色彩设计基础

色彩设计基础第一章色彩视觉过程：第二章色彩理论知识第一节色彩物理学一、光与色现代物理学证明，光和无线电波、X射线等一样都属于电磁波。色彩是由光刺激眼睛而产生的一种视觉效应，光是其发生的原因，色是其感受的结果。1、光谱1666年英国科学家牛顿在剑桥大学实验室把太阳光从一小缝引进暗室，通过三棱镜之后，在荧幕上形成美丽的彩带，为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光，这种现象称为光的分解，形成的彩带即光谱，直到这时，人们才发现了光彩的成因，揭示了光色原理。光谱现象的出现，说明太阳光是由光谱中的色组成的。光从空气透过三棱镜再到空气，在不同的介质中产生俩次折射，由于光波的长短不同，三棱镜各部位的厚薄不同引起的透过时差，将太阳光分为七色。如果在光线分散的途中加一块凸透镜，将分散的光线集中，集中的点又为白色。经三棱镜分解的任意一个色光再经三棱镜就不能分解，荧幕上仍为原来的色光。含有红橙黄绿蓝靛紫所有波长的色光叫全色光。含有俩种以上的波长的色光叫复色光，含有一种波长的色光的叫单色光。2、可见光与不可见光用三棱镜分解太阳形成光谱，是人类所能看见的光的范围，从380-760（纳米）。肉眼所能看见的光叫做可见光。红波的波长最长，折射率最小，紫色光的波长最短，折射率最大。在光谱的范围的俩端，380纳米以外是紫外线，X光线、伽马线等，780纳米以外是红外线、电波等，都是人类眼睛看不见的光，为不可见光，必须用仪器才能观测。光线的物理性质，跟振幅与波长有密切关系，振幅的大小产生明暗的差别，波长的长短产生色相的差别，波长越长越偏向红色，波长越短越偏向蓝紫色，红外线是产生温暖的热线，紫外线可是皮肤晒黑，X光线可以透过物体（金属除外），其他射线具有辐射作用。肉眼所能看见的光谱，在光线中只占很小一部分，人眼最佳明视范围是光波波长在400-700纳米之间，不同的波长给人不同的感觉，下面为颜色与波长范围：颜色波长范围红760nm-622nm橙622nm-597nm光眼脑对象（物）形成视觉像联想同化透射反射黄597nm-577nm绿577nm-492nm蓝492nm-455nm紫455nm-380nm二、光源色各种光源发出的光，由于光波的长短、强弱、比例性质的不同，形成了不同的色光，称为光源色。1、光源宇宙间凡是能自行发光的物体都是光源，如太阳、恒星、流星及物体碰撞产生的火花，各种灯光、火光、激光等。对地球来说，太阳是最大的光源。由于物体色根据照射光源的性质而发生变化，为了色彩的调配及应用，在国际上规定了三种常用的标准光源形式。A光源，由白炽灯代表晚上的光；B光源，及太阳光；C光源及有太阳光时所特有的蓝天的昼光，也就是稍带蓝味的白光，是最为常用的光源。2、亮度亮度及发光或反光使人眼睛感到的明亮程度。亮度的表示标准有俩个：一个是光亮（物理量），另一个是感觉亮度的程度（心理量）。对应这俩个标准，衡量亮度的就是心理物理量。衡量照明亮度的心理物理量可以用照度和辉度来表示。照度表示的是一定面积光照的亮度，与光源的距离成反比。辉度表示的是一定面积内反射的亮度大小。根据环境的不同，其值会发生变化。亮度高的墙壁辉度也高。亮度和辉度的值都可以用仪器来测定。通过参考测量值就可以在设计的时候把握整体及局部的亮度。3、色温光源的温差造成了色彩上的差异，光源温度低就会偏红，温度高就会偏蓝，这种光源的温度称为色温。色温越高光越偏冷，色温越低光越偏暖。灯泡发出的光根据其材质，色温有所不同，白炽灯的光色偏暖；荧光灯的光色接近日光，是白色光；水银灯的光色偏绿；纳蒸汽灯光为橘黄色。即使是同种类的光，观察方式不同，其色温也相异。三、物体色物体色是光源色经不发光物体的吸收、反射、透射等现象反映到视觉中的色光感觉，如平时所看到的颜料，染料的色彩、动植物的色彩，服装、建筑的色彩，有机玻璃的色彩，宇宙万物的色彩等……我们把这种本身不发光的色彩统称为物体色。物体色决定颜色的性质非常复杂，基本上有以下几点：①物体分子结构②物体的性质③光线的性质④物体表面性质，如光滑、粗糙等影响光的折射、反射、透过程度。⑤观看时的心情因素。1、表面色物体接受光线照射后，吸收部分光线的颜色，将其余部分光线的颜色反射出来。我们眼睛所感受到的颜色正好是反射出来的光线颜色，如红苹果表皮，主要反射红色波长的光线，其他波长的光线被吸收，产生红色的感觉。这种色彩现象称为表面色。2、透过色某些物体本身的结构呈现透明的晶体形式，如玻璃，水晶，各种宝石、有机玻璃等。如将所有的波长光线全部通过，该透明物体就是无色透明的。如只通过红色波长的光线，则该透明晶体就是红色的。透明物质本身可以滤掉一些光线的色彩而呈现出透射及反射的色光来，经由视觉感觉，它的透过光及本身的反射光的颜色相同，其他的颜色被滤掉，这种现象被称为透过色。3、固有色由于每一物体对各波长都具有选择性吸收、反射与透射等特殊功能，所以，他们在相同条件下（如光源、距离、环境等因素）下具有相对不变的色彩差别。人们习惯将阳光下物体呈现的效果总和称之为物体的固有色。色彩的光学原理表明，物体不存在固定不变的固有颜色，固有色的提法并不科学；但就物质角度而言，不同的物体对光确实存在着相应的反射、吸收或透射的特性。在今天看来，所谓固有色实际是指物体在日光（太阳光或全色光）下，物体以固有的色彩印象，这种固有色彩印象即固有色，如我们在阳光下、荧光灯下、白炽灯下、烛光等全色光线下，看红花绿叶，虽然红花变成不同的红，绿叶变成不同的绿，但我们所看到的的话还是红的，也还是绿的。所以红花绿叶给我们以固有的印象。可是如果在绿色的光源下看红花绿叶，我们发现红花变成了黑灰色，绿叶显得更绿，这时就成了黑灰色的花和绿叶。如果我们一直都在绿色光源下看，那么给我们的固有感觉就是黑灰色的花和绿叶。就是说，色彩的固有印象，在全光线下还能维持，在单色光线及补色光下就不能维持。4、复合光在物体色中，一件物体的反射光或透过光并非全然单纯的只反射或透过光谱中的一种或俩种色光，其他的色光也会有微量的反射。因此，不同物体产生各种千变万化的颜色才是我们所看到的的真正非单一颜色的光，因为它是以“复合”的方式反射或透过所形成的的，故叫做复色光。5、平行反射平行反射又称镜面反射,就是将投照来的光线原样、规划、平行的反射出去。现实世界中平行反射的现象很多，如平的镜面，精致的水面，油面，平滑的金属面及各种表面平滑的物体都能形成平行反射。形成平行反射的物体，因为光线（色光）很少被物体吸收，在物体的表面被反射出去。如果物体表面特别光滑，形成完全的镜面反射就能成像，就等于通过镜面看光源、看物象、那么物体显示的几乎是全部的光源色，使平面反射物体自身颜色全部或大部分隐藏起来。6、扩散反射当投照来的光线被物体部分的选择性吸收，并不规则的反射出去，即是扩散反射。扩散反射是指光线的物体表面活动的情况。物体之所以呈现出不同的色彩是物体对不同波长的光线的选择性吸收或反射的结果，所以，选择性吸收，就是说把本体不同的色光吸收，把与本体相同的色光反射出来（平行反射或扩散反射），反射出的色光刺激人的眼睛，人们感觉到的色彩就是物体的物体色。被吸收的色光即成了物体的内能。7、受光量物体接受光线照射时，光源越强，所反射出来的颜色就越饱和、鲜艳、锐利、刺激度就越高；光源越弱，则色彩越暗淡、模糊、刺激度就越低，眼睛受光的程度是有一定的限度的，这个限度就叫做受光量。如投射进来的光线超过所能接受的限度则就变成白花花的一片，投射进来的光线不足则变得灰黑暗淡，这与照相底片曝光过度就一片白茫茫，曝光不足一团漆黑的反映相同。8、光线现象（1）光线照射到物体上，被物体全部吸收，物体呈现黑色的无反射现象，称为全吸收。（2）光线透过物体，称为透光。（3）光线照射在物体上，被物体全部反射出来。物体呈现白色，称为全反射。（4）光线透过物体，由于物体分子结晶排列的关系，使光线的方向改变，称为折射。（5）表面粗糙的质感，使光线呈方向不一致的反射，称为扩散。（6）浮油、肥皂泡的表面在光线的作用下，能呈现出所谓的斑斓的色彩，我们称这种反射为干涉反射。（7）三棱镜使光线发生曲折通过并分解的现象，称为分解通过或折光现象。四、物体色与光源色的关系人类视觉感知的色彩世界以光线为媒体，不同色彩的光照射到相同或不同的物体上，经由相同或不同的物体的反射或透射后，刺激我们的眼睛而产生不同的色彩感觉。根据色彩的物理学知识，我们应怎样观察、表现物体的色彩呢？现举例剖析如下：当白色光线照射在表面平而光滑的电镀金属立方体上时，受光面基本为平行反射，故只能看到白色光。当白色光线照射在石膏立方体上时，受光面呈洁白的物体色，背光面、侧光面则呈低明度的灰白色。当白色光线照射在黑绒布包裹的立方体上时，体面把白色光线全部吸收，是立方体呈现黑色。以上实例说明，即使投照的光线相同但由于物体的分子结构，性质不同，会形成不同的色彩。若改变投照光线的色彩，如：用红色光线照射表面平而光滑的电镀金属立方体，其受光面必然反射红光。用红色光线照射绿色立方体，由于红色光线中不含绿色光，没有绿色光可以反射，红色光又被吸收，故绿色的立方体成为黑色。用红色光线照射黑大绒立方体时，由于黑色吸收所有的光线，红色光线被吸收，故还是黑色。以上实例说明，物体的色彩源于光源的色彩和不同物质的选择性吸收与反射能力，光源的色彩影响着物体的色彩，其中物体的白色、高明度色以及光源色呈互补关系时，物体的色彩变化最明显。黑色受光源色变化的影响最不明显。物体的表面特征（质感）具有不同的反射值，形成不同的反射，如平行反射，扩散反射等，使物体表面呈不同的色彩。物体存在的环境使物体受环境的影响形成不同的色彩。物体的表面方向（受光面、背光面、顺光面）由于接受及反射光线的多少不同形成的色彩也不同。下面就如何观察、表现物体受光面与背面的色彩总结如下：（1）从受光程度看：受光面亮、明度高、背光面暗、明度低。（2）从冷暖感觉看：暖光照射，受光面感觉暖，背光面感觉冷，冷光照射，受光面感觉冷，背光面感觉暖，但也因环境改变（3）从视觉生理平衡的角度看：受光面为黄色，背光面必然带蓝紫味；受光面为红色，背光面必然带绿味；受光面为橙色，背光面必然带有蓝味。总之，受光面与背光面的色彩基本上为带有互补色相关系的感觉。（4）从物体的明度上看：明度高的物体色，如白、黄、浅灰等受光源色的影响大，明度低的物体色，如黑、暗灰、深蓝等受光源色的影响小。以上为物体受光面、背光面色彩与光源色的关系。所有物体的颜色，皆因光线、光源色的不同而产生变化，而每种物体所呈现出来的颜色并非只是单纯的单色反射光，而是混合了数种单色光而形成的复合光。在观察、表现物体色彩时，困难的是必须将物体的固有特性考虑进去，就是什么样的物体其固有色在什么色的光源下，受光面与背光面发生了什么样的变化。这些微妙的色彩感觉既要靠正确的理论指导，又要靠细心的观察、反复的实践才能得心应手。