色度学及色彩学

1绪论： 我们生活在一个丰富多彩的世界，眼睛将为人们提供外界70%～80%的信息；11%是听觉；其它6%是嗅觉、味觉和触觉。色彩是视觉审美中重要因素之一，因此我们有必要研究一下色彩的科学。 1.1色彩学（chromatology [,krəumə'tɔlədʒi]）：研究内容 研究色彩产生、接受及其应用规律的科学。它以光学为基础，并涉及心理物理学、生理学、心理学、美学与艺术理论等学科。 因形、色为物象与美术形象的两大要素，故色彩学为美术理论的首要的、基本的课题。 1.2色彩学的应用的研究 色彩应用史上，装饰功能先于再现功能而出现。 色彩学的研究在近代才开始，它以光学的发展为基础，牛顿的日光—棱镜折射实验和开普勒奠定的近代实验光学为色彩学提供了科学依据，而心理物理学解决了视觉机制对光的反映问题。印象主义出现后，色彩并置对比、互补色等问题，促使理论家、艺术家运用科学方法探讨色彩产生、接受及应用的规律。19世纪下半叶，出现了许多色彩学研究的专门著作。

2光学与物理学知识 色彩从根本上说是光的一种表现形式。 一般能引起视觉的电磁波，叫做“可见光”，它的波长范围400-700nm。 2.1光与色 1666年,英国的科学家萨克·牛顿进行了著名的色彩实验。他把太阳光用三棱镜分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光束，同时，七色光束通过三棱镜还能还原成白光。这七色色带就是太阳光谱。 2.2光度学photometry [fəu'tɔmitri]、色度学colorimetry ['kʌlə'rimətri] 光度学是研究光度量的，而光度学中专门研究眼睛对颜色的响应程度的部分称为色度学，色度学是根据人眼的光谱特性进行研究的一门学科。人的大脑感知和理解颜色所遵循的过程是一种生理心理现象，这一现象还远未被完全了解，但是颜色的物理性质可以有实验和理论结果支持的基本形式来表示。 基本上，人类和其他动物接收的一个物体的颜色有物体的反射光的性质决定一个物体反射的光如果在所有波长范围内是平衡的，对观察者来说则显示白色。然而，若一个物体对有限的可见光谱范围反射，则物体呈现某种颜色，例如，绿色物体反射具有500-700nm范围的光，吸收其他波长光的多数能量。

2.3视觉的生理构造 人眼的形状像一个小球，通常称为眼球，眼球内具有特殊的折光系统，使进入眼内的可见光汇聚在视网膜上。视网膜上含有感光的视杆细胞和视锥细胞，这些感光细胞把接受到的色光信号传到神经节细胞，再由视神经传到大脑皮层枕叶视觉神经中枢，产生色感。 详细的说，当物象受光线照射后，其信息通过瞳孔进入视网膜，经过视神经细胞分析，转化为神经冲动，由视神经传达到大脑皮层的视觉中枢，才产生了色彩感觉。 • 锥体细胞 • 光线—瞳孔—视网膜 杆体细胞 视神经—大脑—色感 经过了光、眼睛、大脑三个环节，才能感知色彩的相貌，从而得出色彩概念。光刺激眼睛所产生的视觉感为色彩 可以说，色彩是一种视觉形态，是眼睛对可见光的感受。 人眼的锥状细胞是负责彩色视觉的传感器，详细的实验结果已经确定，人眼中的600-700万锥状细胞可分为3个主要的感觉类别，分别对应红、绿、和蓝。大约65%的锥状细胞对红光敏感，33%对绿光敏感，只有2%对蓝光敏感（但是蓝锥状细胞对蓝光更敏感）。由于人眼的这些吸收特性，被看到的彩色是所谓的原色红(R)、绿（G）、蓝（B）的各种组合。为标准化起见，CIE（国际照明委员会）在1931年设计了下面的特定波长值为主原色：红=700nm、绿=546.1nm、蓝=435.8nm。标准只是实验数据的近似，为标准化目的而定的特定三原色波长并不意味着GRB分量单独作用就能产生所有的谱色，只一点很重要。“原色”一词的使用已经被广泛误解为：3个标准原色当以各种强度比混合在一起时可以产生所有的可见颜色。 原色相加可以产生二次色，如深红色（红加蓝）、青色（红加绿）和黄色（红加绿）。以正确的亮度保三原色或者一种二次色与其相反的原色相混合，即可产生白光。 光原色与颜料或者着色剂原色之间的区别是很重要的。颜料定义一种原色为减去或吸收光的一种原色并反射或传输另两种颜色。因此颜料的原色是深红色、青色、和黄色。将这三种颜料原色或其对应的补色进行合适的组合，即可产生黑色。彩色电视接收机是色光相加的例子，许多彩色电视显像管内部是由电敏荧光fluorescent [fluə'resnt]粉三角形点阵形式组成的。当激发时，三色组中的每一点能产生三原色中的一种光。发射红光的荧光粉的像点亮度由显像管内的电子枪调制，该电子枪产生的脉冲与电视摄像机摄取的“红能量”相对应。三像素组中的绿点和蓝光荧光物质以相同的方式被调制。在电视接收机上观察到的效果是，三像素每一点荧光点原色加在一起并由眼睛对颜色敏感的锥状提以全彩色图像的方式接收。以这种方式每秒钟连续改变30副画面，在荧光屏上即可完成连续图像显示。 色彩的错觉与幻觉 ⑴正后像：在黑暗的深夜，先看一盏明亮的灯，然后闭上眼睛，那么在黑暗中就会出现那盏灯的影象，称正后像。 ⑵负后像：负后像是神经疲劳过度所引起的，因此其反应与正后像相反。当你在阳光下写生一朵鲜红的花，观察良久，然后迅速将视线移到白色纸上，这时你会发现白纸上有一朵与那朵红花形状相同的绿花。 ⑶同时对比：指眼睛同时受到色彩刺激时，色彩感觉发生排斥现象。 2.4颜色的分类及特性 颜色的分类（彩色与非色两大类）、特性（色相、纯度、明度） 2.4.1无彩色系 ——指黑色、白色及由黑白两色相融而成的各种深浅不同的灰色系列。 定义:按照一定的变化规律，由白色渐变到浅灰、中灰、深灰直至黑色。 无彩色系 从物理学角度看，它们不包括在可见光谱之中，故不能称之为色彩。但是，从视觉生理学、心理学上说、它们具有完整的色彩性，应该包括在色彩体系之中。由白渐变到浅灰、中灰、深灰直到黑色，色彩学上称之为黑白系列。 黑白色系．．．．是用一条垂直轴表示的，一端是白，另一端是黑，中间是各种过渡

的灰色。无彩色系里没有色相与纯度之说．也就是说其色相、纯度都等于零，而只有明度上的变化。作为无彩色系中的黑与白，由于只有明度差别、故又称之为极色。 3.2有彩色系： ⑴定义:它是指包括在可见光谱中的全部色彩,它以红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。

有彩色系 ——指包括在可见光谱中的全部色彩、它以红、橙、黄、绿、青、蓝、紫为其基本色。基本色之间不同量的混合、基本色与无彩色系之间不同量的混合所产生的千千万万种色彩都属于有彩色系列。有彩色系中的任何—种色彩都具有三大属性即色相、明度、纯度。换句话说．一块颜色只要具有以上三种属性都属于有彩色系。

2.4.2色彩的基本属性 三大属性:色相、明度、纯度。 一块颜色只要具有以上三种属性都属于有彩色系 a）．明度 色彩的明度指的是它的明暗程度。也称亮度、深清度。 色彩明度形成差异有三种情况： 一是同一种色相．由于光源强弱的变化而产生不同的变化； 二是同一色相因加上不同比例的黑、白、灰而产生不同的变化； 三是在光源色相同情况下，各种不同色相之间的明度不同。 色彩的明度变化会影响其纯度。任何一个有彩色系，当它插入白色时、明度将提高；当掺入黑色时．其明度将降低；掺入灰色时，就会得出相对应的明度色。 在无彩色系中，明度最高是白色。明度最低是黑色：在白、黑之间存在着一系列的灰色、靠近白色的部分称为明灰色、靠近黑色部分称为暗灰色。 在有彩色系中，最明亮的是黄色，最暗的是紫色。 这是因为各个色相在可见光谱上的位置不同、被眼睛感知的程度也不同。黄色处于可见光谱的中心位置，视知觉度高，色相度就高。紫色位于可见光谱的边缘，故显得很暗。黄色和紫色在有彩色系中，成为划分明、暗色的中轴线。 一般说来，色彩的明度变化会影响其纯度。任何一个有彩色系，当它插入白色时、明度将提高，当掺入黑色时．其明度将降低；掺入灰色时，就会得出相对应的明度色。 b）．色相 ·色相的定义 指的是色彩所呈现出的面貌，它是色彩的最重要的特征。 ·纯色色环 色相是区分色彩的主要依据，从光、色角度来看、色相差别是由光波波长的长短不同产生的。色彩的面貌以红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的光谱为基本色相，并形成一种秩序。这种秩序是以色相环形式体现的，称为纯色色环。 色环中，可把纯色色相的距离分离分隔均等，分别可作出6色相环、12色相环、20色相环、24色相环、40色相环等等。 l2色相环： l2色相环是约翰内斯.伊顿设计的。12色相环的优点是，不但l2色相具有相同的间隔，同时6对补色也分别置于直径两端的对立位置上(成180。角)。因此、初学者可以轻而易举地辨认出l2色中的任何一种色相，也可以十分清楚地知道由三原色(红、黄、蓝) 间色(橙、绿、紫) 复色(黄橙、红橙、红紫、蓝紫、蓝绿、黄绿)，形成了l2色色相环，同时6对补色也分别置于直径两端的对立位置上(成180。角)。因此、初学者可以轻而易举地辨认出 l2色中的任何一种色相，也可以十分清楚地知道由三原色(红、黄、蓝) 间色(橙、绿、紫) 复色(黄橙、红橙、红紫、蓝紫、蓝绿、黄绿)，形成了l2色色相环。 C）．纯度 纯度是人对色彩感觉的一种特征，即各种色彩的浓度，又称彩度、饱和度、鲜艳度、含灰度等。 一定亮度的颜色距离同样亮度的灰色越远，就越饱和：反之，则越不饱和，色彩的饱和度决定于光的纯度。 本色彩中，红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等基本色相纯度最高，黑、白、灰等纯度等于零。一个色相加白色后所得的明色与加黑色后得到的暗色，都称为“清色”。 在一个纯度色相中，如果同时加入白色与黑色得到的灰色、称为“浊色”。