色调亮度与饱与度

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1、色调、亮度和饱和度基本资料 定义彩色( colours )，指除消色以外的各种颜色，各有不同的、和。彩色，可分为无彩色和有彩色两大类。 前者如黑、 白。灰，后者如红、黄蓝 等七彩。有彩色就是具备光谱上的某种或某些色相， 统称为彩调。 与此反，无彩色就 没有。无彩色有明有暗，表现为白、黑，也称色调。有彩色表现很复杂，但可以用 三组特微值来确定。其一是彩调，也就是色相；其二是明暗，也就是明度；其三 是色强，也就是纯度、彩度。明度、彩度确定色彩的状态。称为色彩的三属性。 明度和色相合并为二线的色状态， 称为色调。 有些人把明度理解为色调， 这是不 全面的。明度谈到，宜从无彩色人手， 因为无彩色只有一

2、维， 好辩的多。(图)最亮是白， 最暗是黑 以及黑白之间不同程度的灰， 都具有明暗强度的表现。 若按一定的间 隔划分，就构成明暗尺度。有彩色即靠自身所具有的明度值，也靠加减灰、白调 来调节明暗。日本色研配色体系(P. c. cS-)用九级，门塞儿则用十一级来表示明暗， 两者都用一连串数字表示明度的速增。物体表面明度，和它表面的反射率有关。 反射的多，吸收得少，便是亮的；相反便是暗的。只有百分之百反射的光线，才 是理想的白， 百分之百吸收光线， 便是理想的黑。 事买上我们周围没有这种理想 的现象， 因此人们常常把最近乎理想的白的硫化镁结晶表面， 作为白的标准。 在 P. C. C. S.制中，黑

3、为1 灰调顺次是 2.4 . 3.5、4.5 . 5.5、6.5、7.5、 8.5，白就是 9.5。越靠向白，亮度越高，越靠向黑，亮度越低。通俗的划分， 有最高、高、略高、中、略低、低、最低七级。在九级中间，如果加上它们的分 界级，即 2、 3、 4、 5、 6、 7. 8、 9，便得十七个亮度级。有彩色的明暗， 其纯度的明度， 以无彩色灰调的相应明度来表示其相应的明 度值。明度一般采用上下垂直来标示。最上方的是白，最下方是黑，然后按感觉 的发调差级，排入灰调。这一表明明暗的垂直轴，称无彩色轴，是色立体的中 轴。色相有彩色就是包含了彩调，即组、黄、蓝等几个色族，这些色族便叫色相。最初的基本色相

4、为：红、橙、黄、绿、蓝、紫。在各色中间加插一两个中间 色，其头尾色相，按光谱顺序为：红、橙红、黄橙、黄、黄绿、绿、绿蓝、蓝绿、 蓝、蓝紫，紫。红紫、红和紫中再加个中间色，可制出十二基本色相。这十二色相的彩调变化， 在光谱色感上是均匀的。 如果进一步再找出其中间 色，便可以得到二十四个色相。如果再把光谱的红、橙黄、绿、蓝、紫诸色带圈 起来，在红和紫之间插入半幅，构成环形的色相关系，便称为色相环。基本色相 间取中间色， 即得十二色相环。 再进一步便是二十四色相环。 在色相环的圆圈里， 各彩调按不同角度排列，则十二色相环每一色相间距为 30 度。二十四色相环每 一色相间距为 15 度。PCCs 制对

5、色相制作了较规则的统一名称和符号。其中红、橙、黄、 绿、蓝、紫，指的是其“正”色 （当然， 所谓正色的理解， 各地习惯未尽相同） 。 正色用单个大写字母表示，等量混色用并列的两个大写字母表示，不等量混色， 主要用大写字母，到色用小写字母。唯一例外的是蓝紫用V而不用BP。V是紫罗 兰的首字母，为色相编上字母作为标记，便于正确运用而又便于初学记忆。日本人以这样来划分并定色名， 显然是和门塞尔的十色相， 二十色相配合的。 门塞尔系统是以红、黄、绿、蓝、紫五色为基本色，把它称作黄红。因此P、C、C、S制的二十四色便也归为十类，彩度 一种色相彩调，也有强弱之分。拿正红来说，有鲜艳无杂质的纯红，有涩而 像

6、干残的“凋玫瑰”，也有较淡薄的粉红。它们的色相都相同，但强弱不一，一 般称为（Sa+ ura + lOn）或色品。彩度常用高低来指述，彩度越高，色越纯，越 艳；彩度越低，色越涩，越浊。纯色是彩度最高的一级。表示彩度，一般用水平横轴 . 以无彩色竖轴为点，在色相环某一色相方向伸 展开去，按彩度由低至高分作若干级，P、C、C、S制便分九级，以S为其标度单位。最低为 IS 。最高为g S。越靠近无彩竖轴，彩度便越低。无彩轴上没有一点儿彩调，可 说彩度为OS。离无彩轴远则彩度高，端点便是纯色，亦即是光谱上该色之色相。彩度是这样分级的： 按纯度的亮度， 寻找其对应的灰调， 分九等份（依感觉）， 逐一加入

7、纯色中，同时逐一扣去约色的一份。 于是便得到纯色的八个连续的彩度。5 S是扣去4/9纯色加入了 4/9的灰量；ISG是扣去8/9纯度，加入了 8/9 纯色，加入了 89灰量. 通俗的分法，与九级彩度相对应。用高、略高、中、略 低、低五级来标示。立体色标 我们把以上在白光下混合所得的明度、色相和彩色组织起来，选由下而上， 在每一横断面上的色标都相同，上横断面上的色标较下横断面上色标的明度高。 再由黑、白、灰作为中心轴，中心而外，使同一圆柱上，色标的纯度都相同， 外圆柱上的比内圆柱上的纯度高。 再队中心轴向外， 每一纵断面上色标的色相都 相同，使不同纵断面的色相不同的红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等色

8、相自环中心 轴依时针顺序而列，这样就把数以千计的色标严整地组织起来，成为立体色标。 目前影响较大的立体色标是奥斯特华色标和门塞尔色标。色彩的表示方法色彩的种类繁多， 正常人眼可分辨的颜色种类可达几十万种以上， 而用测色 器则可以分辨出一百万种以上的颜色。 为了正确的表达和应用色彩， 每种色彩都 用一个名称来表示， 这种方法叫色名法， 色名法有自然色名法和系统化色名法两 种：自然色名法 用自然界景物色彩的方法为自然色名法，使用自然景色、植物、动物、矿物 色彩，例如：海蓝色，宝石蓝，栗色，桔黄色，象牙白、蛋青色等等。系统色名法系统化色名法是在色相加修饰语的基础上， 再加上明度和纯度的修饰语。 通

9、过色调的倾向以及明度和纯度的修饰就比较精确了。国际颜色协会（ISCC）和美国国家标准局共同确定并颁布了 267 个适用于非发光物质的标准颜色名称 （简称 ISCC-NBS色 名）。颜色和彩色一、颜色颜色可分为非彩色与彩色两大类， 颜色是非彩色与彩色的总称。 非彩色指白 色，黑色与各种深浅不同的灰色。白色、灰色、黑色物体对光谱各波长的反射没 有选择性，它们是中性色。 彩色物体对光谱各波长反射具有选择性所以它们在白 光照射下出现彩色。图 2.13 画出了几种颜色物体的光谱反射率特性。白色物 体反射系数近 1，黑色物接近于 0，灰色物体介于 0 与 1 之间。彩色物体的反射 率是随频率变化的，其数值

10、介于 0至 1之间。彩色是指白黑系列以外的各种颜色，颜色有三特性：亮度、色调和饱和度。 亮度（Luminance）是指色光的明暗程度，它与色光所含的能量有关。对于 彩色光而言，彩色光的亮度正比于它的光通量（光功率）。对物体而言，物体各 点的亮度正比于该点反射（或透射）色光的光通量大小。一般地说，照射光源功 率越大，物体反射（或透射）的能力越强，则物体越亮；反之，越暗。色调（ Hue） : 指颜色的类别， 通常所说的红色， 绿色，蓝色等， 就是指色调。 光源的色调由其光谱分布 P（l ）决定；物体的色调由照射光源的光谱 P（l ） 和物体本身反射特性 r （ l ）或者透射特性 t （ l ）决

11、定，即取决 P（ l ） r （ l ） 或 P（ l ） t （ l ）。例如蓝布在日光照射下，只反射蓝光而吸收其它成分。如 果分别在红光，黄光或绿光的照射下，它会呈现黑色。红玻璃在日光照射下，只 透射红光，所以是红色。饱和度（ Saturation ）：是指色调深浅的程度。各种单色光饱和度最高，单 色光中掺入的白光愈多，饱和度愈低，白光占绝大部分时，饱和度接近于零，白 光的饱和度等于零。 物体色调的饱和度决定于该物体表面反射光谱辐射的选择性 程度，物体对光谱某一较窄波段的反射率很高， 而对其它波长的反射率很低或不 反射，表明它有很高的光谱选择性，物体这一颜色的饱和度就高。色调与饱和度合称为

12、色度（ Chromaticity ），它既说明彩色光的颜色类别， 又说明颜色的深浅程度。色度再加上亮度，就能对颜色作完整的说明。非彩色只有亮度的差别，而没有色调和饱和度这两种特性。二、关于颜色视觉理论现代颜色视觉理论主要有两大类： 一是杨一赫姆霍尔兹的三色学说， 二是赫 林的“对立”颜色学说。 前者从颜色混合的物理规律出发， 后者从视学现象出发， 两者都能解释大量现象， 但是各有欠缺之处。 例如：三色学说是最大优越性是能 充分说明各种颜色的混合现象， 但最大的因难是不能满意地解释色盲现象。 对立 学说对于色盲现象能够得到满意的解释， 但是最大的困难是对三基色能产生所有 颜色这一现象没有充分的说

13、明， 而这一物理现象正是近代色度学的基础， 一直有 效地指导着电视技术的发展， 彩色电视技术的发展， 彩色电视技术中是依靠三色 学说作为理论基础的。一个世纪以来， 以上两种学说一直处于对立地位， 似乎若要肯定一个， 非要 否定另一个不可。在一个时期，三色学说曾占上风，因为它有更大的实用意义。 然而最近一、二十年的发展， 人们对这两种学说有了新的认识， 证明两者并不是 不可调和的。 现代彩色视觉理论产生一种“颜色视觉的阶段学说”， 将这两个似 乎是完全对立的古老的颜色学说统一在一起， 有关这方面的知识， 请阅读参参考 文献 18,P.60 。下面只介绍作为彩色电视理论基础之一的三色学说。三、三色

14、学说这种学说认为人眼的锥状细胞是由红、 绿、蓝三种感光细胞组成的， 它们有 着各自独立的相对视敏函数曲线，分别为 Vr(l )=Vq(l )和Vb(l )(2.11)如果某色光的功率频谱分布为 P(l )，则三种色敏细胞感受到光通量分别 为FR D和F大脑对该色光感觉到的亮度正比于它的总光通量 F= FR+ FG+ FB,大脑感觉 该色光的色度(色调和饱和度)由FR FG和FB分别相互比值来决定。所以，对 于两种不同功率频谱分布的色光，只要它们的FR FG和FB分别相同，对人眼来 说，感觉到的亮度是完全相同的， 它们的对人眼的彩色视觉是完全等效的。 如果 它们的FR FG和FB虽然不同，但是F

15、R、RG和FB的相同互比值相同，则它们对 人眼来说，只是亮度感觉不同而色度感觉是完全相同的。由此可见，人眼的颜色感觉虽然取决于色光谱布， 但是并不能从看到的颜色 来测断它们的光谱分布。 也就是说，一定的光谱分布， 对应着一种唯确定的颜色； 但是同一颜色，可以由不同的光谱分布所组成， 这种现象称为“同色异谱”现象。 彩色电视正是利用这一现象进行颜色重现的。 在颜色重现过程中， 并非一定要求 重现原景物辐射光的光谱成分， 而重要的是应获得与原景物相同的彩色感觉。 用 什么方法才能实现这一目标呢？下面讨论的三基色原理与颜色混配规律为此问 题的解决提供理论依据方法。光与彩色彩色是每一个人都有的经验，

16、我们观察世界， 彩色占视觉经验很重要的一部 分。这项经验的了解包含了光的性质、 光与物质的作用、 视觉神经学及视觉心理 等，从物理科学、生理学到心理学都包括在内。所以它的研究，吸引了许多自古 以来的伟大学者，包括牛顿、哥德、马克士威(Maxwell)及黑姆赫斯(Helmholtz )。我们在本文将以最简单的方法介绍彩色世界的物理基础与视觉生理， 并以一 些简单的彩色视觉经验来说明它。我们说到彩色光时， 物理学家与心理学家的看法颇不相同。 心理的观点来看，彩色的经验，可分为六种基本色，红、蓝、绿、黄、黑与白。因为人们可以说得 出正黄色(不杂的)、正红色等，却没有正紫色(永远是红与蓝的杂色)，其他 的彩色亦皆不纯。 不同的彩色光相混， 可以得到上千种其他的彩色， 此种经验我 们如何去了解呢？从物理学的观点， 这个问题被简化到光的性质本身， 它就比较 简单