在日常生活中人們能看到各種各樣的顏色我們常稱之為色彩,如藍天,綠草,朵朵白云,鮮紅的玫瑰花、綠色的植被、黃色的油菜花等。所有這些顏色都是在白天才能看的清晰可以分辨的,也就是說只有在光線照射的條件下才能呈現(xiàn)出來。人們還注意到,在太陽光下看見某一物體呈現(xiàn)某種顏色,如果再把它放在白熾燈下 (特別是某種有彩色燈下),該物體的顏色就發(fā)生了改變。 于是,人們推斷人眼之所以能看到色彩,是由于有光的存在,顏色都是光作用在物體表面后,發(fā)生了不同的反應,再刺激人的眼睛后產(chǎn)生的。 不同的光會產(chǎn)生不同的刺激,所以眼睛看到不同的物體就會有不同的顏色感覺。人們把自然界的物體根據(jù)其自身能否發(fā)光,劃分為發(fā)光體與不發(fā)光體兩大類。把本身能發(fā)射光譜的物體叫做發(fā)光體或光源。 蒂森色漿長期的實踐證明,發(fā)光體的顏色決定于它們發(fā)射出來的光譜。 自然界中大部分物體本身不能發(fā)光,稱為不發(fā)光體按照物體是否透明,又把不發(fā)光體分為透明體和不透明體。 在黑暗條件下,人眼是看不見不發(fā)光物體顏色的（超人不在此例）,只有當外來的光線照射在其表面后,它的顏色才能被人眼感知所以,顏色是光照射到物體表面后的結(jié)果。顏色與電流、密度等普通物理量不同,它不是一個單純的物理量 對于不透明物體(對于透明物體是透射光), 當外來光線照射到物體表面后,發(fā)生反射,反射光刺激人眼后,引起視覺神經(jīng)沖動(或興奮),再把信號傳遞給大腦 也就龍倪當反射光刺激眼睛視網(wǎng)膜后.還要經(jīng)過一系列的生理活動和心理的反應.才旺廣生澳色的感覺。也就是眼睛到底感覺到哪種顏色,除了取決于外來照射光物體表面結(jié)構(gòu)(決定反射哪此入射光)外,還決定于眼睛彼反射光刺激后產(chǎn)生的生理反應和大腦產(chǎn)生的心理反應.對于發(fā)光體,顏色決定于其發(fā)射的光譜所產(chǎn)生的這一系列生理和心理反應。因此,從物理學角度看,顏色是可見光的袋征;從生理學角度看,顏色是反射光(或透射光,發(fā)射光)對眼睛視網(wǎng)膜的不同刺激;從心理學角度來說,顏色是反射光(或透射光,發(fā)射光)刺激大腦后的反應。嚴格說色彩是人類自已的感知器官經(jīng)過過濾和分析后的計算結(jié)果。
二、可見光譜是什么
光是一種電磁波。電磁波有很大的波長范圍。根據(jù)波長的不同,按波長從小到大的順序,可以把電磁波分為y射線,X射線、紫外線、可見光,紅外線和無線電波等在電磁波譜中,只有波長在380~780nm范圍內(nèi)的那一小部分才能使人眼的視覺神經(jīng)產(chǎn)生沖動(興奮),才能被人眼感知。人們把這一波長范圍內(nèi)的電磁波叫做可見光,可見光譜可見光譜紫色 藍色 綠色 黃色 紅色在日常生活中,不論是自然光源(如太陽)還是人工光源(如電燈,蠟燭).云們發(fā)出的光都是連續(xù)的電磁波,小過,只有具中波長在380~780nm范圍內(nèi)的那部分電磁波才能引起視知覺,其余波長陽電德波人眼是感覺不到的
(一)光的色散射性
人紅常說的太陽光,是指太陽發(fā)射町電區(qū)波墻中,能被人眼感知的那部分一段連續(xù)光譜,常被稱為白光。其實,可見光中,每一種波長的光都有各自的顏色,所以白光是由多種顏色的光混合面成的,面且人們還可以通過一定的辦法把白光中的各種色光分解出來。 把白光分解成各種
色光的過程叫做光時色散白光經(jīng)色散后,色散光會按波長從大到小的順序排列成紅色 橙色 黃色青色,藍色,紫色明 不同種來二,黃(如太陽光,燭光,燈光),其光譜組成也不同。
(二)單色光與復色光
可見光譜中每一種單一波長的光,都具有各自的顏色,把這種具有單一波長不能再分解為幾種顏色的光叫做單色光。 因為可見光譜的波長是連續(xù)的,那么光譜的顏色變化也是連續(xù)的,呈逐漸過渡狀態(tài)。 人眼對色光顏色的分辨能力有限,通常情況下 ,眼睛看起來是同一種顏色的光,實際上還是一定波長范圍內(nèi)的光譜。所以,平常意義上的單色光,并不是嚴格意義上的單色光。 于是,人們就引人了單色光單色性的概念,用來描述單色光的純度。由兩種或兩種以上的單色光混合而成的光叫做復色光。 復色光中含有多種(波長的)單色光,例如,太陽光、燈光、燭光、火光等。通過一定的方法(用棱鏡,光柵等分色器)又可把復色光分解成單色光。
三、光度學指的是什么
(一)輻射通量
從能量角度看,光是一種輻射能,是沿著光的傳遞方向進行傳播的能量流。 在日常生活中,人們常說的“明亮”一詞,是定性描述,只能在不嚴密的情況下使用。例如,激光很“亮”,但不能把它用于室內(nèi)照明,因為它不具有充足的亮度。又如,用幾支和一支熒光燈分別照明同一空間,所獲得的亮度是不同的。如同人們用密度(單位體積物質(zhì)的質(zhì)量)來衡量物質(zhì)的輕重一樣,光的明亮程度也要用立體角、面積等物理量規(guī)格化以后才便于衡量。 把定量地測定光的明亮程度的科學叫做
光度學(photometry),由光度學得到的規(guī)范化的明亮度量叫做光度量(photometric quantity).
光度量都是用對應的輻射量乘以光譜光視效率得到的,光源在單位時間內(nèi)所輻射出的總能量稱為輻射通量。
(二)光譜光效率函數(shù)
蒂森認為光對人眼所引起的視覺強度,不僅與光的能量大小有關,還與光的波長有關.不同波長的可見光, 即使輻射能量相同,但人眼看上去明暗程度是不同的。換句話說,就是人眼對不同波長的光的視覺靈敏度不同。把用來度量可見光所引起視覺能力的量,叫做光譜光效能。 單一波長可見光的光譜光效能與波長為555nm的綠色光的光譜光效能之比,叫做該波長的相對光譜光效率。正常人眼在晝光下對波長為555nm 的綠光敏感,此時的可見度達到大值,把其相對光譜光效率函數(shù)(V,)定義為1。其他的單一波長的色光再與它作比較,就可得到相應的光譜光效率函數(shù)V值1964年國際照明委員會(CIE)對各波長色光的可見度進行了測定,獲得了正常人眼的標準白晝視覺光譜光效率函數(shù)。 以波長為橫坐標,以V,值為縱坐標,就可獲得光譜光效率函數(shù)曲線5中口來表樂,從昇 個角度來遞,能引起人眼視堂的輻射通量,就稱為光通量或光均率光能定義為光調(diào)星與時國的更科,單位是流明,種(lumen second),符號整Iヽ&:光通是時間的照教,斯以光能量可定義為
(二)發(fā)光強度和面發(fā)光度
光是一種輻射能,光源所發(fā)出的光能都有一定的強度 。 這種光能的強度,過夫是以標準燭光為計算單位的,即以點燃 一種特制的鯨油蠟燭,把它沿水平方向的發(fā)光強度定義為其教 1燭光 自然光照明中,其光強度不是一成不變的、在不同季節(jié)、不同時間、不同氣象條件,不同高度,光強度都不相同。發(fā)光強度表示光源發(fā)北強弱的特性,例如,太陽光要比電燈光強,電燈光要比煤油燈光強 光源在指定方向上單位立休角內(nèi)所通過的光通量定義為光源在此方向上的發(fā)光強度,發(fā)光強度的單位是坎德拉(eandela),符號是ed.發(fā)光強度的定義從發(fā)光度的定義可推知,它不只局限于自身發(fā)光的光源, 還包括自身不能發(fā)光,但是受光源照射后因反射光賣成的間接光源,也稱為第二光源,第二光源的發(fā)光度決定于其被照明的程度
(三)照度與亮度
當一個物休被光源照射時,它被照明的程度與照射到表面上的光通量和波照面積的大小有關(聞15),照度在數(shù)值上等于單位面積上所接受的光通量。亮度一般是針對光源面言的,也可以擴展為自身不發(fā)光面被外部光源反射或透射的表面,要衡量表面的反光能力,可以用發(fā)光強庭這個物理量 但是要比較兩種不同興型光源的明亮程度時,就嬰川到亮度政 物理量 亮度表征的是在單位面積
色彩的屬性（顏料、色漿、色母能夠賦予材料色彩的原因）
在五彩繽紛的自然界中,色彩眾多。人們經(jīng)常需要對顏色進行認識、區(qū)分,辨別,信息傳遞和比較。 如前所述,色彩雖然是一種自然現(xiàn)象,但又不是一個單純的物理量 不能用一般的量,質(zhì)來進行衡量,所以,人們就遇到一個比較復雜的問題。為解決這一難題,國際上統(tǒng)一規(guī)定了用于區(qū)別不同色彩的三個特殊物理量:色調(diào),明度和飽和度（蒂森色漿產(chǎn)品色彩參考標準）。 色調(diào),明度和飽和度稱為色彩的三屬性。色調(diào):用來區(qū)別色彩的名稱。用符號Hue 表示,簡寫為H.明度:用來表征色彩的明暗性質(zhì)。用符號為 Value表示,簡寫為V。佝和度:用來表征色彩的純度,也就是色彩的飽和狀態(tài),用符號為Chroma表示,簡寫為C.可以把自然界中物體表面的顏色劃分為兩類。一類是消色,它對人射光進行非選擇性吸收(對各波長的人射光都進行等比例吸收)后,再把剩余的人射光反射到人眼中,就產(chǎn)生了消色的視知覺。 所以,各種消色之間只有反射光多少的差別,也就是明度差別,沒有色調(diào)和飽和度的區(qū)別。 能把人射白光全部反射的表面,呈現(xiàn)白色; 按等比例無選擇地吸收一部分入射光線的表面,在白光下呈現(xiàn)各種灰色;能把人射光線全部吸收的表面,呈現(xiàn)黑色。另一類是彩色,它們是物體表面對人射光進行選擇性吸收(對各波長的人射光的吸收比例不同)后的結(jié)果。各種彩色之間,除有明度差別外,還有色調(diào)與飽和度的差別。所謂的消色就是指黑色、白色、灰色的物體對光源照射到物體表面的光譜成分不是被有選擇地吸收與反射,而是量吸收和等量反射各種入射光譜成分,這些物體看上去便不是彩色的。 對各種光譜成分全部吸收的表面,看上去是黑色的;反射全部入射光的表面,看上去是白色的; 等量吸收一部分,等量反射一部分的表面,則是灰色的,根據(jù)反射部分占人射光譜光通量的比例大小,又可以把灰色分為明灰
色,灰色,暗灰色。消色在生活中的色彩搭配和視覺效果上有很積極的作用,它和任何色彩搭配在
一起,都顯得和諧、協(xié)調(diào),能收到令人滿意的色彩效果。 此外,由于消色是無彩色,它與任何彩色配置在一起,均可通過對比而使該彩色的色彩特征表露得更加鮮明.
一、色調(diào)
色調(diào)又叫做色相、色別或色名。 它是色彩主要的特征,是一種顏色不同于另一種顏色的主要區(qū)別。例如,紅色、綠色,藍色、青色、品紅色、黃色等,只要知道其色調(diào),人們的大腦中就會立刻呈現(xiàn)不同的顏色。 當然,色調(diào)不只是這幾種。這些色彩之間的相互混合,還能產(chǎn)生一系列其他色彩,如橙黃色,藍綠色、黃綠色、青紫色、紅紫色等。認識色調(diào)的能力,是準確地鑒別色彩和表達色彩的關鍵。
(一)色調(diào)的意義和表示方法
人眼對可見光譜中不同波長的光具有不同的顏色感知,這就是各種波長的光具有的特定顏色。 如果把一定波長的光或另一些不同波長的光混合,就會產(chǎn)生更多的顏色感知,呈現(xiàn)出不同的色彩表象,這些表象就稱為色調(diào)。顏色的色調(diào)是由刺激眼睛視網(wǎng)膜的光的光譜成分所決定的。 單色光的色調(diào)完全是由其波長決定的,對于復色光,色調(diào)除取決于混合光的波長外,還與各波長光的
光通量混合比例有關。至于可見光譜中不同波長的光混合,以及按不同光通量比例混合后獲得哪種色調(diào)的復色光,將在后續(xù)章節(jié)中作詳細介紹。 值得注意的是,顏料,染料和色光的混合原理是不同的,而且其色澤純正性也是無法與光譜色相比擬的。同種色調(diào)的光,其光譜組成不一定相同。換可市侃,尻是個同光譜組成的業(yè)可能產(chǎn)生同種視覺效果(同種色調(diào)).可以對應色漿或者色母的色相來理解。
(二)人眼對色調(diào)的辨別能力
人眼的視網(wǎng)膜受到不同波長的色光刺激后,經(jīng)視覺通道把信息傳遞給大腦,?產(chǎn)生了不同的顏色視覺。 但是可見光譜中不同波長色光刺激人眼視網(wǎng)膜中的威魚知胞后.產(chǎn)生的興奮程度不同,也就是產(chǎn)生顏色感知的敏感性不同。在可見光譜由波長在494nm 附近的青綠色光和585nm左右的橙黃色光,只要波長變化1~2nm正常人眼就能感覺到是兩種顏色的光(正常人眼能辨別出494nm 的光和495nm的光是兩種顏色的光);在綠色光譜段,波長要變化3~4nm后,才能感覺到顏色孿化:對于可見光譜兩端的藍紫色光譜段和紅色光譜段,波長變化幾納米后,人眼根本感覺不到顏色的變化,也就是人眼對這些區(qū)段的光譜顏色的辨別能力很差。特別是波長在655~780nm和380~430nm這兩段波譜中,盡管波長變化了很多,人眼幾乎感覺不到顏色的變化。 把人眼能感覺到這種顏色變化的小波長變化叫做顏色辨認閾限。人眼對可見光譜各段的顏色辨認閾限如圖1-7所示。一般正常人的眼睛可以從可見光譜中分辨出100多種色調(diào),另外,自然界中存在,但可見光譜中沒有的譜外色大約有30種。實際上有經(jīng)驗的調(diào)色、染色工作者能區(qū)分的色調(diào)要比這些多得多。二明度光源是輻射光能量)不相等,那么它們在人眼中產(chǎn)生的顏色感覺也不相同,用于延自然界中色調(diào)相同的顏色很多,如果它們對人射光波的反射率、透射率(對丁量地描述這種區(qū)別的物理量,就是顏色的明度。明度表征的是人眼感覺到的顏色明度,決定于表面對人射)明暗程度.色光顏色的明度大小,決定于光源輻射光能量大小,物體表面顏色的明匕線反射率,透射率的大小。 色光顏色的明暗程度常用見區(qū)來表示,明度常常是針對非發(fā)光物體的表面顏色而言的明度是指不發(fā)光體表面顏色的明暗程度,任何色彩都有自己的明暗特征。 人射光能量一定時,物體表面對人射光的反射率越大,反射光對視覺刺激的程度越大,看上去就越明亮,這一顏色的明度就越高。明度可以說是色彩的骨架,對色彩的結(jié)構(gòu)起著關鍵性的作用。（可以對應色漿的鮮艷度理解）
(一)明度的意義和表示方法
在可見光中,各種色光看起來明暗程度并不相同,黃色、橙色、綠黃色的明度較大,橙色明度大于紅色,藍色和青色較小,顯得暗些。物體顏色的明度是物體對各種色光反射率大小的反映,也是各種顏色在明暗程度上接近白色與黑色程度的體現(xiàn)。 顏色越接近白色,其明度就越大; 越接近黑色,其明度就越小。顏色明度的大小,取決于人眼所感受到的顏色反射光的輻射能大小,所以,明度可用反射率來表示。明度是顏色明暗程度在人們視覺上的反映,與亮度不同,亮度決定于發(fā)射光譜的光通量,明度除與入射光有關外,還決定于物體表面對入射光的反射特性。（可以理解為色漿的鮮艷度高低）
(二)人眼對明度的辨別能力
顏色明度的變化,本質(zhì)上就是人眼所感覺到的刺激視網(wǎng)膜的光通量(對光源是發(fā)射光,對不發(fā)光體是反射光或透射光)大小變化,在人眼視覺上就是明暗程度的變化。只要這種變化達到1%,眼睛就能感覺到變化。 所以,人眼對顏色明度的變化顯得非常敏感。 要判斷某一局部的明度大小,必須觀察這一地方,但是因眼睛對光有適應性,所以要準確確定某一顏色的明度并不十分容易。影響人眼對顏色明度分辨能力的因素還有顏色所處環(huán)境的被照射程度。 當環(huán)境的照度很大時,環(huán)境反射的光很強,刺激眼睛后,感覺一片白,很難精確分辨顏色的明度差別。 當然,環(huán)境照度很低時,眼睛對明度分辨能力也很差。所以,只有當環(huán)境的照度適中時,人眼的對顏色明度分辨能力才大黑白之間可以形成許多明度臺階,人的大明度層次辨別能力可達600個臺階左右。明度已確定有11個等級,從白色一直過渡到黑色。 普通使在實際調(diào)色工作中,很難準確地判斷一種顏色與另一種顏色之間的明度關圳特別是對比較接近的顏色,例如,對于亮橙色與暗紫色,亮黃色與暗藍色,人們可y輕易地判斷它們之間的明度差別,但如同兩種接近的紫紅色一樣,實際調(diào)色時會攜到很多色彩,難以確定它們之間的明度差別。這個間題是涂料調(diào)色,印染等工作者們伯難題之一 。因為日標顏色的明度值大小,直接決定了選擇哪些顏料或染料(有時不同的顏料、染料組合可獲得同一種色相但明度不同的顏色),用量多少。
三、飽和度
顏色的飽和度又叫做色純度、彩度或艷度,是指物體顯色表面反射或透射的光線的顏色接近光譜色的程度。如果某顏色表面的反射光(或透射的光)越接近光譜色,那么它的飽和度就越高。 如果在某種波長的光(飽和度)中混人別的色光,混合光的飽和度肯定低于原色光;同樣,調(diào)色時,如果在某種純色顏料中加人其他顏色的顏料,其飽和度就會降低,而且顏料種類混得越多,混合色的飽和度越低顏色的飽和度越高,色彩就顯得越艷麗,越能發(fā)揮其色彩固有的特性 。 當色彩的飽和度降低時,其固有的色彩特性也隨之被削弱和發(fā)生變化。 比如,紅色和綠色搭配在一起,往往具有一種對比效果,但是只有當紅色和綠色都呈現(xiàn)飽和狀態(tài)時,其對比效果才比較強烈。如果紅色和綠色的飽和度降低,紅色變成淺紅色或暗紅色,綠色變成淡綠色或深綠色,把它們?nèi)源钆湓谝黄?那么相互對比的特征就減弱,趟于和諧。飽和度和明度不能混為一談。明度高的色彩,飽和度不一定高。如淺黃色明度較高,但其飽和度比純黃色低。顏色變深的色彩(即明度降低),飽和度并不提局·如紅色中加黑色后成為暗紅色,它的飽和度也降低了。例如,在攝影中,顏色愛到強光的照射,明度提高,但色彩的飽和度降低;顏色受光不足,或處在陰影中,匕的明度降低,飽和度也降低。(一)飽和度的意義和表示方法顏料與染料著色物體表面所晁示顏色的飽和度,是由表面對人射光譜的選擇性吸收后反射光譜的輻射決定的。如果某一被著色物對人射光譜中某一較窄波段的光反射率較高,而對其他波長的反射率卻很低或沒有反射,這就說明該物體表面有很
高的光譜選擇性,這種顏料或染料所晁顏色的飽和度就很高; 如果被著色表面不儀能反射某一種色光,還能反射其他一些色光,那么,這種顏料或染料所顯顏色的飽和度就低。其實可以把川顏料或染料著色物體表面反射的光看成由白光和色光兩部分,如果其中色光所占比例越多,白光越少,那么此顏色的飽和度就越高。反之,若白光所占比例越大,則該顏色的飽和度就越低,如圖1-10所示。根據(jù)飽和度的定義,自然界中飽和度大的顏色,就是在可見光譜中的各種單色光的顏色,人們習慣稱為光譜色。要描述顏色的飽和度大小,可用其白度的倒數(shù)來表示.（對應色漿可理解為顏色的純凈度一般單一染色劑生產(chǎn)的色漿飽和度高于調(diào)色后的色漿）
(二)人眼對顏色飽和度的分辨能力
光譜色的飽和度,因為消色對入射光無選擇地吸收和反射,所以它的飽和度為零。那么,在相同明度同一色相的顏色中,從飽和度大(光譜色)到飽和度小(消色)之間,眼睛能分出多少個級別呢?仔細觀察就可發(fā)現(xiàn),這種可分辨的級別隨著色相的不同而不同,也就是說對于各種色相的顏色,在明度相同的情況下,從光譜色到消色之間,人眼能分辨出的飽和度等級數(shù)量是不相等的,多的能分出25個等級,少的只能分出4個等級,
四、顏色三屬性的相互關系
嬰完整地描述、表達某種顏色,必須說明其色相、明度、飽和度三種屬性。因此,這三種屬性相互聯(lián)系,彼此影響。 只說明其中一種或兩種屬性的顏色,不是指定一種顏色,而是一類顏色(或者叫做一個顏色群體)。
