色彩学

目錄( 一) 前言( 二) 基本色彩感覺要素A . 光源( LIGHT )B . 被照體( OBJECT )C . 接受( 收) 體( RECEIVER )( 三) 色彩語言A . 三刺激值( TRISTIMULUS V ALUES )B . 色相( HUE )彩度( CHROMA )明度( LIGHTNESS )( 四) 儀器測量值與人員判色的認知附錄第2 頁第4 頁第4 頁第6 頁第7 頁第8 頁第9 頁第11頁第16頁第18頁( 一)前言大多數的人不十分明瞭色彩對我們日常生活中的影響及衝擊有多大，( 我們視色彩為生活中的一部份)，我們每天都基於對某些顏色的感覺和態度做決定和行事。

我們大多會潛意識地根據季節性的色彩趨勢來選擇服裝、化粧品、家飾及汽車。

我們所選擇的色彩不僅顯示了我們的個性，甚至在我們投資的價值上扮演一個重要的角色。

當我們買賣房子、汽車時，顏色常是我們首先著眼的要素之一。

一棟粉紅色的房子不會和一棟裝修潔白的灰褐色房子一樣有市場性。

如果我們想要一部火紅的車而不是一部老舊不起眼的車時，我們大多希望它的性能和它的顏色一樣不平凡。

有些顏色會引起我們自然的生理反應，如紅綠燈或是因沒有確切遵守交通號誌而尾隨你的警車上的紅色閃光燈，還有慢慢朝你車窗走來的警察身上的藍色制服，這些均會使你的心跳加速。

顏色的光亮或鮮明會使人聯想到新奇、清新或謹慎，很顯然地，當我們在雜貨店裡選購食品時都會依一個產品包裝的新鮮度來決定，退色的包裝使人聯想到過期或沒有人要的感覺，同樣的我們也根據顏色來判斷日常食物是否新鮮。

從以上這些簡要例子中，我們可以了解到，顏色在我們的日常生活中扮演著極重要的心理角色，撇開心理作用不說，色彩是一個實際的物理現象，它可以被測量並且可以用很通俗的辭彙來表達給每一個人。

過去色彩的表示真是一項難題，一個人認為是紅色的顏色也許對另一個人來說是橘紅色，而一個人認為是帶藍光紅色也許對另一個人而言是深紅色。

在人類的歷史中對於色彩曾嘗詴去發展一種“色彩語言“或是“色彩等級系統“ ( color order system )來使每一個人都能用相同的方式來表達，色彩語言的發展已經經歷了許多次演變及修正的過程，在探討現今的溝通方法前，我們必須先瞧瞧色彩感覺的基本要素，如此我們才能更加了解它的演變過程。

( 二 )基本色彩感覺要素如果我們不管色彩對心理的影響轉而將注意力放在色彩學上的話，色彩可以分為三個基本要素：－ 光源 ( LIGHT ) － 被照體 ( OBJECT )－ 接受 ( 收 ) 體 ( RECEIVER )如果沒有這三個要素，就無從有色彩的知覺可言了。

A . 光源 ( LIGHT )光源，諸如太陽光，白熱的燈泡，日光燈，甚至一根蠟燭都可 被眼睛視為白光 ( 可見光 ) 。

白光是由許多叫做電磁波輻射 且含能量的有色 光帶所組成。

其 波長範圍在於400nm 到700nm ( 1nm = 10 M )之間，這即是肉眼能看見的色彩視覺範圍，光源還會放射其它波長大於或小於可見光的能源波，諸如r 射線，Xrays ，紫外線、紅外線等，這些都是肉眼所看不見的。

白光能透過三稜鏡或撓射光柵而分 解成許多單一的有色光帶，好像紛紛雨 滴所產生的彩色彩虹一般，這稱為光 譜。

彩色繽紛的彩虹是由紅、橙、黃、 綠、藍等色所組合而成的。

-9每一種光源都有它自已的放射光 能光譜，這會影響到我們看一被照體 的色彩感覺。

太陽光包括了光譜中所 有色帶的範圍，但是一個白熱燈泡所 放射出的紅色部份的光比太陽光的紅 色部份的光量還要多，這會導致在不 同光源下所看到的物體顏色不一樣的 情形，此稱為色變異。

B . 被照體 ( BOJECT )被照體就是被接收體 ( RECEIVER ) 察覺以前，改變由光源 ( Source ) 所放射出之光能的物體。

被照體經由散射 ( Scatter ) 和吸收( Absorbtion ) 入射光光譜中的各種光帶，而改變原來的入射光，我們通常稱此為一物體的反射率，實際上就是被照體散發出的光和所有照射在此一物體上的光量比。

% Reflectance=( 反 射 率 )被照體反射的光通常是白色的，然而若無反射光，也就是完全被吸收的話，就會呈現黑色。

光波的吸收和反射左右我們所看到的 顏色，紅色的車反射光譜中的紅光而吸收了其它光譜中的光，綠草 反射出光譜中的綠光而吸收了藍光和紅光，一片奶酥餅乾則是吸收 光譜中的的藍光和綠光而反射出黃光和紅光。

其它會影響被照體色素的因素，諸如光澤、質地和形狀等，都 會改變到達接收體的真正入射光量。

C . 接收體( 眼睛、腦) ( OBJECT )接收體能夠查覺出由被照體反射出來的光，並能對所接受到的訊息做出某種判斷而下結論，人用眼睛和腦來當作接收體，所以能夠看見眼色，眼睛查覺反射光而大腦解釋所接收到的訊息。

在測量顏色的儀器中，分光儀( SPECTROPHOTOMETER )，比色計( COLORIMETER )常被用來偵測反射光能，若要偵測這些反射光，微電腦常被用來解釋這些偵測儀器所得的數據，所得之數據經常可被應用於電腦上。

雖然眼/ 大腦都是色彩訊息的接收器，但方法卻有些不同。

眼睛中有兩種光感應接受器，分別為桿狀體(ROD)與錐狀體(CONES) ，桿狀體主司明暗，錐狀體主司色彩之判別，每一種錐狀體分別會感受紅、藍、綠三種光，這三種錐狀體能夠分別和認知超過2百萬種不同色度及其組合物，眼睛對這三個錐狀體有不同的感應程度，感應性最強的是綠色錐體，當我們看到黃或綠的被照體時，它使我們能夠看到更大的色差，相反的，對於紅色和藍色我們就沒有相同的認知力，因為這二個錐狀體的感應性和回應性均不強。

在儀器測量方法上，接受器用不同的方法去處理反射光，被照體的反射光是以規律的間隔和同等的感光度，透過整個光譜，然後才被接收，這規律的間隔是以10或20nm的距離而增進，如400nm 、420nm 、……..700nm ，因此這整個可見光譜就被涵蓋了，這個訊息於是被儲存，此訊息經過微處理器計算輸出之後稱為反射率值( REFLECTANCE )，此值廣汎應用在計算被照物體相對應色的測量上。

( 三) 色彩語言( COLOR LANGUAGE )為了排除或者說減緩人們對於色彩的溝通問題，色彩語言的發展，已歷經多次的努力，直到一個國際委員會成立，將每個人的色彩語言理念加以歸納之後，一個真正的“共通“語言才算是產生了，國際照明委員會( CIE，THE INTERNATIONAL COMMISSION ON ILLUMINATION ) 努力的成功之一，就是分光儀的發明，還有後來使用電腦，讓儀器測出值能被盡可能且正確地利用而具好的再現性。

CIE所發展出的色彩語言是經過逐步的演變，不斷地修改而成，以達到色彩溝通的最可行方法，此語言以三個數值為基本，即所謂的三刺激值，用這三個數值和它們的導函數( 如色度座標)，可以繪成一張圖，賦予每一個顏色在“色彩空間“中佔有一個位置，此意味著全世界的人均能夠以數值方式，並知道他們所談論的是什麼顏色，此三刺激值後來被用來發展成一個更精確的語言，此語言可以顯示一個顏色的正確色相，彩度還有明度數值。

A . 三刺激值( TRISTIMULUS VALUES )三刺激值( X . Y. Z ) 是CIE色彩系統的三個基本值，其由來是經由三個色彩基本要素：光源、被照體及接收體的數據代表整合而來的。

藉著感光儀器對相對光譜能量的記錄，我們可以取得任何光源的代表數據，接著電腦儲存了任一光源的數值，做為往後計算色值用，如此，藉著這儲存的數值我們可以模擬被照體的照明，而不用把它放在那種數值的真正光源下。

由被照體所測得的數據，其記錄方式是以反射率百分比來對光譜中做一些點，就如前面所提，這些點通常以10 或20nm 的距離間隔來測得的。

最後一個值可能是最難求得的( 接收體)，此值是用儀器及實驗所測得的，它是用儀器量測色彩和模擬人類對色彩感知的實驗結合而成，這些值是眼睛對色彩反應的代表，即有所謂的“標準觀測者” ( STANDARD OBSERVER )，它是經由對許多人的測詴，我們得到大多數人肉眼的反應數值的代表，所有的觀察者均被要求藉著調整投射在螢幕一邊的紅、綠、藍燈的強度來比對投射在另一邊分裂的螢幕上的光帶顏色，這三個分色燈代表眼睛裡三種錐狀體的反應，這些數值被畫出並且平均之後記錄下來，這些數值被畫出並且平均之後記錄下來，此標準觀測者的實驗最初是在1931年所做的，當時用2 °視角，1964年再做時是用10 °視角，10 °視角的數值是目前廣為接納的一個標準。

相對輸出值CIE 2 °與10 °視角的光譜刺激值利用此三個色彩基本要素的數據表示，我們就可以計算三刺激值－即此三要素的乘積結果。

B . 色相( HUE )、彩度( CHROMA )、明度( LIGHTNESS )利用基本三刺激值和色度座標，就可產生一個CIE色彩空間圖，即所謂的CIE色度圖，此圖能賦予任何顏色，一個可見亦有數字的描寫，然而，很明顯地，圖中的每一個顏色並非很均等地被呈現出來，當我們用這一座標系統來參照顏色非常接近的物體的色差時，會發現許多矛盾( 不一致)，一個藍色的單位色差和綠色甚至紅色的單位色差均不一樣，數學上的塑型( MODELING )，即是為了達到一個統一的單位空間，以使得如綠色的單位色差和任何色域中的單位色差一樣，數學公式被應用在求取三刺激值，由壓縮、拉扯此座標系統，使其能成為一個三度空間，即所謂CIE L* a* b* 色彩空間，( 最早由HUNTER 在1942年研發為Lab座標)。

CIE L＊a＊b＊色彩空間這些計算的數值代表色彩空間中任何顏色的三次方敘述，L *值是表示一個顏色在明－暗度上的量值，a值等於一個顏色在紅－綠軸上的位置，而b值則是此顏色在黃－藍軸上的位置。

這個較均勻的色彩空間最大好處，即是在於相近色間的色差求值，現在綠色的單位色差和紅色或藍色的便很類似，其它以此類推。

當我們拿一個樣品的顏色和標準顏色作比較時，它們的色差數，即可以由樣品的L * a * b * 值減掉標準顏色的相對值而求得，計算L *，a *和b *差數的平方總和的平方根，即可得到總色差△E。

²²²1/2△E ab = 〔( △L * ) + ( △a * ) + ( △b * ) 〕雖然CIE L * a * b *色彩空間在決定色差上已向前跨了一大步，但在某些色彩測度方面仍嫌不足，如一些高彩度顏色及灰色等低彩度顏色，因為此L * a * b *系統是直角座標系統，而視覺的色彩感知是橢圓形的，所以當有關視覺色差可接受性容許它有誤差時，某些方面就會產生錯誤。