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1、测色与计算机配色,概述 第一章 光与色的基础知识 第一节 光和色 第二节 颜色的分类和表征 第三节 颜色的混合,感觉是认识的开端 知识的源泉,客观世界,听觉,视觉,味觉,嗅觉,神经系统,对外界现象和事物产生认识,什么 颜色？,视觉是感觉中重要的一种 眼睛是一种高级的光学系统，能够反映外界物体的形状和颜色 人的眼睛仅对380780nm的光波敏感 颜色视觉决定于光源（illuminant）、 物体（object）、观测者（observer）,太阳,色 彩 视 觉 测 试,色 彩 视 觉 测 试,颜色的数字信息,31 组反射率值,织物样品,NEXT,NEXT颜色标准,样品,光源,电子信号,光电二极管
2、阵列,单色光镜,反射率 样品颜色的表征,NEXT,反射率数据,分光光度计,NEXT,反射率数据,波谱曲线,NEXT,反射率数据,根据色差值判断,CMC色差公式,以色差值 判断颜色的视觉差异,E = 0 完美匹配 E = 0.3 刚可察觉 E 0.8 可接受 E 1.2 拒绝,NEXT,/nm,/nm,色度学（colorimetry） 研究人的颜色视觉规律、颜色测量理论与技术的科学。 以物理光学、视觉生理、视觉心理、心理物理学等学科为基础（还应包括现代工业技术） 以统一的标准，对颜色做定量的描述和控制。,可 见 光 区 域,第一章 光与色的基础知识 第一节 光 与 色,一、光,可见光与电磁波波长
3、的关系可见光,l,Cosmic rays,X 射线,UV,IR,电磁波,可见光波长范围 物理学意义：380-780nm 人的颜色视觉意义：400-700nm,能量决定了光的强度，波长决定了光的颜色。 光的波长决定了人眼所能看到的颜色。相同波长的光，如果辐射能量不同，则人眼将看到不同明暗程度的色彩。,在颜色科学中，所研究的光是为眼睛所能感受到的，因此在颜色科学中所谓的光是指，能作用于人眼，并能引起明亮视觉及颜色感觉（色觉）的一种电磁辐射，即可见光。,二、光的色散,牛頓三棱镜色彩实验,光 源,可 见 光 谱,自然光通过三棱镜分光,物理学概念： 复色光：由不同波长的光组合在一起的光。 单色光：单一波
4、长的光，如激光。 颜色测量中光的概念与物理学概念的区别： 较窄波长范围内的光（物理学中仍然认为是不同波长的光组成的复色光）在颜色测量中通常被看成是单色光。,可见光谱的颜色感觉,红色 649750nm 橙色 600640nm 黄色 550600nm 绿色 480550nm 蓝色 450480nm 紫色 400450nm,三、物体的颜色（物体的光谱特性） 物体显示颜色的原因：对光的选择性吸收。,/nm,R/%,物体在光线照射下呈现不同颜色，是因为物体具有对落在其表面的光谱成分有选择地透射、吸收和反射的特性，这种特性称为物体的光谱特性。 透明体的颜色（滤色片，胶片）主要由透过的光谱组成决定。 不透明
5、体的颜色主要由反射的光谱组成决定。,（一）有色物质的浓度,光照射在透明物体上，一部分光透过物体，另一部分光被物体吸收。 溶液中有色物质与光密度的关系： 固体中有色物质在一定范围内成线性关系,（二）反射物体的光谱特性,光照射在非透明体上时，由于其表面分子结构差异，而形成选择性吸收，将可见光中某些波长的辐射能吸收了，将其余波长的光反射出来。,0,10,20,30,40,50,60,70,80,90,100,400,500,600,700,R/%,/nm,纤维材料的折光系数、织物组织等。,如：纤维中染料的多少,还原染料皂煮前后的色光变化,物体的色泽决定于吸收光的波长，如吸收400420nm的蓝紫光，
6、显示黄色；吸收560nm左右的绿光，则显示紫色。 颜色的纯度决定于反射率曲线的形状。 物体颜色的深浅决定于反射率的高低，这与物体中的有色物质浓度和有色物质的状态、物体的表面积大小、表面性质、照明光源以及入射角大小等物理因素有关。 温度和湿度,超细纤维不容易染深色，原因：颜色=镜面反射的白光+内部反射的彩色。表面积大，反射白光成分比例多，颜色浅。,物体颜色的决定因素,四、人的视觉系统（颜色的生理学系统）,感光系统,人眼的感光系统由视网膜组成，视网膜上分布着视觉感光细胞（按细胞的形状而命名为视锥细胞和视杆细胞），相当于相机内的感光片，是眼球的最里层，位于眼球后极的中央部分。,2视角 1931,10
7、视 角 1964,2,10,人眼睛的视觉特性： 1.视角 视角为被观察对象的大小对人眼睛形成的张角。其大小决定视网膜上投影的大小。 CIE 观测者,视角的特征： tan = A：物体面积的大小; D：物体与眼睛之间的距离。 因此，视角的大小决定于：（1）物体面积的大小； （2）物体与眼睛的距离。 距离一定，物体大，则视角大； 同一物体，距离眼睛越近，视角越大。,视角与颜色视觉有关系吗？ 有！ 因为感受颜色的视觉细胞在视网膜上的分布是不均衡的,2.明视觉、暗视觉 明亮条件下，人们可以分辨物体的细节和颜色。 黑暗条件下，人们只能分辨物体的大致轮廓，分辨不出物体的细节和颜色。 原因：人眼的视网膜中，
8、有两种不同的感光细胞分别在不同条件下执行不同的视觉功能，这是视觉的二重性，或称明视觉、暗视觉特性。,界于明视觉和暗视觉之间，此时人的视觉功能最差，两种细胞均只有微弱的视觉功能。,解剖学和神经生理学证明，视网膜中存在杆体细胞 （黑暗中分辨轮廓）和锥体细胞（明亮条件下分辨颜色和细节）。介于明暗视觉之间的视觉状态也称微明视觉（间视觉）。,光 源,视 网 膜 的 中 央 窝,杆 体 细 胞,锥 体 细 胞,锥体细胞（约650万个）: 布满在视网膜中心处（14万-16万/mm2）。 当视角为2时，物体像落在该处。 是判断色彩变化的感应细胞。 在日光下感应非常敏锐。 杆体细胞（约1亿个）: 布满在视网膜周
9、围。 判断明与暗变化的感应细胞。 在昏暗光源下特別敏锐。,锥体细胞和杆体细胞在视网膜上的分布,3.光谱光视效率函数V() （视觉函数）,555nm 绿 黄,507nm 蓝绿,4.颜色视觉现象 （1）颜色辨认 颜色辨认(视力正常的人可以辨认400-700nm的各种颜色） 红 700nm 640750nm 橙 620nm 600640nm 黄 580nm 550600nm 绿 510nm 480550nm 蓝 470nm 450480nm 紫 420nm 400450nm,人眼对光谱色的敏感性,贝措德-布吕克效应（Bezold-Brcke effect) 人的视觉对不 同波长光的颜 色辨认 精 度
10、 不 同，除 了 黄（572nm）、 绿（503nm）、 蓝 （478nm） 外，其他波长 的颜色随光的 强度而变化。,572,503,478,660,626,（2）颜色对比 视场中，相邻区域的两个不同颜色的相互影响叫做颜色对比。 每种颜色都可以在其周围诱导出其补色， 如红绿、黄蓝等。因此，在一种颜色的背 景上,观察另一种颜色，由于颜色对比，两颜色会相互影响，色调会向另外一种颜色的补色方向变化。如果两种颜色互为补色，则彼此加强饱和度。 观察纺织品颜色时，应避免对比效应的干扰。,第一节 光 与 色,（3）颜色适应 人眼在颜色的刺激作用下，所造成的颜色视觉变 化称为颜色适应。 对某一颜色的光适应后
11、，再观察另外一种颜色， 后者的颜色会发生变化。,研究颜色适应规律在实际中的意义 先后在两种不同的光源下观察颜色，必须考虑前一光源对视觉颜色适应的影响。 在同一光源下观察颜色，周围还有其他颜色的光时，要考虑周围光颜色适应的影响。,第二节 颜色的分类和特征,一、颜色的分类 自然界的颜色可以简单地分为非彩色和彩色两大类。 1.非彩色 非彩色（消色）：只有明度，无色相和彩度的颜色，包括白（最高）、灰、黑（最低）三种颜色。 测色学中，将理想的“白”和绝对的“黑”也归入无彩色之列。 非彩色对可见光各个波长的吸收都没有明显的选择性。,黑、白及从最暗到最亮的各种灰色,黑 深灰 中灰 浅灰 白,2.彩色 非彩色
12、以外的各种颜色， 都称为（有）彩色 彩色都对可见光内某一 部分波长有比较明显的吸 收（如右图）。 可以用反射率曲线表示 彩色吸收和反射的特征。,图1-15,反射率是指在可见光谱内光照射于物体上后所反射出的光量与标准白板反射光量的比率。 实际测试的反射率值是根据分光光度仪测量色样 与积分球壁的反射光量后, 比较并计算出的一种 数据。 色样的反射率值就如同每个人的身份证号码, 无法仿冒(物体颜色特征的“指纹”）。,400 6.25 560 3.26 420 3.35 580 7.34 440 1.96 600 16.25 460 1.40 620 30.50 480 1.22 640 47.47
13、500 1.21 660 63.72 520 1.34 680 76.26 540 1.78 700 82.48,反射率值可视为色样的身份证明文件,色样经分光测色仪器解析后, 可得到不同波长下的反射率值 (以%表示)。,/nm,/nm,R/ %,R/ %,反 射 率 曲 线,波 长/nm,蓝色样曲线,反 射 率 曲 线,波 长/nm,黄色样曲线,反 射 率 曲 线,波 长/nm,红色样曲线,反 射 率 曲 线,波 长/nm,绿色样曲线,二、颜色的特征 客观地研究颜色的特征，首先要排除干扰因素(物体形状、大小、性质、用途、背景等)的影响(例如测色仪对颜色的测量，更客观）。,饱满 ( Fuller
14、 ) 或 稀薄 (Thinner) 较深 ( Darker ) 或 较浅 ( Lighter) 较明亮 ( Brighter ) 或 较平淡 ( Flatter ) 较鲜艳 ( Brighter ) 或较暗淡 ( Duller ) 饱和度高 ( More Saturate ) 或饱和度低 ( Less Saturate ) 色相 ( Hue ),通常人们对色彩的描述,色 彩 的 描 述,无论是主观的观察，还是客观的测试，共同的研究结果是：自然界的所有颜色可以用： 明度（lightness） 色相（hue） 饱和度（saturation） 三个属性来描述。,颜色的三维空间描述,饱和度,明度,色相
15、,颜色的三维空间描述,明度 明亮或暗淡,饱和度 浓或淡,色相 红或黄,1.明度 表示物体明亮程度的一种属性。 彩色光的亮度越高，人眼就越感觉明亮。在物理上表现为物体表面的光反射率越高，明度就越高。,明度与亮度概念的区别,概念不一：亮度本质上是光度学概念，可用光度计测得，而与人的视觉无关（属于“客观亮度”）；而明度强调颜色亮度在视觉上的反映，是从人眼的感受性来描述颜色的一种性质。 应用范围不一：一般把物体反射光的能量用明度来表示，而光源则用亮度表示 。,颜色的第一维度 明度,颜色的第一维度 明度,色相 (Hue),2.色相 色 彩 的 描 述（色调、色别、色名),色相是彩色彼此相互区分的特性，是
16、色彩最重要、最基本的特征，在物理学中表现为可见光的光谱波长不同。在视觉上表现为红、橙、黄、绿、蓝、紫等各种色调。 在人的视觉中，物体表面色的色相决定于三方面： 照明体光源的光谱组成； 物体对光的吸收和反射特性； 不同观察者和观测条件的差异。,波 长/nm,绿色样反射率曲线,反射率/%,颜色的第二维度色相,3.饱和度（纯度、艳度、彩度） 指反射或透射光线接近光谱色的程度。,可见光中的单色光是最饱和的彩色，饱和度为1。 单色光中掺入白光成分越多，饱和度就越低。 物体色的饱和度决定于该物体表面反射光谱的选择程度。对光谱某一较窄波段的反射率越高，而对其他波长无反射或反射率很低，表明有很高的光谱选择性，
17、这一颜色的饱和度就越高。,波 长/nm,绿色样反射率曲线,反射率/%,颜色的第三维度 - 饱和度,明度、色相、饱和度三者之间不是简单的线性关系。 例如明度决定颜色的浓淡；而饱和度和颜色的鲜艳度有关。但是鲜艳度不能代表饱和度，因为饱和度是色度学概念，是客观的；而鲜艳度则是主观的，受精神和心理因素影响较大。,总结： 颜色的三种属性中： 色调主要取决于光的波长； 明度主要取决于物体对光的反射率； 饱和度主要取决于物体对光反射的选择性；,色调、明度和饱和度的相互关系,颜色的明度发生变化，饱和度也会发生变化，而颜色的色调并不发生变化 。 颜色的色调与饱和度的改变，明度却不一定发生变化 。 色调相同，明度
18、下降,第三节 颜色的混合,两束不同波长的光叠加在一起，与两种不同颜色的颜料混合在一起，混合的规律一样吗？,红、绿、蓝三种色光混色后会形成加和反应, 愈混愈白, 且使用这三种色光的不同能量混合会产生出各种不同的色彩。 红、绿、蓝三种色光的能量相同时产生白色。 1854年由格拉斯曼 (H.Grassmann)将颜色混合现象总结成颜色混合定律。,一、加法混色 加法混色即各种不同颜色光的加和。三个原色光为红、绿、蓝。,加 法 混 色 红 色 光 与 绿 色 光,加 法 混 色 红 色 光 、 绿 色 光 、 蓝色光,格拉斯曼颜色混合定律： 人的视觉只能分辨颜色的三种变化，即明度、色相、饱和度。 在由两
19、个成分组成的混合色中，如果一个成分连续地变化，混合色的外貌也连续地变化。并据此导出两个定律。 补色定律：每种颜色都有一种相应的外貌。如果某一颜色与其补色以适当比例混合，便产生白色或灰色；如果按照其他比例混合，便产生近似比重大的颜色成分的非饱和色。,纯度高+补色=纯度低,中间色定律：任何两个非补色相混合，便产生中间色，其色相决定于两颜色的相对数量，其饱和度决定于两者在色相顺序上的远近。,3.颜色外貌相同的光，不管其光谱组成是否一样，在颜色混合中具有相同的效果。并由此定律导出颜色的代替律：相似色混合后仍然相似。 即 若A=B；C =D 则A+C =B+D 或 A+B =C X+Y=B 则 A+X+
20、Y=C,存在同色异谱现象,4.亮度相加定律：混合色的总亮度等于组成混合色的各颜色光亮度的总和。 加法混色方式： 光的直接混合。 观察距离很小的两个颜色时，由于人眼不能分辨而产生的混色。 两个颜色频繁交替作用于人眼，如转盘式混色装置、彩电等。,转盘上涂有11的红绿两种颜色，快速转动转盘，转盘是一个黄色,荧光增白=蓝紫光（吸收紫外线转化而来）+黄光,吸收白光中的黄光，而出现蓝色，因对入射光有吸收而损失强度，故亮度下降,入射光为白光，织物对蓝紫光有弱选择吸收，因而反射光显黄色，而且强度因吸收而减弱,纺织印染实例：,二、减法混色 使入射光减弱的混色过程称减法混色。 色料的色彩是由色料对白光（日光）选择
21、性吸收和反射的结果。 色料的混合增加了色光的吸收量，削弱了反射光的能力。 色料混合的结果是混合色的明度、纯度都降低，混合色越多，明度越低，所以，色料的混合称为“减色” 。,2蓝色滤光片,1黄色滤光片,透射光-绿色,根据加法规 律： 应 该 是 白 色。 实际呢？,绿色。因此此时混色规律是减法性。,通过蓝色滤光片 的蓝色+通过 黄色滤光片 的 黄 色=什么效果？,减法混色三原色： 黄、品红、青,减 法 混 色 品 红 色 与 黃 色,减 法 混 色 品 红 色、 黃 色、 青 色,减法混色特点： 混合后样品的亮度与加法混色相反，是降低的。 减法混色的结果不容易预测（不直观）。,减法混色的应用： 滤光片叠加摄影 染料混合染色,四、 加色法与减色法的关系,The End,