新感觉到白色。