第二章色度学

第二章色度学
§1概论：色度学的基本问题
§1-1 颜色学是多学科的交叉。

（1）颜色是光学现象：光源、光谱、辐射、反射、透射。

----物理学（2）颜色是视觉现象：生理学和心理学
（3）颜料与染料：物理化学
（4）颜色与艺术:：美学、设计、流行色等（5）颜色与环境：管理技术、行为科学、（6）颜色与历史、政治、民族、宗教等。

有关颜色的许多问题不可能以严格的科学方法来解决，
色彩史年表
§1-2 色度学及其基本问题：
色度学是关于颜色的定量与度量的科学，基本问题：
（1）颜色的定义
（2）颜色知觉，颜色视觉理论。

（3）颜色知觉的量化：颜色刺激值的计算。

（4）颜色的测量及色差的测量
（5）光源问题
（6）颜色的复现颜色匹配理论
（7）颜色的的排列颜色空间，色序系统。

（8）应用问题
§1-3
部分颜色的术语：
心理学概念：
（1）颜色的定义：（讨论）
目视知觉的一种属性，凭借这种属性一个观察者能够识别两个同样大小，同样形状、同样结构的视场之间的差别。

（2）颜色的三个属性：色调、明度（亮度）、饱和度（心理学的概念）色调：目视知觉的一种属性，给出颜色的名称：红、黄、绿、蓝等
明度：非自发光体黑白、或完全透明到完全不透明的划分。

亮度：自发光体亮暗程度的划分。

饱和度：纯色在总的色知觉中的比例。

彩度：春彩色的量，随明度的增加提高。

心理物理学概念：
（1）颜色：目视刺激的一种特征，凭借这种特征一个观察者能够识别两个同样大小，同样形状、同样结构的视场之间的差别。

这种差别由光刺
激的光谱成分之间的差别所引起，
（2）色刺激：进入人眼引起彩色或非彩色感觉的可见光辐射〉
（3）原色：用以混合产生其他各种颜色的基本色，其本身不能互相混合长生（一般取红绿蓝）
（4）光源色：有光源发射的可见光的颜色
（5）物体色：光被物体反射或透射的颜色。

（6）互补色：两种颜色混合产生非彩色的灰色。

§2 颜色视觉现象与颜色视觉理论：
§2-1 颜色视觉现象（常见）
（1）三原色与颜色混合现象：用红绿蓝三色相加混合可以引起人眼的各种不同的彩色知觉。

（2）色对比现象：时序对比：产生补色负后像。

同时对比：互相增加饱和度。

边沿处产生补色像
（3）色适应：（色记忆）
（4）色盲：红绿色盲、黄蓝色盲。

§2-2 颜色视觉理论：
1、三色学说：在三原色颜色混合现象的实验基础上提出,1807年有英国物
理学家（医学家）杨（T、yong）提出后来（1860？1867？）有德国生理、
物理学家亥姆霍兹（H、L、F、von Helmholtz）完善形成,主要论点：人眼视网膜上存在三种感色细胞，即有感红细胞，感绿细胞，感蓝细胞，分别对红光、绿光、蓝光敏感。

三种细胞对对不同强度的三色刺激，反映程度也不同，产生各种不同的颜色知觉。

优点：能够说明颜色混合规律。

彩色印刷，彩色电视、彩色摄影建立在三色学说基础上。

缺点：不能解释色盲：…….（应该有三种色盲，色盲无法感知灰色，红绿色盲无黄色感觉等都是错的）
2、对立学说（颉抗学说）（四色学说）
德国赫林（E。

Hering）1878年提出：依据：颜色现象总是以红-绿、黄-蓝、黑-白成对关系发生。

主要论点：视网膜中存有三对视素：黑-白视素、红-绿视素和黄-蓝视素，在光刺激情况下这三对视素发生建设和破坏两种对立过程：白光刺激视破坏过程，产生“白色”感觉，无光刺激是建立过程，产生年“黑色”感觉，同样红色是破坏过程，绿色是建立过程，黄色是破坏过程，蓝色是建立过程。

优点：能很好的解释色盲
能解释色适应和色对比现象
缺点：不能说明三原色混合现象。

3、阶段学说：
依据：近三十年实验技术表明：（1）视网膜中确实存在三种感色锥体细胞，能够分别对三种色光敏感，并每一种细胞都对光刺激又明暗感觉，符合颜色相加混合规律
（2）在神经兴奋得传导过程中，三种反应有重新组合成三对对立的反应信号，符合赫林的对抗学说，
由此阶段学说认为：人的颜色视觉过程可以分成几个阶段，第一阶段是信号接收阶段，符合三色学说；第二阶段是传导阶段，符合四色对抗学说，第三阶段是大脑的知觉过程（如下图）
这样两个似乎对立的学说经过一个世纪的发展统一了起来，比较满意的说明了颜色视觉现象。

需要说明的是颜色视觉机理的研究远没有结束。

有许多新的现象需要解释，如杆体细胞在明视觉情况下的作用。

§3颜色匹配
§3-1颜色匹配定义和方法
颜色匹配的定义：两个视场的颜色在视觉上相等。

颜色匹配的方法：
（1）光谱匹配：不同光谱成分的混合（调节光源的发射光谱、物质的吸收与反射光谱。

（2）时许混合：用色转盘，调节转盘上颜色块的面积。

（3）空间混合：调节不同色颗粒的比例。

其基础是光谱的混合，后两种混合方法是利用了人眼的视觉特性。

§3-2格拉斯曼定律
（1）人眼只能分辨出颜色的三种变化：明度、色度、饱和度
（2）在有几个成分组成的混合色中，如果一个成分连续变化，则混合色的成分也连续变化。

由此导出：
补色律：如果两个补色成分以适当混合产生灰色或白色，以其它比例混合产生近似于比重较大的颜色的非饱和色。

中间色律：如果两个非补色成分混合，便产生中间色，其色调云饱和度随这两种颜色的相对数量的不同而变化。

（3）颜色外貌相同的个光，不管他们的光谱组成是否一样，在颜色混合中具
有相同的效果。

颜色的代替律: 感觉上相同的颜色在颜色混合中可以互相代替
①如果
A=B，C=D
则A+C=B+D
②如果A=B
则nA=nB
（4）亮度相加定律：混合色的亮度等于参与混合的个颜色的亮度的总和。

（颜色的加法混合，不适用于染料的混合）
格拉斯曼定律是颜色混合现象的总结与描述。

§3-3颜色匹配方程
如果（C）为待匹配的目标色
（R）（G）（B）为三原色
C R G B目标色及三原色的量，
当用三原色混合实现与颜色（C）的匹配时有
（C）=R（R）+G（G）+B（B）
此式即为颜色匹配方程。

根据颜色方程任何一种颜色可以用匹配该颜色的三原色的量来表示，
匹配该颜色所需要三原色的数量——颜色的三刺激值
这就是将颜色“量化”的思想
方法何在？
有以下问题需要解决：
（1）怎样选定三原色？
（2）怎样确定三原色的单位量？
（3）怎样确定任何一种颜色的三刺激值，是否比必需做匹配实验？（4）怎样利用颜色的光谱构成确定颜色的三刺激值？
§4 CIE标准色度学系统。