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1、色彩学第一章概述第1页，共47页，编辑于2022年，星期二色彩学色彩学 第第0章章 色彩概论色彩概论第2页，共47页，编辑于2022年，星期二概述概述色彩n在信息社会中，人们是通过各种感觉器官来获取信息的。科学研究表明，在人们接受的信息中，80%以上的信息来自视觉器官，而色彩是给人的第一视觉印象。在观察物体时，人的视觉神经首先对色彩反映最快，其次是形状和空间位置，最后才是物体表面的细微层次。所以在实用美术中常有“远看色彩近看花、先看颜色后看花、七分颜色三分花”的说法。n色彩是艺术，色彩是生命，色彩是享受，色彩是科学，一个没有色彩的世界是死亡的世界。第3页，共47页，编辑于2022年，星期二概述
2、概述色彩n物体色的可变性研究n同样一个物体是否在任何情况下都会呈现出相同的颜色呢，为什么？否。n从物理学的角度分析,物体本身并没有某种固定不变的色彩,形成物体色的主要因素取决于光照及物体对光照的吸收、反射、透射现象,另外决定物体色性质的还有物体的分子结构、物体的性质、光线的性质、物体表面特征、观者当时的心情因素等,但光源色是决定物体色形成的第一要素。一般情况下,物体色的形成都是指以日光光源即全色光(白光色)为前提的,否则,物体色的显现就会非常不同。例如,红旗在日光下显红色,在红色光中会显更红的红色,在黄色光下会显橙色,在蓝色光下会呈显出紫色,而在绿色光下则会显出黑灰的颜色来,这是因为红色表面由
3、于没有红色光可以反射而又把绿色的技照光吸收掉,因此红色在绿光的照射下呈黑灰色了。又如,白纸的表面,若拿红光去照,便反射红光而呈红色;若照以蓝光,则呈蓝色;若照以黄光;则呈黄色;若照以全色光(白光)则会是白色。这是由于白纸平均地反射各色光的缘故。n结论：色彩不是一种实体。第4页，共47页，编辑于2022年，星期二概述概述色彩与生活n色彩是一种视觉感受，客观世界通过人的视觉器官形成信息，使人们对它产生认识。所以，视觉是人类认识世界的开端。来自外界的一切视觉形象，如物体的形状、空间、位置以及它们的界限和区别都由色彩和明暗关系来反映。因此，色彩在人们的社会活动中具有十分重要的意义。n人类长期生活在色彩
4、环境中，逐步对色彩发生兴趣，并产生了对色彩的审美意识。因此，有史以来人们就以美术、宗教、文学、哲学、音乐以及诗歌等形式，用直接或间接的方法来赞美色彩，称颂色彩的美感以及色彩的哲理作用。在建筑、雕塑、绘画、工艺领域都能直观地表现出色彩的美感，是人们欣赏色彩美的直接手段，其中尤以美术及宗教的方法最为普遍，使色彩美学广泛流传到世界各地。第5页，共47页，编辑于2022年，星期二概述概述色彩与生活n色彩通过文学、哲学、音乐、诗歌等形式的传播也是相当广泛的，是人们间接欣赏色彩美感的主要方法，音韵可以促进通感作用，深入体验色彩的意境，使人们陶醉在美丽的世界里；诗文能使人产生联想，享受色彩的各种感受，沉浸在
5、统一的感情境界中。例如，“日出江花红胜火，春来江水绿如蓝”、“两个黄鹂鸣翠柳，一行白鹭上青天”等等传唱已久的诗句所表现的意境，都是作者运用了色彩视觉的特殊作用，以及它们的审美特征，使诗句更能表达出作者的思想感情，也更有助于人们对诗意的理解和分析。n色彩既是一种感受，又是一种信息。在我们生活的这个多姿多彩的世界里，所有的物体都具有自己的色彩，尤其树木和花草，色彩随四季变化。因此，春秋的更换及寒暑的不同，除皮肤可感觉外，自然界还会用美丽的色彩来告诉人们。第6页，共47页，编辑于2022年，星期二概述概述色彩与生活（花朵）第7页，共47页，编辑于2022年，星期二概述概述色彩与生活（广告）第8页，共
6、47页，编辑于2022年，星期二概述概述色彩与生活（动漫）第9页，共47页，编辑于2022年，星期二概述概述色彩与生活（衣）n衣与色彩的关系n在衣着上，人们对色彩审美的节奏特别快速，变化日新月异，从而形成服装流行色，反映了人们对色彩的审美爱好和意向。黑、白色是永远的流行色。第10页，共47页，编辑于2022年，星期二概述概述色彩与生活（衣）n喜欢赶潮流的同学在穿衣服饰上也都会很注意颜色的搭配，肤色白的人，什么样的颜色穿在身上都会很靓，但是肤色黑的同学，穿衣服就会很讲究颜色，比如不能穿大红色，草绿色。鲁迅先生也讲过，脚长的女人一定要穿黑鞋子，脚短的一定要穿白鞋子，因为白色具有扩张性而黑色具有收缩
7、感。俗话说：“若要俏，就穿皂”。肥胖人不要穿浅色衣服也是这个道理。第11页，共47页，编辑于2022年，星期二概述概述色彩与生活（食）n色香味俱全，用颜色诱惑你的胃！第12页，共47页，编辑于2022年，星期二概述概述色彩与生活（住）n住，家庭装潢，要注意色彩对人造成的心理影响，色彩对人会产生冷暖、软硬、远近、轻重等感受，由色彩可以产生种种联想。例如，从红色联想到火焰，蓝色联想到大海，这种联想便产生了明确的概念，使人对不同的色彩产生不同的感觉。蓝色给人放松的感觉，这就是为什么教室里面的窗帘要用蓝色的原因了。第13页，共47页，编辑于2022年，星期二概述概述色彩与生活（行）n行。注意汽车上、街
8、道上，以及广告牌等的色彩搭配。第14页，共47页，编辑于2022年，星期二印刷色彩研究的对象印刷色彩研究的对象 n色彩是科学，在医药、涂料、印染、印刷、信息传播等领域都需要通过色彩来描述色彩的变化规律，以及对颜色进行评价、测量和标定，以便能正确的表现人们所需要的颜色。n印刷品不仅要有使用价值，还要有鲜明的观赏性。就现在我们在超市里面常见的包装品来看，一般的烟、酒、食品（比如马上就要过中秋节了，月饼都有非常漂亮的包装，观赏价值特别高），一般的包装品不仅要起到保护被包装品不易被损坏以外，都特别强调包装的艺术观赏性。第15页，共47页，编辑于2022年，星期二课程学习内容课程学习内容n色彩视觉的基本
9、概念n色彩视觉形成的原理、方法n色彩视觉的基本特征n色彩视觉的表示方法、测量方法n色彩视觉复制中各环节颜色的传递及管理等。第16页，共47页，编辑于2022年，星期二第一章第一章 光与色光与色第一节第一节 光的性质光的性质第17页，共47页，编辑于2022年，星期二1 1 光的性质光的性质n色彩和色觉色彩和色觉n光的性质光的性质n光的色散光的色散第18页，共47页，编辑于2022年，星期二n场景模拟n在黑夜中，我们可以靠触觉去了解物体的形状，但是却不能知道物体的颜色，比如一朵花，在黑夜中我们能闻到花香，却不能看到花的绚烂的色彩。而在白天光照的情况下，我们就可以赏花，品花，感受花的烂漫。n为什么
10、在正常的环境中我们能知道物体的颜色？第19页，共47页，编辑于2022年，星期二1.色彩和色觉色彩和色觉n众所周知,我们所见到的大部分物体是不发光的,如果在黑暗的夜里,或者说是在没有光照的条件下,这些物体是不能被人们看见的,更不可能知道它们各是什么颜色。人们之所以能看见色彩,是因为来自发光光源,如太阳、电灯光、烛光、火光等;或是发光光源的反射光,即发光光源照射在非发光物体上所反射的光,如月亮、建筑墙面、地面等,再散射到被观察物体上所致。由此可见,光和色是分不开的,光是色的先决条件,反映到人们视觉中的色彩其实是一种光色感觉。n结论：有光才有色第20页，共47页，编辑于2022年，星期二n色彩是人
11、对眼睛视网膜接收到的光作出反应,在大脑中产生的某种感觉。n盲人有色彩感觉吗？没有大脑意识的人有色彩感觉吗？n结论：产生色彩需眼睛、大脑。没有物体，会有颜色吗？结论：产生色彩需物体。第21页，共47页，编辑于2022年，星期二色彩要素与定义色彩要素与定义 人的色彩感觉信息传输途径是光源、物体、眼睛和大脑，也就是人们色彩感觉形成的四大要素。美国光学学会（Optical Society of America）的色度学委员会曾经把颜色定义为：颜色是除了空间的和时间的不均匀性以外的光的一种特性，即光的辐射能刺激视网膜而引起观察者通过视觉而获得的景象。第22页，共47页，编辑于2022年，星期二n色觉简单
12、来讲就是色彩感觉，是人的颜色视觉特性。色觉是受大脑支配的一种感觉机能，是人类认识颜色和辨别颜色的能力。色彩是与人的感觉（外界的刺激）和人的知觉（记忆、联想、对比）联系在一起的。色彩感觉总是存在于色彩知觉之中，很少有孤立的色彩感觉存在。所以说色觉并不是客观存在的，它不仅与物体本身的颜色特性有关，而且还受时间、空间、周围环境的影响。第23页，共47页，编辑于2022年，星期二2.光的性质光的性质光的定义 众所周知，宇宙之间存在着电磁波，迄今为止发现的最短的电磁波是10-12nm，最长的波长是108nm，nm表示纳米，1纳米=10-9m。n电磁波的分布及命名如下图所示：第24页，共47页，编辑于20
13、22年，星期二n光是能量的一种形式,是一种电磁辐射能。我们肉眼所能看的光线称为可见光。可见光的振幅大小产生明暗的变化,光波的长短产生光色的区别。n光波长在380780纳米之间的为可见光,即用三棱镜分解太阳光形成的光谱,红色光的波长最长,紫色光的波长最短,相应地在色彩中,红色传递的讯息最远,而紫色传递的讯息最近。因此波长在380纳米以外,可使人体皮肤变黑的光线称之为紫外线,波长在780纳米以外,能产生热量的光线称之为红外线。另外,在不可见光中还有可以透过物体(金属除外)的X光线、迦玛线、有辐射作用的电磁波等其他射线,这些都是肉眼看不见的光,要通过仪器才能观测。可见光谱第25页，共47页，编辑于2
14、022年，星期二光的性质n1、光的波动性。光以横波的形式进行传播，其速度是每秒30万千米。光具有绕射、折射、反射、散射等波动性n2、光的量子性，由普朗克提出。光是以c速度运动的粒子流，称为光子，（看上去是光，实际上是由一组一组的光子组成的），每一个光子都有一定的能量，其公式为：Ehn 式中h是一个常数，为普朗克恒量（6.62410-27尔格秒）。表示光的频率（=c/）c表示光速，为3108m/sec，表示波长。则公式为：Ehc，称普朗克光量子能量公式。n波长越短，频率就越高，光子的能量就越大，紫外线波长短，红外线波长长，所以紫外线的能量比红外线的能量要大。第26页，共47页，编辑于2022年，
15、星期二3.光的色散光的色散n我们生活在一个五光十色、色彩缤纷的世界中,各种物体、烟火、彩色电视的画面、天空和落日等都呈现出不同的色彩,光怎么会有不同的颜色呢?第27页，共47页，编辑于2022年，星期二n在可见光谱范围内，不同波长的辐射能引起人的不同颜色感觉，这在1666年英国科学家牛顿的三棱镜分析日光实验中已得到证实。n牛顿发现，当太阳光通过一个三棱镜后再投射到一块白色的屏幕上时，白色的太阳光变成有如雨后彩虹一样的光带。光带颜色的变化是逐渐过渡的，但有些部分的变化显著，颜色差别较大，由上而下呈红、橙、黄、绿、青、蓝和紫七色排列（见右上图）n反过来，如果在光线分散的途中加一块凸透镜,使分散的光
16、线集中,集中的一点又成为白色光。棱镜白光光的色散示意图第28页，共47页，编辑于2022年，星期二n日光中含有不同波长的辐射能，当他们混合在一起并同时刺激人眼时，形成白色的感觉，而当白色的日光通过三棱镜时，因日光种不同波长光的折射系数不同，折射后投射在白屏幕上的位置也不同，从而形成色光带。n这种白光被分解成各种色光的现象称为“色散”。n白光色散后按波长顺序排列而成的彩色光带称为“可见光谱”。n图中色散光谱的位置离开了白光投射方向而偏向棱镜的底侧。其中，紫色折射系数最大，偏离最大；红色折射系数最小，偏离最小。n色散光谱中，每一种颜色只有一种波长。这种只含有一种波长而不能再分解的光称为“单色光”，
17、也称为“光谱色”。也可以让三棱镜折射出来的一种色彩的光再经过三棱镜,它不能再发生色散,称这种色光单色光。n由单色光混合而成的光称为“复合光”。白光就是一种复色光，大自然中的太阳光、火光，以及人造光源荧光灯等发出的光都是复合光。n一个颜色的光可以是单色光，也可以是复合光。第29页，共47页，编辑于2022年，星期二 太阳光谱中波长与光色的关系光色光色波长（波长（nm）主波长主波长红红780-630780-630700700橙橙630-600630-600620620黄黄600-570600-570580580绿绿570-500570-500550550青青500-470500-470500500
18、蓝蓝470-420470-420470470紫紫420-380420-380420420第30页，共47页，编辑于2022年，星期二第一章第一章 光与色光与色第二节第二节 光的性质光的性质第31页，共47页，编辑于2022年，星期二1.1.光谱功率（能量）分布光谱功率（能量）分布n光光谱谱功功率率（能能量量）分分布布：指光源的光谱辐射功率（能量）按波长的分布。n绝绝对对光光谱谱功功率率分分布布曲曲线线：以波长为横坐标而以光源辐射的各种波长光能量绝对值为纵坐标所作的曲线。n相相对对光光谱谱功功率率分分布布曲曲线线：令光谱分布能量的最大值为“1”，将光源辐射光谱的其他各种波长的能量与之比较，作归一
19、化处理以后，使辐射功率仅在规定的范围内变化。n相相对对光光谱谱功功率率分分布布：用任意值表示的光谱功率分布n光源的相对光谱辐射功率（能量）决定了光源的颜色特性或者说光源颜色特性取决于在发出的光线中不同波长的相对能量比例。白炽灯的相对光谱功率分布曲线连续光谱相对辐射分布曲线线状光谱相对辐射分布曲线第32页，共47页，编辑于2022年，星期二n 知道了光源的相对光谱能量分布，就知道了光源的颜色特性。反过来说，光源的颜色特性，取决于在发出的光线中，不同波长上的相对能量比例。n 从右中可以看到：正午的日光有较高的辐射能，它除在蓝紫色波段能量较低外，在其余波段能量分布均较均匀，基本上是无色或白色的。第3
20、3页，共47页，编辑于2022年，星期二n荧光灯光源在405nm、430nm、540nm和580nm出现四个线状带谱，峰值在615nm，而后在长波段（深红）处能量下降。n这表明荧光光源在绿色波段有较高的辐射能，而 在 红 色 波 段（650nm700nm）辐射能减弱。第34页，共47页，编辑于2022年，星期二n对比之下，白炽灯光源，它在短波蓝色波段，辐射能比荧光光源低，而在长波红色区间，有相对高的能量。因此，白炽灯光源，总带有黄红色。n红宝石激光器发出的光，其能量完全集中在一个很窄的波段内，大约为694nm，看起来是典型的深红色。在颜色测量计算中，为了使其测量结果标准化，就要采用CIE标准光
21、源（如A、B、C、D65等）。CIE标准光源将在以后介绍。第35页，共47页，编辑于2022年，星期二2.2.色温色温黑体黑体的概念的概念n黑体：黑体：在任何温度下能完全吸收照射其上辐射能的物体。在任何温度下能完全吸收照射其上辐射能的物体。n对于一定温度的黑体，必须有一定的光谱分布功率对应，一定的光谱分布又对应一定的颜色。色温：色温：人们将一黑体加热到不同温度所发出的光色来人们将一黑体加热到不同温度所发出的光色来表达一个光源的颜色，叫做一个光源的颜色温度，简表达一个光源的颜色，叫做一个光源的颜色温度，简称色温。称色温。第36页，共47页，编辑于2022年，星期二色温色温色温色温的概念的概念n
22、例如：光源的颜色与黑体加热到6500K所发出的光色相同，则此光源的色温就是6500K。色温常用等热力温标表示，也就是常说的“开尔文”（符号K）。用以计算光线颜色成分的方法，是19世纪末由英国物理学家洛德.开尔文所创立的，他制定出了一整套色温计算法，而其具体测定的标准是基于以一黑体辐射器所发出来的波长。第37页，共47页，编辑于2022年，星期二n实际参考：色光科学家测定夏至的陆地和海滨两区域正午时分的日光色温为5000K和5500K；蜡烛色温一般在1800K,白炽灯在3000K（相当于早晨和黄昏）,晴天为5200K,阳光直射下5000K,阴天下6500-9000K,深蓝的天空可以到20000K
23、或以上 第38页，共47页，编辑于2022年，星期二3.3.标准标准照明体照明体和和标准标准光源光源n标标准准照照明明体体:指特定的光谱功率分布，这一光谱功率分布不要求必须由一个光源直接提供，也不一定能用光源来实现。n标准光源：标准光源：是实现标准照明体的相对光谱功率分布的光源。n照明体与光源的区别照明体与光源的区别:n照明体指特定的光谱功率分布，不是具体发光体，光源是具有一定光谱功率分布的具体发光体。n照明体是概念上的光源，它可以有光源匹配，并不一定可以用光源匹配出来。第39页，共47页，编辑于2022年，星期二CIECIE（国际照明委员会）国际照明委员会）标准照明体标准照明体 标准照明体A
24、：绝对温度大约为2856K完全辐射体的光。标准照明体B：代表相关色温大约为4874K的直接阳光 标准照明体C：代表相关色温大约为6774K的平均日光。标准照明体D65：代表相关色温为6504K的日光 标准照明体D：代表标准照明体D65 以外的日光叫做典型日光（或重组日光）n 第40页，共47页，编辑于2022年，星期二标准光源标准光源n标准光源A：色温2856K的充气钨丝灯。n标准光源B：以A光源加一组特定的戴维斯吉伯逊液体滤光器，以产生相关色温为4874K的辐射。n标准光源C：以A光源加一组特定的戴维斯吉伯逊液体滤光器，以产生相关色温为6774K的辐射。第41页，共47页，编辑于2022年，
25、星期二4.4.光源的显色性光源的显色性na a光源的颜色光源的颜色n色表：人的眼睛直接观察光源时所看到的颜色。n光源的显色性：光源照射到物体上所产生的客观效果。nb b光源的显色性光源的显色性n光源的显色性：是指与参照标准照明体相比较某一光源对物体颜色外表所产生的效果。n按CIE规定：普朗克辐射体为低色温光源的参照标准，标准照明体D为高色温光源的参照标准。n光源的显色指数：是评价某种光源照明效果好坏的主要指数，是指光源的显色性接近参照照明体的程度。n白炽灯和日光是显色性最好的光源白炽灯和日光是显色性最好的光源 第42页，共47页，编辑于2022年，星期二n 在定量研究中我们发现，某种光源所发出
26、的光，可以通过红、绿、蓝三种单色光按不同比例混合匹配产生。这种用来匹配某一特定光源所需要的红、绿、蓝三原色的量叫做该光源三刺激值。光源的红、绿、蓝三刺激值分别用X、Y、Z来表示。5.光源三刺激值光源三刺激值第43页，共47页，编辑于2022年，星期二第一章第一章 光与色光与色第三节第三节 物体的呈色机制物体的呈色机制第44页，共47页，编辑于2022年，星期二3 3 光与色的关系光与色的关系物体的呈色机制物体的呈色机制n通常以吸收成色方式呈现颜色的物体都具有三种主要光学特性：吸收、反射、透射。n一物体的呈色机制n1 彩色与选择性吸收：n（1）选择性吸收：当白光照射在物体上，物体对一部分波长的光
27、吸收多，对另一部分的光吸收少，这种吸收称为选择性吸收。n（2）产生彩色的根本原因：物体对光的选择性吸收具有选择性吸收能力的物体在白光照射下，反射光（或透射光）对人眼中三种感色细胞的刺激不再相等，所以给人以彩色的感觉。第45页，共47页，编辑于2022年，星期二物体的呈色机制物体的呈色机制彩色与选择性吸收彩色与选择性吸收n（3）透明体呈色原理：如油墨n透射率=透射光通量/入射光通量n透明体的颜色由它本身经过选择性吸收之后，透过去的色光决定。n（4）不透明体呈色原理：如印刷品n不透明体的颜色由它本身经过选择性吸收之后反射出的色决定。n综上所述：物体所呈现的颜色是由入射光中减去被吸收色光后反射或透射色光的颜色决定。第46页，共47页，编辑于2022年，星期二3 3 光与色的关系光与色的关系n2 消色与非选择性吸收n（1）定义：n消色：随着吸收比例不同，物体在日光下呈现从白色各种灰色到黑色的一系列颜色。n消色物体：呈现消色的物体n非选择性吸收：当白光照射天某些物体上如果物体对各种不同波长的光等比例吸收，这种吸收就称为非选择性吸收。n（2）呈色情况n在分析物体的呈色情况时，常使用光的反射比来定量地描述消色。第47页，共47页，编辑于2022年，星期二