色彩原理通及应用

牛顿：
1704年《光学》，有了系统的色彩理论。 立足于物理学来研究色彩。

色散实验
色散实验
红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫
色散现象说明：白光实际是由各种色光组成 的，这些色光不是由棱镜创造出来的，棱镜仅仅 是把原已经存在着的各种色光加以分解而已。
歌德


立足于经验，把色彩作为一种主要产生于人体 的感觉。以诗人的眼光看待色彩。 主要贡献：色彩是艺术的组成部分之一，基于 心理学。
眼 晶体或水晶体或晶状体 球 内 房水 容 玻璃体 物
角膜、晶 体、房水 和玻璃体 构成了眼 球的屈光
（2）、视网膜
三层结构： 视细胞层：用于感光，包括锥细胞和杆细胞； 双节细胞层，负责联络作用； 节细胞层：专管传导。
视网膜三层结构示意图
彩色视觉

人眼视网膜上有大量的光敏细胞，按形状分为杆状细胞 和锥状细胞。
物体色与固有色
物体色----物体在特定光照下呈现的颜色，由它的
表面和透射光两个因素决定，物体表面都具吸收本身 颜色以外其它光的性能。 白色表面全部反射，黑色表面全部吸收 日光：白色表面（全部反射）--呈现白色 蓝色表面（吸收其他光，反射蓝光）--呈现蓝色 红色表面（吸收其他光，反射红光）--呈现红色 黑色表面（吸收全部）--呈现黑色
色彩的定义（按用途）

化学家 ：染料、颜料及其它物质等之特性。
运用范围：颜料、油漆、染料等之制造以及使用人员。


心理、生理学家： 表示观测者所意识到之意 识。 物理学家： 光学范畴中之某种现象。 运用范围：光学仪器制造业。
可见光：波长380nm到780nm（1nm＝10-9m）的电磁波。
颜色的科学定义
全色盲区
全色盲区


锥体细胞分布在视网膜的中央窝，其密度由中 间向四周逐渐减少。大约700万的锥体细胞密 集在2°视场内，超出2°视场，则既有锥体细 胞又有杆体细胞。 在要求高清晰度、高分辨力的场合，宜采用 2°视场。
色彩知觉的传输路径
2、视敏度（视力）



视力也叫视觉敏锐度或视敏度，表示眼睛辩认 物体细节和空间轮廓的能力。 视敏度与照明度有关，随着明度的增大而增大。 在光线不足的地方，视觉分辨力会迅速下降。 CIE规定，最高视敏度设为1。眼睛能感受的 光波波长为380nm～780nm。视觉生理正常 的人对光谱中波长为555nm左右的黄绿光最 敏感。
（3）、黄斑和盲点


在眼球后面的中央部分，视网膜上有一特别密 集的细胞区域，其颜色为黄色，称为黄斑区， 直径约2～3mm，黄斑区中央有一小窝，叫中 央窝，为视觉最敏锐的地方。 盲点：是神经集中的部位，但没有视觉细胞， 也就没有感光能力，称为盲点。外界物体的光 信号在视网膜上形成影像，由此处的视神经内 段向大脑传递信息。




物体色
但单色光照射有所不同： 绿色光线： 白色表面（全部反射）--呈现绿色 红色表面（全部吸收）--呈现偏黑表面色 黑色表面（全部吸收）--呈现黑色
总结

色彩学是研究色彩产生、接受及其应用规律的 科学。作为色彩学研究基础的主要是光学，其 次涉及心理物理学、生理学、心理学、美学与 艺术理论等多门学科。因此它的产生与发展有 赖于这些学科（尤其是光学）的长足进展，而 色彩学研究的成果又为这些学科提供材料，推 动它们的深入。
第三节 色彩形成的要素

Байду номын сангаас

光使万物有形有影，是产生色觉、形象知觉的 必要前提。 有色物体 眼睛 大脑
形成色彩的四个要素
彩色物体 光源
大脑
眼睛
颜色感觉形成的四要素：光源、颜色物体、人眼、大脑
一、光
只有在光的照射下，人们才能感知物体的形态与 颜色，没有光就没有颜色，光是人们感知色彩 的必要条件，色来源与光。简言之，光是色的 源泉，色是光的表现。 光是发生色彩感觉的刺激物，色彩是视觉器官感 觉的结果。
视网膜 ：杆状细胞 + 锥状细胞
杆状细胞：感光灵敏度高（暗视觉 ）， 不能分辨细节， 不能分辨色彩。 • 锥状细胞：感光灵敏度低（明视觉 ）， 能分辨细节， 能分辨色彩。
彩色视觉


杆状细胞灵敏度很高，但对彩色不敏感，人的 夜间视觉主要靠它起作用，因此，在暗处只能 看到黑白形象而无法辨别颜色。 锥状细胞既可辨别光的强弱，又可辨别颜色。 白天视觉主要由它来完成。锥体细胞又分为感 红、感蓝和感绿细胞。
歌德名言


劳动可以使我们摆脱三大灾祸：寂寞、恶习、 贫困。 人不光是靠他生来就拥有一切，而是靠他从学 习中所得到的一切来造就自己。

凡是自强不息者，最终都会成功 。
CIE 色度学体系的建立

色彩学是指建立在二十世纪表色体系和定量的 色彩调和理论上的一套色彩理论,是重要的基 础科学之一。其理论奠立者是德国化学家 W· 奥斯特瓦尔德(1855～1932)和美国画家 Ａ· 孟塞尔(1855～1918)。 H·
色彩原理及应用
08年3月
本课主要内容

色彩定义、色彩视觉理论 色彩属性 色彩混合方法 色彩情感 色彩应用 色彩再现 色彩空间及数字图像模式
参考书

1.周世生 主编. 印刷色彩学. 北京：印刷工业出版社[M]，2005年3月. 2. 徐海松编著. 颜色信息工程. 杭州：浙江大学出版社[M]，2005年12 月. 3.张明 主编.解读缤纷的色彩世界 色彩心理. 北京科学出版社2007年1月. 4.金增媛 编著. 色彩与微观世界.北京：化学工业出版社2004年8月. 5.ROY S.BERNS 编著.颜色技术原理. 北京：化学工业出版社2004年8 月. 6、颜色技术原理及其应用，科学出版社，1994 ； 7、 Colour Science, Wiley, New York , 1982 ； 8、颜色光学基础理论，山东科学技术出版社，1981 9、色度学，科学出版社，1979;
色彩的感知和本课涉及范畴
光
照射
物
透射光
眼
视神经
脑
综合
意识
物理过程
生理过程
心理过程
第二节 色彩研究的历史
自然现象 研究进程

朝夕轮回

古代
阴晴变换
四季变迁
历史研究进程
亚里士多德：色彩学理论的开拓者。 主要理论：白、黑、黄是各自独立的基 本色彩，其它色彩或介于三色之间或由 这三色混合生成。 树叶色彩变化是由树叶含水分的多少决 定的，水分愈多树叶越绿
为什么我们的生活有这么多色彩？
暖 感
冷 感
华 美
朴 素
强 烈
柔 软
厚 重
幽 香
大小与轻重
第一章

绪论
什么是色彩 色彩理论的发展历史 形成色彩的要素 颜色适应性 色的错视与幻觉 色彩视觉理论
第一节 什么是色彩
五彩斑斓
色彩与我们的生活息息相关
生活与色彩：
衣－－服装设计，……
盲，也是有的，但非常少见。
还有一种比较少见的色盲，叫做全色盲。 这样的人，眼睛里的视网膜上缺少感色细 胞，不能分辨任何色彩的颜色，他们所看 到的世界，就像黑白电视一样，只有白色、 灰色和黑色的区别。
色弱是指分辨颜色的能力差，其中最常见的是红色
弱和绿色弱。有红色弱的人，对红色光线不够敏感。
有绿色弱的人，对绿色光线不够敏感。这两种色弱，
杆状和锥状细胞的视敏度曲线
杆状细胞视觉
锥状细胞视觉
3、视野


所谓视野是指眼球固定注视一点时所看见的空 间范围。双眼视野大于单眼视野。 各种颜色的视野也大小不同：绿色视野最小， 红色较大，蓝色更大，白色最大。其原因主要 是由于感受不同波长光线的视锥细胞比较集中 于视网膜中心。

视野范围直接影响空间的感受，在测定室内空 间时，如果各围合空间的界面都在视野范围内， 空间感觉就显得小，有压抑感；实的界面多的 封闭式空间显得小，虚的界面多的开敞式空间 就显得大。
1、光的定义
中国国家标准（GB/T 5698--2001）：“光—能
对人的视觉系统产生明亮和颜色感觉的 电磁辐射，又叫可见电磁辐射。其波长 范围一般取380nm～780nm。”
1nm＝10-9m
可见光：波长380nm到780nm（1nm＝10-9m）的电磁波。
色散实验
色散现象说明：白光实际是由各种色光组成的， 这些色光不是由棱镜创造出来的，棱镜仅仅是把原 已经存在着的各种色光加以分解而已。
单色光：波长只有一个
在物质中传播的速度随波长的不同而不同，波长越 短，偏折程度越大，波长越长，偏折程度越小。
代表性波长 频率(1014Hz) (nm) 700 4.3 620 4.8 580 5.2 546 5.5 500 6.0 436 6.4 420 7.2
光色 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫
波长(nm) 780～630 630～600 600～570 570～500 500～470 470～420 420～380
对红色和绿色的分辨能力都比较差。色弱的程度，
有轻有重。重度的红、绿色弱，和红、绿色盲差不 多，分辨红、绿色，有很大困难。轻度的红、绿色 弱，能分辨红、绿两色，但略有困难。
色盲人口比例
色盲形态 红色盲 男% 1.0 女% 0.02
绿色盲
蓝黄色盲
1.1
0.002 罕见 0.003 1.0 4.9 未知
复色光：由多种单色光混合而成的光
光源：自然光源与人工光源

自己能发光的物体叫光源。可分为两种： 自然光----主要是阳光 人工光源----电灯、蜡烛等 太阳光是最主要的研究对象
二、眼睛
1、眼球的构造及各部分的主要功能
（1）、 眼睛的构造
眼 角膜和巩膜 球 壁 虹膜和脉络膜
视网膜
0.01
0.001 罕见 0.002 0.02 0.38 未知
锥体细胞单色型色觉 杆体细胞单色型色觉 红色弱 绿色弱 蓝黄色弱
我国色盲情况
我国男色盲率：4.71±0.074% 我国女色盲率：0.67±0.036% 我国色盲基因携带者的频率 ：8.98%
三、 物体


物体分为发光体和不发光体。发光体的颜色由它本身 发出的光谱所确定，如白织灯发黄和荧光灯发白，都 各自有其特定的光谱色。 不发光体的颜色与照射光的光谱和不发光体对照射光 的反射、透射特性有关。红旗反射太阳光中的红色光、 吸收其它颜色的光而呈红色；黑板能吸收全部太阳光 而呈黑色。绿叶拿到暗室的红光下成了黑色，是因为 红光没有绿光，树叶吸收了全部红光而成黑色。
视网膜的色彩区
实验：在桌子上放一张白纸，白纸中央划一个十字符号，用 一只眼睛在30～40公分处注视十字，同时将一小块红或绿色 彩纸片由白纸中心向外侧移动。这时色彩纸片先刺激视网膜 的中央区，看到红色或绿色，当纸片移到红、绿盲区就变成 灰色。如果用黄色或蓝色纸片，当纸片移到更外围的全色盲 区时也变成灰色。
食－－“色、香、味、形”
住－－建筑设计，……
行－－红绿灯，……
视觉提供的信息量大：80％，视神经对颜色 的反应最快
什么是色彩？

颜色是物体显出来的 是眼睛看出来的 是颜料画出来的 是光照出来的 ……
色彩的定义和理解


色：在汉、日、英三种语言中均表示物体及面 部呈露的刺激因素。 “音色、声色”等派生词中的“色”字仍保持 着表面样态，鉴别优劣时的感觉线索等含义。
弱(Duteranomaly) 、蓝黄色弱(Tritanomaly)
色盲是指不能分辨颜色，其中最常见的是红色
盲和绿色盲。有红色盲的人，对红色光线不敏感。 有绿色盲的人，对绿色光线不敏感。这两种色盲， 都不能正确分辨红色和绿色，他们所能看到的颜 色，只有蓝色和黄色的区别。因缺少含有蓝敏视 色素的感蓝细胞而不能正确分辨蓝色和黄色的色


颜色是光作用于人眼后所引起的一种除位置、 形态以外的视觉反应，光源、物体、眼睛与大 脑是颜色视觉产生的四大要素 。 简单的说：光源发出不同波长的光照射在物体 表面，物体选择性地反射或透射其中的部分光 谱成分进入人的眼睛，人眼将光刺激转化为神 经冲动传到大脑里的视觉中枢，由视觉中枢判 定并产生颜色感觉。
4、视觉异常

道尔顿发现色盲现象。 1875年，在瑞典拉格伦曾发生过一起惨重的 火车相撞事故——因为司机是位色盲患者，看 错了信号。
色盲种类
红色盲(Protanopia)、绿色盲(Deuteranopia) 、 蓝黄色盲(Tritanopia) 、锥体细胞单色型色觉 (Cone monochromatism) 杆体细胞色型色觉(Rod monochromatism)、红色弱(Protanomaly)、绿色