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1、1Zhang xiuxin 第二讲:颜的基本概念与光环境质量 评价2本讲的主要内容:2.1、光环境质量评价2.1.1 影响视度的五项因素2.1.2光环境质量的评价标准 2.2、颜2.2.1 颜的基本特性2.2.2 颜的定量2.2.3 光源的颜32.1 光环境质量评价一个优良的光环境,应能充分发挥人的视觉功效,使人轻 松、安全、有效地完成视觉作业,同时又在视觉和心理上 感到舒适满意。2.1.1 影响视度的五项因素视度:看物体的清晰程度。 (1)亮度:人能看见的最低和最高亮度为10-6 106 cd/m2最令人满意的照度在15003000 Ix之间。亮度太大超出人眼 的适应范围,易引起眼疲劳。(2
2、)物件的相对尺寸:物体的尺寸d,眼睛到物件的距离 l 都影响人们观看物件的视度。4视角():物体的大小(或其中某细部的大小)对眼 睛形成的张角。=3440 d/ l (单位:分,或 ) 视视力(视觉视觉 敏锐锐度):其值值等于刚刚能分辨的视视角的倒 数。用V来表示 V=1/min医学上常用“C”兰道尔环或“E”形视标来检验人的视力。5(3)对比感受性(对比敏感性)任何视觉目标都有它的背景,如,看书时白纸是黑字的背 景,而桌子又是书本的背景,目标和背景之间在亮度和颜 上的差异,是人们在视觉上能认知世界万物的基本条件 。亮度对比,是视野中目标和背景的亮度差与背景亮度(或 目标)之比。符号为C C
3、= |Lt Lb |/Lb = |L|/ Lb对对于均匀照明的无光泽泽的背景和目标标,亮度对对比可用光 反射比表示。C = |t - b|/ b一般面积较小的为目标,面积 较大的部位做背景。6(4)识别时间眼睛观看物体时,只有当物体发出足够的光能,形成一定 的刺激,才能产生视觉感觉。符合:亮度时间=常数 (邦森罗斯科定律) 在进行光环境设计中,应注意人的“适应”现象。当环境 亮度变化过大时,应考虑在期间设置必要的过渡空间,使 人眼有足够的适应时间。 (5)避免眩光眩光就是在视野中由于亮度的分布或范围不适宜,或在空 间或时间上存在着极端的亮度对比,以致引起不舒服和降低物 体可见度的视觉条件。根据
4、眩光对视觉的影响的程度可分为:失能眩光(降低视功效 和可见度)和不舒服眩光(引起不舒服的感觉)。7根据眩光的形成过程,眩光可分为直接眩光和反射眩光:直接眩光:是由视野中的高亮度的或未曾充分遮蔽的光源所 产生的。反射眩光:是由视野中的光泽表面的反射所产生的。反射眩 光往往难以避开,故比直接眩光更为讨厌。消除或减轻直接眩光的措施:a)限制光源亮度 (增大面积,降低亮度)如加灯罩等。b)增加眩光源的背景亮度,减少二者之间的亮度对比。如书 和浅的桌面,亮度对比小,有利于视觉工作。c)减少形成眩光的光源的视看面积,既减少眩光源对观测者 眼睛形成的立体角。d)尽可能增大眩光源的仰角。消除或减轻直接眩光的措
5、施:8限制范围:由45至限制 眩光临界角 范围内的亮度 。是观察点同 最远处灯具的 连线与下垂线 间的角度,最 大值为85。 9尽可能增大眩光源的仰角。当 眩光源的仰角小于27时,眩光 影响就很显著,大于45时,其 影响就大大减少。10a)尽量使视觉作业的表面为无光泽表面,以减弱镜面反射而 形成的反射眩光。(黑漆面改为灰毛面)b)使视觉作业避开和远离照明光源同人眼形成的镜面反射区 域;(反射的眩光最好大于27仰角以上)c)使用发光表面面积大、亮度低的光源;d)使引起镜面反射的光源形成的照度在总照度中所占比例减 少,从而减少反射眩光的影响。(不可避免的眩光源可想法降 低其照度、亮度,)减少反射眩
6、光的措施:112.1.2光环境质量的评价标准 (一)适当的照度水平确定照度水平要综合考虑视觉功效、舒适感与经济、节能 灯因素。 在没有专门规定工作位置的情况下,通常以假想的水平工作面 照度作为设计标准。对于站立的工作人员水平面距地0.9m; 对 于坐着的人是0.75m(或0.8m)。在着手进行光环境设计时,遇到的第一个问题是确定实际标 准。 评价一个光环境的质量好坏,用户的意见和反映很重要 ,但往往在事先提不出具体的物理指标作为设计依据。为了 具有人对光环境的主观评价与客观的物理指标的对应关系, 现讨论优良光环境的基本要素和评价方法:优良光环境的基本要素和评价方法共有五项:12在照度标准中以1
7、.5左右的等比级数划分照度等级,而不是采用等差级数 。例如,CIE建议的照度等级为20305075100200 30075010001500200030005000等等。131415本标准 适用于 城市新 建、扩 建和改 建的道 路。16(二)舒适的亮度比 :在作业房间中,作业近邻环境的亮度应当尽可能低于作业本 身亮度,但最好不低于作业亮度的1/3,而周围视野(顶棚、墙 、窗)的平均亮度,应尽可能不低于作业亮度的1/10,灯和白 天的窗亮度,应控制在作业亮度的40倍以内。 (三)宜人的光,良好的显性 光源表的选择取决于光环境所要形成的气氛,比如,照度 水平低的“暖”灯光(低温)接近日暮黄昏的情
8、调,能在室 内创造亲切轻松的气氛;而希望紧张、活跃、精神振奋的进行 工作的房间,易于采用“冷”灯光(高温),提供较高照度 。 (四)避免眩光干扰 (五)正确的投光方向与完美的造型立体感 1、照度矢量与标量之比2、平均柱面照度于水平面照度之比3、垂直照度与水平面照度之比 172.2 颜颜同光一样,是构成光环境的要素,对人的生理和心 理活动产生作用,影响人的工作效率。2.2.1 颜的基本特 性(1)颜的形成颜来源于光。可见光包含的不同 波长单辐射在视觉 上反映出不同的颜 。18从颜的显现方式上,颜可分为光源和物体光源:光源就是能发光的物理辐射体,如灯、太阳、天空、 发光的物面等。光源辐射多个单光对
9、应的辐射能量不同 ,引起的颜视觉不同。辐射能量集中于光短波部分的 光会引起蓝的视觉,如天空光蓝(冷)。辐射能量 集中于光长波部分的光会引起红的视觉,如太阳光红 黄(暖)。物体光被物体反射或透射后的颜。物体不仅与光源的光 谱能量分布有关,而且与物体表面的光谱反射比或透射比分 布有关。如一张红纸,用白光和绿光(单光)照射,其反 射光(人的视感觉)不同。19(2)颜的分类和属性颜分为无彩和有彩两大类: 无彩:黑 灰 白三。当物体表面的光反射比在80 90%以上时,物体为白;反射比均在4%以下时,物体为 黑。有彩:指黑白灰以外的颜。有彩的表观颜有三种独立的属性,即调、明度、彩度调:各种单光在白背景下呈
10、现的颜,就是 光谱的调。明度:指颜相对明暗的特性。反射比大的颜明 度高,反之明度低。彩度:指彩的纯洁性。单光彩度最高,掺入白 光成分愈多,彩度愈低。2021(3)颜的混合 -颜混合分为两种:一)加法光源的颜光的相加混合(光的混合)人眼能够感知和辨认的每一种颜,都能用红、绿、蓝三种颜 匹配出来。红、绿、蓝无论哪一种都不能有其他两种颜混 合产生。故红、绿、蓝称为三原(加法). 其规律:1)两种颜按比例混合产生白或灰,这两种颜称为 互补。如黄和篮、红和青。2)非互补的两种颜混合,可产生中间,调偏向于 比重大的颜。3)表观颜相同的光,不管其光谱组成是否相同,光的颜 均可相加混合,视觉上是等同的。4)各
11、颜光组成的混合的亮度,是各颜光亮度的总和 。2722颜光的相加混合应用于不同类型光源的混合照明,舞台照明,彩 电视的颜合成等方面。二)减法物体的颜光的减法混合(颜料的混合)彩涂料对于光的选择反射是颜相减的过程,深红的颜料 吸收了白光中大量的篮和绿,只反射红,即是从入射光中减 掉了篮和绿;一块黄的滤光片,由于减掉了篮,透过红和 绿,红和绿混合呈黄。颜减法混合中三原:青、品红、黄。分别是加法三原红 、绿、蓝的补。23彩涂料对于光的选择反射是颜相减的过程减掉过多的蓝绿光,反射多红光,呈暖 调 24减掉过多的红光,反射蓝绿光, 呈冷调252.2.2 颜的定量日常生活中人们习惯用自然界的景物来描述颜,如
12、桃 红、苹果绿、孔雀蓝等。这种叫法不能正确表达颜特 征和说明颜之间的细微差别,随着彩在工程技术中 的广泛应用,为了精确的规定颜,要建立定量的表 系统。目前国际上使用较普遍的表系统有:孟塞尔表系统和CIE1931标准度系统。它们不但用符号和数字规定了千、万个颜品种,而 且在不同程度上揭示了颜的形成和组合的科学规律 。26一) CIE1931标准度系统这一系统的特点是用严格的数学方法来计算和规定颜。 使用这一系统,任何一种颜都能用两个坐标在度上 表示出来。国际照明委员会(CIE)1931年推荐的“CIE1931标准度 系统”有两个事实根据:a.任何一种光的颜都能用红、绿、蓝三原的光匹配 出来;b.
13、大多数人具有非常相似的颜视觉。27CIE根据实验规定了(标准度观测者的)三条相对光谱灵敏度曲线 “CIE1931标准度观察者光谱三刺激值”。代表匹配各波长纯光谱所需要的红、绿、蓝三原的量。28x()匹配各波长纯光谱的红分量; y()匹配各波长纯光谱的绿分量; z()匹配各波长纯光谱的蓝分量;根据“CIE1931标准度观察者光谱三刺激值”,按以下 公式求出匹配任何一种颜的三刺激值X、Y、Z:三条相对光谱灵敏度曲线:X=k() x() Y= k() y() Z= k() z()在CIE1931标准度系统中,颜的度坐标用x、y、z 表示x=X/X+Y+Z y=Y/X+Y+Z z=Z/X+Y+Zx +
14、 y + z=1 因为:所以:通常度坐标用x y表示X相当于红原比例;y相当于绿原比例; z相当于蓝比例。29CIE1931标准 度(品) 上马蹄形曲线是 单一波长的光谱 轨迹,度的中 心E点是等能白光 。一种颜的坐标 点距光谱轨迹愈近 ,距E点愈远,彩 度愈高,颜愈纯 ,反之愈低。30CIE1931标准度 (品)上的颜 区域过E点画任一直线与光 谱轨迹得两交点,两点 指示的颜为互补。所有真实的颜都包 含在光谱轨迹和紫红轨 迹为边界的面积之内。CIE1931品(度)31二)孟塞尔表系统孟塞尔(A.H.Munsell)1905年创立的表系统按颜的 三个基本属性:调(H)、明度(V)、彩度(C)对
15、颜 进行分类和标定。它是目前国际通用的物体表系 统。可以用一个颜立体模型来说明这一系统孟塞尔颜 立体模型32中央轴代表无彩 明度级,理想 白为10,理想 黑为0。颜样品离开中 央轴的水平距离 ,代表彩度的变 化。中央轴的彩 度为0,离轴愈 远,彩度愈大。颜立体水平剖面各个方向表示十种孟塞尔调:五种主调(红、黄、 绿、蓝、紫),五种中间调,每种调又分为10个等级10Y8/1233孟塞尔颜立体模型34孟塞尔表系统对一种颜的表示方法:是先写出调(H),然后写明度(V),后写彩度(C) H V/C = 调 明度/ 彩度;例如: 标号为10Y8/12的颜= 调为黄与绿黄的中间 ,明度值为8,该颜比较明亮;彩度值为12,它是比 较饱和的颜。孟塞尔明度值(V)与光反射比()有对应的关系: =V(V-1)/100 如明度值为9的一块颜,其反射比=9(9-)/100=0.7240美国国家标准局和美国光学学会提供权威的孟塞尔颜样品。1974年该机构新版的孟塞尔颜册共有光泽颜