色彩学复习大纲

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1、色彩学复习大纲第一章光与颜色视觉1.1光辐射1光：能够在人眼的视觉系统上引起明亮的颜色感觉的电磁辐射。不同波长的光辐射能不同，在人眼中引起的颜色感觉也不同。可见光辐射范围：380-780nm.2. 光谱能量分布光谱密度：以波长入为中心的微小波长范围内辐射能量与该波长宽度 之比。反映了单位波长区间内辐射能量的大小。光谱分布：光源的光谱密度与波长间的函数关系称为光谱分布。相对光谱能量分布：实际中以光谱密度的相对值与波长之间的函数关 系来描述光谱分布。称为相对光谱能量分布S（入）。通常取波长 入=555nm处的辐射能量为100,其它波长处与之比较得出。相对光谱能量分布决定光源的颜色。其绝对值只影响光

2、的强弱，不改变颜色。1.2光与色的关系颜色：是由物体的化学结构所决定的一种光学现象；是光作用于人 眼引起除形象以外的视觉特性。颜色的本质：颜色既是光学现象，也是视觉现象。光是颜色形成的先决条件。有光才有色。第二章颜色视觉的形成2.1颜色视觉形成机理1. 发光体的颜色形成：发光体发出的光是由各种不同波长的单色光组成，所以不同的发光体的光谱成分不同，则颜色也就不同。哪种光谱成分的比例 较大，则发光体的颜色就偏向于哪种颜色。2非发光体的颜色形成：非发光体只有在光的照射下才能呈现出颜色。人们所看 到的物体的颜色，是物体对照射到自身上的光线进行选择性吸收之后， 剩余的反射光或透射光的颜色。物体对光固定的

3、吸收和反射是物体的光学特征，因此物体便能显示 出固定的颜色。3. 颜色感觉形成的四要素：光源、颜色物体、人眼、大脑。这四个要素缺一不可，并且只要其中任一要素变化，颜色感觉也就会变化。2.2颜色视觉的生理基础2.2.1眼睛视网膜：位于眼球壁的内层，是眼球的感光部分，其上布满感光细胞（杆体细胞和椎体细胞）锥体细胞：感红、感绿、感蓝色素。对较光亮光线敏感，能分辨物体的颜色和细节。属于名视觉器官。杆体细胞：只有一种色素。能对较暗光线敏感，只能分辨物体的明暗和轮廓。属于暗视觉器官。2.2.2视网膜上的成像过程（1）人眼与照相机的对应关系人眼与照相机的构造的对应关系照相机人眼暗箱巩膜和脉络膜镜头角膜和晶状

4、体快门眼皮、|/、冋可 光圈虹膜胶片视网膜正常的眼睛看眼前25CM处的物体是很清楚的，而且毫不费力，故把 这段距离称为明视距离：25cm2.2.3大脑如果把眼睛看作感受器，那么大脑是识别器。2.3人眼的视觉功能2.3.1 明视觉和暗视觉视锥细胞一一明视觉器官：视锥细胞只有在亮度达到一定水平才能被激发起来 明视觉：在明亮条件下由视锥细胞作用形成的视觉视杆细胞一一暗视觉器官：视杆细胞敏感性高，微弱光线下能有所感受。但只 能反映亮度，不能分辨颜色和细节。V（入）暗视觉：在较暗条件由视杆细胞作用形成的视觉 2.3.2光谱光视效率 光谱光视效率：辐通量相同但波长不同的光在视觉 上所产生不同明 度感受性的

5、度量，（辐射能转化 为人眼可见光的程度）并且规 定 V（555） = 1。 v （入）=K V（入） e（入）其中： v （入）光通量：光谱不同波长的 光对人眼产生光亮感觉作用的 数量特征的度量。 e（入）辐通量：单位面积光源的辐射 能量。K辐射能光当量V（入）：辐射能转化为人眼可见光的程度。当明度相同的时候，光视效率与辐通量成反比。 当辐通量相同的时候，光谱光视效率与光通量成正比，即感觉越 亮的光，其光视效率越大。光谱光视效率：把峰值归一化 1的人眼对不同波长的光能量产生光感觉的效率。 2.3.3视觉参数1. 视角（a ）：物体在眼睛中形成的张角。2视力（视敏度）：表示视觉辨认物体细节和空间

6、轮廓的能力。、/1通常用视觉所能分辨的以角度为单位的视角的倒数。:（分）3.视场：眼睛视角所对应形成的圆面积。视角越大，对应的视场也越大； 视距越大，对应的视场面积也越大。2.4颜色视觉理论1. 三色学说：1802年 英国T.Yang认为人只有感红、感绿、感蓝三种基本视神经。当光刺激人的视觉器官时，这三种感色细胞分别对不同波长光敏感，从而形成对应的红色感觉、绿色感觉和蓝色感觉。并最终融合 成综合的、完整的色觉。优点：能充分说明混色现象，及混合色是 3 种感色细胞按比例兴奋的结果；能解释颜色对比现象；能解释负后像；现代的彩色印刷、摄影、照相分色、彩色电视都是建立在该基础上的。缺点：不能解释色盲现

7、象、补色现象（1）几乎所有的色盲都是成对色盲，不存在单色盲。（2）色盲不该看到白色，但事实相反（3）红绿色盲不该有黄色感觉，但事实相反。（4）全色盲应该是盲人，可是全色盲能看到光亮。2. 四色学说（对立学说） ：1878 年 赫林提出。他假设在视觉机构中的感光细 胞存在三种对立感受器：红绿、黄蓝、黑白，它们的代谢作用 包括建设（同化）和破坏（异化）两种对立过程。分别受到红光、蓝 光、白光刺激时，三对感受器起破坏作用，而产生红色、黄色和白色 感觉，当重新建设时，则产生绿色、蓝色和黑色感觉。特点： 很好地解释颜色视觉的一些生理和心理现象，如红绿色盲、黄蓝色盲；补色的存在；负后像。没有办法解释三原色

8、能产生一切颜色的现象。3. 阶段学说：阶段学说认为三色理论和对立理论是可以加以统一与相互配合的。 阶段学说色彩视觉形成过程： 第一阶段：视网膜上有三种独立的椎体感色细胞，它们有选择地吸收不 同波长的光谱辐射，同时每一感色物质又可以单独产生白和黑响应。第二阶段：三种锥体细胞想视神经传递信号时重新组合 第三阶段：形成了三对对立的神经反应。2.6 颜色的适应性（ 1） 亮度适应：当照明条件改变时，眼睛通过一定的生理调节过程对光的亮 度进行适应，以获得相对清晰的影像的过程。暗适应：光线由明变暗，人眼在黑暗中视觉感受性逐步增强的过程。明适应：光线由暗变明，视网膜对光刺激的感受性逐步降低的过程。 人眼感光

9、灵敏度变化的一般规律是：感光灵敏度降低时快，即明适应所需时间 短；感光灵敏度提高时慢，即暗适应所需时间长。（2）颜色适应：通常人眼适应于一定的色刺激后，在观察另一种颜色时，后者 的颜色会发生变化，而带有原适应色光的补色成份，我们将先看到的 色光对后看到的色彩的影响所造成的颜色视觉的变化，叫 第三者 颜色的基本性质3.1 颜色的三属性：自然界中的所有颜色，都有三个特征，即色彩相貌、明暗程 度、浓淡程度。分别用色相、明度、饱和度来表示。1. 色相是颜色所固有的基本特征， 是颜色的外观相貌， 是一个特定波长的光给人的视觉感受，是光在不同波长彼此区分的特性 。色相是由刺激人视觉器官的光谱成分决定的。主

10、波长相同，色相便相同。2. 明度是人眼所能感受到的色彩的明暗程度， 与心理生理有关。 是颜色的第二种属性色彩的明度取决于对光的辐射能力。同一物体，反射的光越多，颜色明度越高； 不同色相的物体，即使反射的光相同，明度值也各不相同；同一色相的颜色，越接近白色，明度越高，越接近黑色，明度越低；3. 饱和度是指颜色的纯洁性。 可见光谱的各种单色光是最饱和的彩色。物体颜色的饱和度看其反射或透射光 与光谱色的接近程度，越接近单色光，饱和度越大4. 颜色三属性的相互关系 ：色相决定于色刺激的光谱组成及光谱功率分布峰值 的位置。明度决定于色刺激的光强。饱和度决定于最强波长的功率对 其他波长占优势的程度。颜色的

11、三属性不仅是光的物理属性，其表现 形式和度量都取决于人的视觉器官。物体颜色的三属性可以用光谱反 射率曲线表示。曲线峰值对应的波长为主波长，表示色相；曲线峰值 的大小表示明度，峰值越高，明度越大；峰值的宽窄可以表示饱和度 的高低，越窄，饱和度就越高。第四章 颜色混合规律4.1 色光加色法： 两种或两种以上的色光同时反映于人眼， 视觉会产生另一种色 光的效果，这种色光混合产生综合色觉的现象称为色光加色法 或称为 色光的加色混合。等量混合： R+G=Y R+B=M G+B=C R+G+B=W 当三原色光等量混合时，就得到白光。如果三原色色光逐渐等量减少，则得到一系列灰色。 如果不等量混合，便会得到更

12、丰富的颜色效果。加色法实质：能量的叠加、越加越亮色光混合规律：1. 色光连续变化规律：由两种色光组成的混合色中，如果一种色光连续变化， 混合色的外貌也连续变化。2. 补色律：每一个色光都有一个相应的补色光，某一色光与其补色光以适当 比例混合，便产生白光，最基本的互补色有三对：红 -青，绿 -品红，蓝 -黄。补色的一个重要性质：一种色光照射到其补色的物体上，则被吸 收。如用蓝光照射黄色物体，则呈现黑色。3. 中间色律：任何两种非补色光混合，便产生中间色。其颜色取决于两种色光 的相对能量，其鲜艳程度取决于二者在色相顺序上的远近。4. 代替律：颜色外貌相同的光，不管它们的光谱成份是否一样在色光混合中

13、都 具有相同的效果。凡是在视觉上相同的颜色都是等效的。即相似色混 合后仍相似。代替律如果颜色光A=B C=D,那么：A+C=B+D色光混合的代替规律表明：只要在感觉上颜色是相似的便可以相 互代替，所得的视觉效果是同样的。设 A+B=C且X+Y=B则A+X+Y=C 由代替律产生的混合色光与原来的混合色光在视觉上具有相同的效 果。5. 亮度相加律：由几种色光混合组成的混合色的总亮度等于组成混合 色的各种色光亮度的总和。这一定律叫作色光的亮度相加律。色光的 亮度相加规律，体现了色光混合时的能量叠加关系，反映了色光加色 法的实质。4.2 色料减色法 两种或两种以上的色料混合后会产生另一种颜色的色料的现

14、象称为色料的混合。色料指对那些对不同波长的光进行选择性吸收后呈现出不同 色彩的颜料或者染料类物质。等量混合：C+M=B C+Y=G M+Y=R C+M+Y=Bk色料减色法的特点：色料混合后亮度降低。颜料和染料的呈色原理：吸收某些光波，反射出的其它光波刺激人眼而感到颜色。中性色：色料对白光中的红、绿、蓝三色光作等比例的吸收和反射。具有不同色相的颜色：颜料和染料对白光中的红、绿、蓝三色光作不同波长范围、不同比例的吸收和反射。色相相同但饱和度不同的颜色：颜料和染料对白光中的红、绿、蓝三色光作波长范围相同、但比例不同的吸收和反射。规律：（1）任意两种原色混合，可以得到任何混合色。混合色颜色偏向比例较

15、大的原色的颜色。（2）三种原色不等量混合，颜色是比例较大的两原 色的混合颜色。但混合色明度降低。在色光加色法中，互补色相加得到白色；在色料减色法中，互补色相加得到黑色。第五章色度学系统5.3 CIE佃31XYZ标准色度系统所谓 佃31CIE-XYZ系统，就是在RGB系统的基础上，用数学方法，选用三个 理想的原色来代替实际的三原色，从而将CIE-RGB系统中的光谱三刺 （）、激值（）、b（-）、和色度坐标r、g、b均变为正值。佃31 CIE-XYZ系统中，用于匹配光谱三刺激值的（X）、（Y）、（Z）的数量，称为“CIE 1931标准色度观察者光谱三刺激值”也叫做“ CIE1931标准色度观察 者颜色匹配函数”简称“CIE标准色度观察者”或 颜色匹配函数”， 在物体色色度值的计算中代表人眼的颜色视觉特征参数。记为规定函数 y（-）与明视觉光谱光效率函 V（入）一致，即yC）=V（ ）光谱色度坐标已知，由下式即可求出光谱三刺激值：x()x()y()y)yC ) = V(，)z()z()y()y)1 -x)-y)-y()y(I色度图中点的位置可以代