顏色視覺課件

1、 第二章 顏色視覺 顏色是怎樣形成的，自古以來就受到人們的注意。從20世紀(jì)30年代開始，以顏色為研究對象的顏色科學(xué)作為一門新興的交差學(xué)科而崛起。 眾所周知，每一種物體都呈現(xiàn)出一定的顏色。顏色是物體的一種基本特征，它不僅可以吸引我們，而且從視覺上的感覺，我們還可以得到符合自己心理屬性的信息。 第一節(jié) 顏色視覺理論顏色理論主要有三大類：第一類：楊赫姆霍爾茲學(xué)說（三色學(xué)說）第二類：赫林的對立顏色學(xué)說（四色理論）第三類：階段學(xué)說理論 關(guān)于顏色視覺的形成理論有多種說法，但比較有影響的是楊-赫姆霍爾茲的三色學(xué)說和赫林的對立學(xué)說。前者建立在顏色混合的物理學(xué)規(guī)律上，后者是由視覺現(xiàn)象總結(jié)出的規(guī)律。這兩種學(xué)說都能

2、夠解釋大量的顏色視覺現(xiàn)象，但也都存在著不足，因此，在這兩種常說的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生了一種相對完善的理論，叫階段學(xué)說。一、三色學(xué)說 1802年，英國的醫(yī)學(xué)、物理學(xué)家托馬斯楊提出。托馬斯楊，他不僅在物理學(xué)領(lǐng)域領(lǐng)袖群英、名享世界，而且涉獵甚廣。光波學(xué)、聲波學(xué)、流體動力學(xué)、造船工程、潮汐理論、毛細(xì)作用、用擺測量引力、虹的理論力學(xué)、數(shù)學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、語言學(xué)、動物學(xué)、埃及學(xué)，他對藝術(shù)還頗有興趣，熱愛美術(shù)，幾乎會演奏當(dāng)時的所有樂器，并且會制造天文器材，還研究了保險經(jīng)濟(jì)問題。這是一個將科學(xué)和藝術(shù)并列研究、對生活充滿熱望的天才。托馬斯楊擅長騎馬，并且會耍雜技走鋼絲。赫姆霍爾茲：對托馬斯楊的三色學(xué)說進(jìn)行補(bǔ)充。德國物理學(xué)

3、家，生理學(xué)家，生物物理學(xué)家。1821 年10月31日生于柏林波茨坦，1894年9月8日卒于柏林附近夏洛滕堡。中學(xué)畢業(yè)后在軍隊服役8年，取得公費進(jìn)入在柏林的王家醫(yī)學(xué)科學(xué)院。1842年獲醫(yī)學(xué)博士學(xué)位后，被任命為波茨坦駐軍軍醫(yī)。1847年他在德國物理學(xué)會發(fā)表了關(guān)于力的守恒講演，在科學(xué)界贏得很大聲望，次年擔(dān)任了柯尼斯堡大學(xué)生理學(xué)副教授。赫姆霍茲在這次講演中，第一次以數(shù)學(xué)方式提出能量守恒定律。在柯尼斯堡工作期間，赫姆霍茲測量了神經(jīng)刺激的傳播速度，發(fā)表了生理力學(xué)和生理光學(xué)方面的研究成果。在1851年他發(fā)明了眼科使用的檢眼鏡，并提出了這一儀器的數(shù)學(xué)理論。1855年他轉(zhuǎn)到波恩大學(xué)任解剖學(xué)和生理學(xué)教授，出版了生

4、理學(xué)手冊第一卷，并開始流體力學(xué)的渦流研究。1857年起，他擔(dān)任海德堡大學(xué)生理學(xué)教授。他利用共鳴器（稱赫姆霍茲共鳴器）分離并加強(qiáng)聲音的諧音。1863年出版了他的巨著音調(diào)的生理基礎(chǔ)。 1868年赫姆霍茲研究方向轉(zhuǎn)向物理學(xué)，于1871年任柏林大學(xué)物理學(xué)教授，這期間，他研究了電磁作用理論。 赫姆霍茲不僅對醫(yī)學(xué)、生理學(xué)和物理學(xué)有重大貢獻(xiàn)，而且一直致力于哲學(xué)認(rèn)識論。他確信：世界是物質(zhì)的，而物質(zhì)必定守恒。1887年，赫姆霍茲任國家科學(xué)技術(shù)局主席。三色學(xué)說： 人的視網(wǎng)膜上有感紅、感綠、感藍(lán)三種基本視覺神經(jīng)纖維。這三種視神經(jīng)纖維末梢分別含有對不同色光敏感的光敏細(xì)胞，即感紅、感綠和感藍(lán)細(xì)胞，它們分別對可見光譜中的

5、紅、綠、藍(lán)最敏感。這三種細(xì)胞在光的刺激下產(chǎn)生興奮，并分別將這種興奮轉(zhuǎn)換成各自視神經(jīng)所固有的特殊能量傳送到大腦，在大腦中分別形成紅色、綠色和藍(lán)色感覺后最綜融合成綜合的、完整的色覺,完成了顏色的混合匹配。視網(wǎng)膜上的三種感色神經(jīng)對所有的可見光刺激均產(chǎn)生反應(yīng)，只是感紅神經(jīng)、感綠神經(jīng)、感藍(lán)神經(jīng)分別對光譜中的紅色光、綠色光和藍(lán)色光最為敏感。白光作用于人眼時，三種神經(jīng)的興奮程度一樣，則產(chǎn)生白色的感覺。如果是一種混合色，則它是三種神經(jīng)按不同比例興奮的結(jié)果，這就是三色學(xué)說。紅感覺綠感覺藍(lán)感覺感紅神經(jīng)感綠神經(jīng)感藍(lán)神經(jīng)綜合色覺視網(wǎng)膜感紅細(xì)胞感綠細(xì)胞感藍(lán)細(xì)胞赫姆霍爾茲平行構(gòu)造色覺三色模型紅橙黃綠藍(lán)紫感紅神經(jīng)纖維感綠神

6、經(jīng)纖維感藍(lán)神經(jīng)纖維赫姆霍爾茲光譜基本感覺曲線（三色學(xué)說的人眼神經(jīng)纖維光譜反應(yīng)曲線）三色學(xué)說的優(yōu)點1、能夠充分解釋顏色混合現(xiàn)象。是色彩學(xué)中顏色測量和顏色計算的理論基礎(chǔ)。彩色印刷、彩色攝影及彩色電視等都是在三色學(xué)說基礎(chǔ)上建立的。2、能夠很好地解釋負(fù)后像現(xiàn)象。 負(fù)后像是神經(jīng)疲勞的結(jié)果。當(dāng)眼睛注視某一顏色一段時間后，該顏色感色細(xì)胞被激起活動，當(dāng)眼睛轉(zhuǎn)到另一個中性灰色背景時，該感色細(xì)胞因過度疲勞不再發(fā)生反應(yīng)，而其它二個感色細(xì)胞仍能對白光中其它二色起反應(yīng)，所以得到該顏色的補(bǔ)色，這種現(xiàn)象稱為負(fù)后像。3、能夠解釋顏色的對比效應(yīng)。人在觀察物體時并不是一直注視某一點不動，而是視線不斷地在附近轉(zhuǎn)來轉(zhuǎn)去。當(dāng)觀察一個藍(lán)

7、、白相間的鄰近區(qū)域時，感藍(lán)視覺神經(jīng)更為疲勞，從而降低藍(lán)色的靈敏度，送出的信息中藍(lán)色成分少，而在白色區(qū)域就看到了藍(lán)色的補(bǔ)色。三色學(xué)說的缺點1、不能很好的解釋色盲現(xiàn)象。 對于色盲現(xiàn)象，三色學(xué)說認(rèn)為是因為人的視覺器官缺少一種顏色纖維而造成單色盲，同時缺少三種感色纖維而造成全色盲。如按此說法以，應(yīng)該有三種色盲，分別是紅色盲、綠色盲和藍(lán)色盲，并且它們可以單獨存在，但事實上幾乎所有的紅色盲同時也是綠色盲，即紅綠色盲。其次，三色學(xué)說認(rèn)為，只有三種感色神經(jīng)同時興奮時，才能產(chǎn)生白色和灰色的感覺，而色盲都既然缺乏一種或三種神經(jīng)，他們是不可能有白色感覺的，而事實上色盲者是能夠看到白色的。再次，按照三色學(xué)說理論，紅綠

8、色盲是因為沒有感紅神經(jīng)纖維和感綠神經(jīng)纖維，所以由這兩種神經(jīng)產(chǎn)生的黃色的感覺也應(yīng)是不存在的，事實上，紅綠色盲對黃色感覺卻是正常的。2、三色學(xué)說不能解釋顏色為什么會存在補(bǔ)色。二、四色學(xué)說在1878年，德國生理學(xué)家埃瓦爾德根據(jù)精神物理學(xué)的研究觀察發(fā)現(xiàn)，紅綠、黃藍(lán)、黑白總是呈現(xiàn)對立關(guān)系的色彩現(xiàn)象，赫林提出了四色學(xué)說，四色學(xué)說（對立色理論）： 在視覺機(jī)構(gòu)中的感光細(xì)胞存在紅-綠、黃-藍(lán)和黑-白三種視素，這三種視素的代謝作用包括建設(shè)（同化）和破壞（異化）兩種對立的過程。白光刺激時，黑-白視素破壞，引起神經(jīng)沖動產(chǎn)生白色的感覺；而無光刺激時，黑-白視素重新建設(shè)起來，所以引起的神經(jīng)沖動產(chǎn)生黑色的感覺。對于紅-綠視

9、素，紅光起破壞作用，綠光起建設(shè)作用。對于黃-藍(lán)視素，黃光起破壞作用，藍(lán)光起建設(shè)作用。由于各種顏色都有一定的亮度，因此每一種顏色不僅影響本身的視素活動，而且也影響黑-白視素的活動。感光化學(xué)視素視網(wǎng)膜過程感覺白-黑破壞白建設(shè)黑紅-綠破壞紅建設(shè)綠黃-藍(lán)破壞黃建設(shè)藍(lán)對立學(xué)說視網(wǎng)膜中視素的作用紅橙黃綠藍(lán)紫黑-白視素黃-藍(lán)視素紅-綠視素對立學(xué)說的視素代謝作用四色學(xué)說的優(yōu)點1、能夠很好的解釋各種顏色感覺和顏色混合現(xiàn)象。 當(dāng)兩種顏色為對立色時，混合時則得到白色。這是因為它們對某一對視素的兩種對立過程形成平衡的結(jié)果。而當(dāng)所有的顏色同時作用于各種視素時，紅-綠、黃-藍(lán)視素的對立過程都達(dá)到平衡，只有黑-白視素活動，

10、因而引起白色或灰色的感覺。2、能夠很好的解釋顏色的生理和心理現(xiàn)象。如紅綠色盲或黃藍(lán)色盲。色盲是由于缺乏一對視素或兩對視素的結(jié)果。如果缺乏紅-綠視素，則是紅綠色盲，如果兩對彩色視素均不存在，則是全色盲。3、能夠解釋負(fù)后像現(xiàn)象。負(fù)后像是因為當(dāng)某一色彩刺激停止時，與該色彩相關(guān)的視素的對立過程開始活動，因而產(chǎn)生該色的對立色，即補(bǔ)色。對于同時顏色對比，當(dāng)視網(wǎng)膜正發(fā)生某一對視素的破壞作用，其相臨部分便會發(fā)生建設(shè)作用，而引起同時顏色對比現(xiàn)象。四色學(xué)說的缺點 赫林學(xué)說對于紅、綠、藍(lán)三原色能夠產(chǎn)生所有光譜色彩的現(xiàn)象無法得到滿意的解釋。 盡管如此，赫林提出的“對立色理論”學(xué)說，在近年的色度學(xué)理論中是一個相當(dāng)重要的

11、學(xué)說，最明顯的例子就是國際照明委員會的Lab、Luv等色彩空間坐標(biāo)都是應(yīng)用赫林所提的對立色，紅-綠、黃-藍(lán)、黑-白三個坐標(biāo)所組成，所以赫林的這一色彩視覺理論對于近代色度學(xué)來說也是相當(dāng)重要的基礎(chǔ)理論。三、階段學(xué)說（現(xiàn)代顏色視覺理論） 三色學(xué)說和四色學(xué)說對立了近一個世紀(jì)。近30年，由于新型實驗材料的出現(xiàn)，人們對這二個學(xué)說有了更進(jìn)一步的認(rèn)識，逐步統(tǒng)一起來發(fā)展成為顏色視覺的階段學(xué)說理論。階段學(xué)說理論是顏色視覺理論的近代發(fā)展。 階段學(xué)說最早是由姆勒和乍德提出的。他們認(rèn)為在視網(wǎng)膜上確實存在三種不同的顏色感受器，它們是三種感色的視錐細(xì)胞，分別對應(yīng)著不同的光譜敏感性。同時在對視神經(jīng)傳導(dǎo)通路的研究中發(fā)現(xiàn)，視神經(jīng)

12、系統(tǒng)中可以發(fā)出三種反應(yīng)，即光反應(yīng)，紅-綠反應(yīng)和黃-藍(lán)反應(yīng)。因此可以認(rèn)為，視網(wǎng)膜上的錐體細(xì)胞是一個三色系統(tǒng)，而在視覺信息向大腦皮層視覺中樞傳導(dǎo)中則變成了四色機(jī)制。 顏色視覺的形成過程可分為二個階段。第一階段，當(dāng)光線進(jìn)入人眼視網(wǎng)膜時，三種獨立的錐體細(xì)胞中的感色物質(zhì)會選擇吸收不同波長光譜的輻射，同時每一種錐體細(xì)胞根據(jù)光刺激量又可獨自產(chǎn)生明度（黑-白）與色彩（紅、綠、藍(lán)）的反應(yīng)。這一階段符合三色學(xué)說理論。第二階段，在神經(jīng)興奮由錐體細(xì)胞向視神經(jīng)細(xì)胞傳遞過程中，這三種反應(yīng)重新組合，形成三對對立性的神經(jīng)反應(yīng)，即紅-綠反應(yīng)、黑-白反應(yīng)、黃-藍(lán)反應(yīng)。顏色視覺過程的這種設(shè)想稱為階段學(xué)說。RGBY-BLR-G顏色視

13、覺機(jī)制示意圖紅-綠黑-白黃-藍(lán)信息接收信息加工顏色感覺第二節(jié) 顏色的分類與視覺屬性一、顏色分類顏色可以分為非彩色和彩色非彩色 非彩色(無色彩)是指黑、白以及從黑到白之間一系列深淺不同的灰色所組成的一系列顏色。非彩色又稱黑白系列顏色。一端是純黑,另一端是純白，中間是一系列明暗程度不同的灰色。純白:該物質(zhì)對于一切光線都反射,其反射率為100%；純黑:該物質(zhì)對于一切光線都吸收,其反射率等于零。 實際生活中沒有純白、純黑的物質(zhì)，氧化鎂只能近似白，黑絨接近純黑。黑白系列的非彩色只能反映物質(zhì)的光反射率的變化，在視覺上的感覺是亮度上的變化。 當(dāng)印刷的表面對可見光譜所有波長的輻射的反射率都在80%-90%以上

14、時，視覺上的感覺便是白色。反射率在4%以下則是黑色。 白色、黑色和灰色物體對光譜各波長的反射沒有選擇性，所以也稱他們?yōu)橹行陨?如果用顏色的三屬性來說明非彩色，由于非彩色對光的反射和吸收沒有選擇性，也就沒有主波長，因此談不上色相，可稱為非彩色或消色。非彩色的飽和度為0。非彩色只能反映物體的光反射率的大小，在視覺上感受到的是明度的變化，純黑色的明度為0，純白色的明度最大。人眼是依靠明度的變化來辨別非彩色物體的。彩色 黑白系列以外的各種顏色稱為彩色。與非彩色不同，任何一種彩色都有三個特征，即色相、明度和飽和度。這三個屬性彼此互不聯(lián)系，只有當(dāng)他們都固定時，才能確定一種顏色。只要有一個屬性發(fā)生改變，則

15、顏色也隨之改變。所以利用顏色之間屬性的不同來區(qū)別顏色。 經(jīng)過長期的實踐證明，利用顏色的三屬性，可以定性或定量地描述任何一種顏色。色彩中的任何一色都具備這三個屬性。 二、顏色的視覺屬性 自然界中的顏色一般可以分為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種顏色。但可見光譜為連續(xù)光譜，它的顏色也是從紅到紫的過渡的，并且每一種顏色都有從明到暗、由淺到深的差別，這給衡量顏色帶來了困難。 總得來講，顏色有三個特征，每個顏色都有其色貌，一定的明暗程度和一定的濃淡程度。即色相、明度、飽和度。將表達(dá)顏色的這三個物理量稱為顏色的三屬性，也稱為顏色的三要素。 色相、明度、飽和度經(jīng)實踐證明，任何一種顏色都具備這三個屬性，并且這三

16、個屬性相互獨立。只有當(dāng)三個物理都確定時，才能表達(dá)一個固定的顏色。1、色相(Hue) 色相是一種顏色所固有的基本特征，即顏色的相貌。色相是色與色之間相區(qū)別的最主要的特征。 一種色相對應(yīng)著一個波長的單色光，但這一顏色也可由不同波長的光混合得到，這一單色光的波長叫做同一顏色混合光的主波長，所以一個色相對應(yīng)著一個主波長。 色相是顏色之間除去明暗、濃淡以外的差別。色相是由刺激人視覺器官的光譜成分決定的，色彩主波長相同，色相便相同；主波長不同，色相便不同。所以色相一般決定于顏色的光譜組成，它表示了彩色性質(zhì)上的差別，沒有數(shù)量大小的概念。 為了直觀地表示色相，可將光譜色的色帶作弧狀彎曲，形成一個色相圈，稱為色

17、相環(huán)。如圖 色相環(huán)直觀地將顏色用圖形表示，并體現(xiàn)了顏色的互補(bǔ)關(guān)系，對設(shè)計和顏色處理都是非常有意義的。在色相環(huán)上，通過中心O點的兩個對稱的顏色就是互補(bǔ)色。 中性色沒有色相。 一般人眼可以分辯的光譜色色相為100多種，譜外色約30多種。對色彩高度敏感的人其色相的辨認(rèn)能力會超過130種。而作為一個色彩設(shè)計、色彩復(fù)制的工作者，即使缺乏色彩的高敏感性，只要經(jīng)過不斷的色彩實踐，對色相的辨認(rèn)能力也會不斷提高超過130種。 若從光譜反射率來看，顏色的主波長色就是該色的色相。見下圖。 400 500 600 70010080604020RGB()主波長與色相2、明度 明度是人眼所能感受到的色彩明暗程度，它是與人

18、的心理、生理有關(guān)的一個屬性。 明度的基礎(chǔ)是顏色的亮度，但亮度不等于明度。亮度是可以用光度計測量的，它是與人的視覺無關(guān)的客觀量。亮度在色彩學(xué)上是與光的能量大小相關(guān)的，但能量較大的藍(lán)紫色明度值卻較低。而明度則不然，它是顏色的亮度在人眼視覺上的反映，明度是從感覺上來說明顏色的性質(zhì)。 同一色相但明度不同的顏色，就不是同一顏色。不同顏色的明度差異較大，例如黃色較亮，藍(lán)色較暗。對中性灰來說，白色的明度最大，灰色次之，黑色明度最小。在光譜反射率曲線上，顏色的光譜反射率越高，顏色的明度值越大。 不同顏色的光，強(qiáng)度相同時照射在同一物體也會產(chǎn)生不同的亮度感覺。人眼對顏色明亮程度的變化敏感，即便有一個很小的亮度變化

19、，人眼便會有不同的顏色感覺。三維空間坐標(biāo)與明度變化 各種色彩的明度取決于顏色對光的輻射能力。對于單色光來說，光線越強(qiáng)，其色彩越明亮；對物體而言，反射或透射的光通量越多，物體看起來越明亮，其顏色的明度值也越大。同一色相物體，它的顏色越接近于白色，其明度值越大，越接近于黑色，其明度值越小。 對于不同色相的物體，即使其反射率或透射率相同，明度也各不相同。在可見光譜中，黃色、橙黃色、黃綠色的明度較高，橙色和紅色的明度居中，而青色和藍(lán)色的明度較低。明度是顏色的亮度在人的視覺上的反映，明度是從感覺上來說明顏色的性質(zhì)。因此，不能把明度單純地理解為是一個物理學(xué)的度量，它同時還是一個心理的量度。亮度相同的各色塊

20、明度感覺 物理學(xué)上通常用光的能量來描述顏色光的亮度。但是色光的能量的大小與視覺并不是成比例的。對于色光的能量問題，視覺的判斷與光度計測得的能量也不相符合。例如，能量較大的藍(lán)色光的可見度反而低于比它能量小的綠色光。由此可知，光的能量只能用于描述光的亮度，但不能用于明度的描述，因為亮度和明度不是同一個概念。 同一種色相正是由于明度的差別而具有不同的色彩，也同樣由于色彩的明暗不同，才顯示出畫面的層次感和立體感。在各種顏料中，白色顏料是反射率極高的物質(zhì)，黑顏料是反射率極低的物質(zhì)，如果在其他顏料中加入白色，可以提高混合色的明度；加入黑色，可以降低混合色的明度。但是這種混合方式改變的不僅僅是顏色的明度，而

21、且還有顏色的飽和度。 若用光譜反射率曲線來判斷明度，則可由曲線的波峰和波谷的平均值來確定。 如下圖：三條曲線是平行向上移動的，表明它們對光譜的反射率不同，顏色的明度也不同，且最上面的曲線代表的顏色的明度要比下面兩條曲線代表的顏色的明度要高。10080604020RGB明度差異3、飽和度 飽和度又叫顏色的純度或彩度，是指顏色的純潔性。 可見光譜的各種單色光具有最飽和的顏色，其他物體顏色的飽和度要看它反射光或透射光與光譜色的接近程度。越接近單色光其飽和度越大，反之飽和度越小。 當(dāng)光譜摻入白光成分越多，就愈不飽和。因此光譜色的飽和度通常以色彩白度的倒數(shù)表示。 物體色的飽和度取決于該物體表面反射光譜的

22、選擇性，物體對光譜某一較窄波段的反射率高，而對起其他波長的反射率很低或沒有反射，則表明它有很高的光譜選擇性，這一顏色的飽和度就高。 色彩的飽和度與呈色物體的表面結(jié)構(gòu)有關(guān)，如果呈色物體表面光滑，表面反射光的主反射面上，光線耀眼，而其它反射面上反射的光線較少，顏色飽和度就高。如果呈色表面較粗糙，其表面的光呈漫反射，在任何方面上都有白光的反射，所以降低了色彩的飽和度。 不同光譜色能分辨出的飽和度級數(shù)是不等的，甚至相差很大。其中紅色的級數(shù)最多，有25級，黃色的級數(shù)最少，有4級。400 500 600 70010080604020RGB()ab飽和度差異4、顏色三屬性的關(guān)系 顏色的三屬性是對顏色的全面描

23、述。色相決定于色刺激的光譜組成及光譜功率分布峰值的位置；明度決定于色刺激的光強(qiáng)；飽和度決定于最強(qiáng)波長的功率對其他波長占優(yōu)勢的程度。雖然顏色三屬性與主波長、光強(qiáng)度和光譜能量分布有關(guān)，但它們并不是光的物理屬性，其表現(xiàn)形式和度量都取決于人的視覺器官。 顏色的三屬性是相互獨立的，但并不是單獨存在的，它們之間的變化是相互聯(lián)系相互影響的。在某一顏色中加入白色可以提高明度，加入黑色會降解低明度，在明度變化的同時，顏色的飽和度也發(fā)生了變化，加入白色或黑色，使顏色的飽和度降低，加入量越大，飽和度降低得越多。 顏色的色相、明度和飽和度只有在適當(dāng)亮度情況下才能充分表現(xiàn)出來。在極亮的條件下，人眼接受刺激的能力達(dá)到了極

24、限，便會產(chǎn)生耀眼的感覺，這是對顏色的一切屬性都難以辨認(rèn)；當(dāng)在極暗的環(huán)境時，色彩難以體現(xiàn)，自然無法區(qū)別色彩的色相和飽和度了。實驗發(fā)現(xiàn)，在中等亮度下，人眼能夠分辨的色彩總數(shù)為10000種左右，彩色印刷品可以表現(xiàn)出2000種不同的顏色。 物體顏色的三屬性可以用光譜的反射率曲線來表示。曲線的峰值反射率對應(yīng)的波長為色彩的主波長，主波長表示色彩的色相。相同的反射率，如果主波長不同，則色相也不同。曲線的反射率越大，則色相明度就越大。曲線的反射峰窄，顏色的飽和度就越高，反之，飽和度越低。10080604020RGB()飽和度差異10080604020RGB明度差異10080604020RGB色相差異()()第

25、三節(jié) 顏色視覺現(xiàn)象 顏色視覺形成有四個要素：可見光、物體、眼睛和大腦。它們形成顏色視覺涉及到三個科學(xué)領(lǐng)域。一是受物理法則支配的物理學(xué)系統(tǒng)；二是愛生理學(xué)法則支配的生理學(xué)系統(tǒng)；三是受心理學(xué)法則支配實施的心理學(xué)系統(tǒng)。 從色彩研究觀點來說，受物理學(xué)法則支配的“色彩真實”，有時往往與按人的生理學(xué)和心理學(xué)法則支配的“色彩效果”不一致，即在人的顏色視（知）覺中關(guān)于色彩的主觀心理映像與外界客觀刺激的關(guān)系，并不完全服從物理學(xué)規(guī)律，這是人類在自然環(huán)境中長期生活所具有的適應(yīng)性和保護(hù)性所造成的。由于生理和心理上的這種應(yīng)適應(yīng)性，從而造成了色彩設(shè)計和復(fù)制工作中和復(fù)雜性和多元性。也說明了顏色感覺的形成是一個綜合的系統(tǒng)。在這

26、個系統(tǒng)中受到各種因素的影響，并形成了一些有規(guī)律的視覺現(xiàn)象。一 、暗適應(yīng) 當(dāng)人眼從明亮的環(huán)境進(jìn)入到一個較暗的環(huán)境中時，剛開始的時候人眼看不清物體，一段時間后，人眼的感受能力逐漸提高。這種人從光亮處到暗處時，眼睛的感受能力逐步增強(qiáng)的現(xiàn)象叫暗適應(yīng)。 暗適應(yīng)的過程包括瞳孔大小的變化和視網(wǎng)膜上感光化學(xué)物質(zhì)的變化。從光亮的環(huán)境進(jìn)入黑暗的環(huán)境中時，瞳孔的直徑擴(kuò)大，進(jìn)入眼睛的光線增加，以適應(yīng)暗環(huán)境，看清物體。但這種適應(yīng)能力是有限的，如進(jìn)入全黑的的地方，無論瞳孔如何擴(kuò)大，依然無法看到物體。 暗適應(yīng)過程中人的視覺功能會發(fā)生變化，在黑暗中視覺功能由中央視覺轉(zhuǎn)為邊緣視覺以完成暗適應(yīng)。 例如：人從光亮到電影院或暗室中，

27、要經(jīng)過一段時間才能看清東西，這就是暗適應(yīng)現(xiàn)象。二、明適應(yīng) 當(dāng)人們從暗室中走到光線很強(qiáng)的戶外時，剛開始會覺得光很強(qiáng)，刺激眼睛睜不開，不能看清周邊的物體，但過一會，人眼就會適應(yīng)光亮的環(huán)境，并能看清物體。這種由于強(qiáng)光的作用，而引起的視網(wǎng)膜對光的刺激敏感度下降的現(xiàn)象，叫做明適應(yīng)。 與暗適應(yīng)相比，明適應(yīng)的過程時間短。三、顏色適應(yīng) 先看到的色彩對后看到的色彩的影響所造成的顏色視覺變化的現(xiàn)象叫做顏色適應(yīng)。 對于從事印刷復(fù)制工作的人員來說，在觀測顏色時，強(qiáng)調(diào)不要在白熾燈或其他色溫太低和非標(biāo)準(zhǔn)光源下來研究色彩，其目的就在于消除由光源色而產(chǎn)生的顏色適應(yīng)的影響。四、閃光盲 當(dāng)眼受到高強(qiáng)度光的刺激時，引起的暫時性視覺

28、不敏感的現(xiàn)象叫做閃光盲。 如果人在黑暗的環(huán)境下呆時間過長，眼睛就不能馬上見到強(qiáng)光，否則就會造成永久性失明。五、色弱與色盲 在人眼的視網(wǎng)膜中存在三種視素細(xì)胞，分別為感紅、感綠、感藍(lán)細(xì)胞。根據(jù)色彩學(xué)理論，人眼就是靠這三種感色細(xì)胞來辨別顏色。 人眼對于光譜色中紅色或綠色區(qū)域的顏色辨別能力較差的現(xiàn)象稱之為色弱。多發(fā)生于后天因素。 色盲屬于嚴(yán)重色覺異常著，分為局部色盲和全色盲。局部色盲是指紅綠或黃藍(lán)色盲。全色盲患著辨別不出任何顏色。六、顏色辨別 正常人的視覺在一定的亮度條件下，能看到可見光譜中的各種顏色，人的視覺還能在兩個相鄰顏色范圍的過度區(qū)看到各種“間色”以及許多難以叫出名的顏色。 對于某些波長，人們

29、感覺到的顏色和波長之間的關(guān)系不是完全一致的，因為這些顏色受到光強(qiáng)度的影響，隨光強(qiáng)度而變化。顏色隨光強(qiáng)度變化而變化的這種現(xiàn)象叫做貝楚德-樸爾克效應(yīng)。 隨著光強(qiáng)度的變化，各種波長在視覺上顏色向紅色或藍(lán)色的方向變化，而只有黃色（572nm）、綠色(503nm)、和青色(478nm)這三點不變。 在可見光譜中，從紅端到紫端，中間有許多過渡顏色。在整個可見光譜上，人眼一般可以分辨100多種不同顏色，最敏感的部位在490nm及590nm附近，最遲鈍的部分是在光譜的兩端。 在可見光譜中，從紅色端到紫色端，其間有各種各樣的過渡色，這些中間色，人眼的辨別能力是不一樣的。在有的區(qū)域，光的波長稍有變化，人眼便可分辨

30、，但是有的區(qū)域，光波得有一個較大的變化時，人眼方可區(qū)別出顏色的不同。人的視覺在辨認(rèn)波長的微小變化方面的能力稱為辨認(rèn)閾限。實驗證明，人眼對光波變化最敏感的部位在490nm的青綠色光及590nm的橙黃色光附近，波長有1-2nm的改變，人的視覺器官便會有不同的顏色感受。對于540nm的綠色光譜段需要有2-3nm的波長變化人眼才可以對顏色有所區(qū)別。最不敏感的部位在可見光譜的兩端，人眼對波長變化的反應(yīng)能力近乎遲鈍，特別是在波長在于655nm以及小于430nm的可見光范圍，人眼幾乎無法分辨顏色上的差別。七、顏色對比 人在觀察物體時，常常是許多不同顏色的物體同時共存，相鄰區(qū)域的不同顏色相互影響叫做顏色對比。

31、顏色的對比現(xiàn)象有兩種情況。一種是同時顏色對比，另一種是先后顏色對比。 顏色對比的變化，主要涉及色相、明度和飽和度三個方面。1.同時顏色對比 同時顏色對比，是指兩種顏色同時呈現(xiàn)在視網(wǎng)膜上時所產(chǎn)生的對比現(xiàn)象。例如將一塊灰色，置于底色是白色上觀察時，感覺顏色較暗。當(dāng)將它置于黑的底色上則感覺較亮。如下圖：同時顏色對比 將幾片同樣大小、同樣顏色的灰紙放在不同的背景上，在綠色背景上灰色會帶有紅色的感覺，而在藍(lán)色的灰紙上會有黃色的感覺。 如果是兩種反差相當(dāng)大的彩色放在一起，則兩種顏色的對比會特別強(qiáng)烈。明度不同的顏色匹配時，明度大的更明，明度小的顯暗。飽和度不同的顏色匹配時，飽和度高的顏色顯得鮮艷，飽和度低的

32、顏色顯得渾濁。通過大量實驗可知：在非彩色范圍里顏色向著彼此距離最遠(yuǎn)的方向變化。對于彩色對比，顏色基本上是向背景（底色）顏色的補(bǔ)色方面變化。2.先后顏色對比 先后顏色對比是指先看一種顏色，之后再看第二種顏色時，兩種顏色感覺就會相疊加，產(chǎn)生不穩(wěn)定的顏色現(xiàn)象。對比結(jié)果，應(yīng)是先注視過的那種顏色補(bǔ)色。 根據(jù)色光三原色學(xué)說的觀點，感受某種顏色的視錐細(xì)胞被前一種顏色的刺激所引起的興奮越小，白色刺激引起的興奮越大。因此先后顏色對比現(xiàn)象的結(jié)果，就應(yīng)該是先注視過的那種顏色的補(bǔ)色，然而實際上是補(bǔ)色相近似的顏色，例如注視紅色之后，眼睛對于紅色光線的感受性就會降低。于是在白色上誘導(dǎo)出原來顏色的補(bǔ)色相似的淺綠色，又稱為負(fù)

33、后像。它也有亮度特征。 與同時顏色對比不同的是，先后顏色對比是時間運(yùn)動的過程中發(fā)生的顏色對比現(xiàn)象。但是這種色彩不穩(wěn)定的現(xiàn)象只是視覺器官的感受，并不是顏色真的發(fā)生了變化。在灰色背景上注視白色較長時間，當(dāng)移開白色塊之后，灰色背景上原來白色塊的地方出現(xiàn)較暗的負(fù)后像；若灰色背景上是黑色塊，則出現(xiàn)較亮的負(fù)后像。3、邊界顏色對比 在觀察顏色控制條的灰梯尺時，會感到每一條邊界線的右側(cè)顯得亮一些，而左側(cè)顯得暗些，并能感到每個梯級內(nèi)的明度是變化的。如果只觀察一個梯級，就會看到在一個梯級內(nèi)亮度是一致的，不存在一側(cè)發(fā)亮，一側(cè)發(fā)暗的現(xiàn)象。這種在明暗圖形輪廓邊界部分發(fā)生的主觀對比加強(qiáng)的現(xiàn)象，稱為邊界對比。八、顏色恒定

34、外界條件發(fā)生變化時，物體的顏色也隨之變化。但人們對一些常見物體的顏色的認(rèn)識卻是相對恒定的，這種現(xiàn)象就是顏色的恒定現(xiàn)象。 日光是呈現(xiàn)物體色的最主要的光源之一，但日光從早到晚也在發(fā)生著不斷的變化，然而人們的視覺仍保持著對物體顏色感受的恒定性。如：紅色的花，綠色的樹，藍(lán)色的天空等等。這說明顏色恒定現(xiàn)象是與人的視覺系統(tǒng)對顏色的記憶有一定的關(guān)系。九、顏色錯覺 錯覺是人們對外界刺激的一種不正確的反映。色彩能夠造成心理上各種不同的錯覺感。例如：大小錯覺、遠(yuǎn)近錯覺和重量錯覺等。大小錯覺遠(yuǎn)近錯覺造成這些現(xiàn)象的原因是由于人眼的視覺適應(yīng)。一般來講，短波長的冷色在視網(wǎng)膜前部成像，長波長的暖色在視網(wǎng)膜后方成像，這造成在

35、視網(wǎng)膜上正確成像的條件下感覺紅色比實際距離近，而藍(lán)色比實際距離遠(yuǎn)。根據(jù)顏色錯覺的生理作用，可以在宣傳海報、網(wǎng)站設(shè)計、電子出版物制作中采用不同的顏色進(jìn)行效果展示。第四節(jié) 顏色的心理感受 自然界中的色彩豐富多彩，和諧的色彩給人以美的享受。但色彩的組合搭配有一定的原則和規(guī)律，如果組合不當(dāng)就會產(chǎn)生不協(xié)調(diào)感。由于色彩本身有一定的個性和特點，當(dāng)不同顏色搭配在一起，它們就會體現(xiàn)一種綜合效果，給人以不同的感受。 和諧的色彩搭配是美麗的，不同的色彩調(diào)和，給人產(chǎn)生不同的心理感受。一、色彩的調(diào)和 色彩的調(diào)和又稱為色彩的配合，是指兩種或兩種以上的顏色組合在一起時色彩和諧，能滿足人的視覺要求，并使人心情愉快的色彩搭配關(guān)

36、系。 色彩的調(diào)和就是要達(dá)到色與色的關(guān)聯(lián)和統(tǒng)一，達(dá)到色彩的豐富多樣、自然和諧。 大自然的色彩是調(diào)和的。但人為的色彩配合是根據(jù)人的經(jīng)驗進(jìn)行的。好的色彩配合，給人以美的感受，而不調(diào)和的色彩配合，給人產(chǎn)生不舒服，甚至是厭惡感。 色彩的配合在生活中無處不在，如著裝、物品使用、色彩創(chuàng)意設(shè)計等。對于印刷專業(yè)人員來講，由于從事的是設(shè)計并生產(chǎn)出精美的印刷品工作，因此在印刷品的顏色應(yīng)用上，色彩配合更為重要。色彩配合的好壞，水平的高低與工作者的欣賞水平、個人愛好、藝術(shù)修養(yǎng)有直接的關(guān)系，因此，印刷工作者懂得色彩的調(diào)和十分重要。 要得到好的色彩配合，首先要了解色彩的性質(zhì)，掌握色彩之間的相互關(guān)系和相互影響，研究不同地區(qū)、

37、不同民族以及不同文化層次的人的用色習(xí)慣和愛好，同是還要知道不同色彩對人的心理產(chǎn)生的作用。 色彩的配合要通過顏色的對比來完成。顏色的對比主要是指色彩對比。包括相反色對比、對比色對比和類比色對比?；旧喾瓷珜Ρ壬S藍(lán)紫青、綠、紫紅、品紅品紅綠黃、黃綠、青綠、藍(lán)紫紅青綠黃綠、綠、青、藍(lán)青綠紫紅紅紫、品紅、大紅、橙青大紅品紅、紫紅、橙、黃基本色與相反色、對比色列表二、色彩的對比 色彩之間的關(guān)系，可以通過色彩之間的對比來了解色彩之間的相互差別，從而研究其對整體顏色效果的影響。 色彩之間不同形式的對比，會產(chǎn)生不同的色彩效果。 顏色對比有同時顏色對比和先后顏色對比，同時顏色對比最能體現(xiàn)色彩同時出現(xiàn)時的效果

38、。出時顏色對比主要有色相對比、純度對比和明度對比三種。1、色相對比 色相對比是由于色相差別而引起的色彩對比現(xiàn)象。色相對比可以是不同純度之間的顏色對比，比如高純度與高純度、高純度與低純度及低純度與低純度之間的對比。 同類色對比：是指在色相環(huán)上所處位置接近的顏色之間呈現(xiàn)出的色彩效果。它們是屬于同一色相而在明度與飽和度上稍有差別的色彩之間的的比較。 鄰近色對比：是指在色相環(huán)上相差45度左右顏色所形成的差別對比所呈現(xiàn)的色彩效果。 對比色對比：是指某一顏色和與之相差90-120度之間的色彩的對比效果。 補(bǔ)色對比：是指在色相環(huán)上分布位置相差180度的兩個顏色對比所呈現(xiàn)的色彩效果。2、明度對比 由于明度的差

39、別而引起的顏色對雙效果稱為明度對比。 明度越高，給人的感覺越清冷、純潔、明朗，明度越低，給的人感覺越深覺、厚重、憂郁。 明度差在3以內(nèi)的明度對比為短調(diào)對比，其明度差別不大，對比弱，顯得模糊、柔和；明度相差3-5個級數(shù)的明度對比叫中調(diào)對比，其色彩明度有一定的差別，但對比適中，顏色效果清晰、鮮明；明度相差5個級別以上的明度對比叫長調(diào)對比，其色彩明度差別大，效果強(qiáng)烈，有沖擊力。3、純度對比 純度對比也稱飽和度對比，是指飽和度較高的顏色與低飽和度顏色之間的對比。不飽和色有被白色顏料沖淡的亮調(diào)色彩，也有被灰或黑顏料沖淡的暗調(diào)色彩。純度對比可以體現(xiàn)單一色相中不同純度色的對比，也可以體現(xiàn)不同色相之間的對比。

40、 高純度的色彩搭配在一起具有積極、華麗、快樂的情緒，能顯出生機(jī)，但有時會給人以過分強(qiáng)烈刺激、不安分不穩(wěn)定的感覺；高純度與低純度的色彩配合在一起，會顯得色彩均衡，有層次感，強(qiáng)與弱搭配和諧，色彩統(tǒng)一，表現(xiàn)較好的畫面效果；中純度與低純度搭配在一起，會顯得畫面過于不飽和，造成畫面發(fā)灰、蒼白，沒有生氣。三、色彩的心理作用 色彩進(jìn)行對比時能產(chǎn)生一定的心理感受，其實不同色彩本身也具有各自的感情色彩。當(dāng)色彩刺激人的視覺器官時，能產(chǎn)生兩種作用，一是產(chǎn)生視覺，另一種是引起視覺的同時由色彩的刺激引起人的思想感情變化，即心理的活動和感受。 1、色彩的冷暖 色彩的種類繁多，每種顏色都有各自的顏色特點，給人的感覺也不同。

41、有的色彩看上去感覺有冷的心理感受，有的有溫暖的心理感受。這是由于物理色與人的視覺經(jīng)驗以及心理暗示而形成的一種心理感覺，色彩的冷暖并不是色彩本身的溫度有冷暖的差別，而是一種心理作用。2、色彩的輕重 色彩的明度、飽和度和色相都能影響色彩的輕重感，而明度的影響最大。 純度低的顏色感到重，純度高的顏色感到輕。在色相上，紅、橙、黃給人以重的感覺，青、藍(lán)、藍(lán)綠等給人以輕的感覺。3、色彩的空間感 高純度、高明度的暖色具有向前迫近與擴(kuò)大的感受，被人們稱之為前進(jìn)色。低純度、低明度的冷色有后退與收縮的感覺，稱之為后褪色。當(dāng)前進(jìn)色與后褪色并存時，剛會形成平面上的前后空間層次感。利用色彩的明度層次關(guān)系，也可以表現(xiàn)色彩的空間感。4、色彩的動力感 不同的色彩蘊(yùn)含不同的力與能量。5、色彩的透明感 色彩的透明感會表現(xiàn)出輕快、舒暢、富于韻味的視覺效果。6、色彩的音樂感 色彩明度的高低與聲音的高低也有關(guān)系。強(qiáng)烈的色彩具有尖銳高亢的音樂感，暗