颜色视觉 理论概述
第1章颜色视觉原理
第1章颜色视觉原理颜色是我们日常生活中不可或缺的一部分，它不仅仅是为了美化环境，更是一种沟通和表达感受的工具。
了解颜色视觉原理可以帮助我们更好地理解颜色的作用和效果，从而更好地运用颜色来传递信息和情感。
颜色的产生是由光线的反射或吸收过程中的光谱成分所决定的。
光谱是由各种波长的光线组成的，我们所看到的颜色是由不同波长的光线在我们的视力系统中被感知而产生的。
光线对于颜色的作用主要有三个方面：光的强度、光的频率和光的色调。
首先，光的强度对颜色的感知有很大影响。
亮度是指光的强度，它决定了我们对颜色的明暗感知。
光线越强，颜色越明亮；光线越弱，颜色就越暗淡。
这也是为什么在不同的光照条件下，同一物体的颜色会有所变化。
其次，光的频率决定了颜色的饱和度。
光的频率越高，颜色越鲜艳；光的频率越低，颜色越暗淡。
例如，红色和蓝色的光波频率较低，所以它们看起来比黄色和绿色更暗淡。
这也是为什么在彩电中，我们可以通过调节饱和度来改变图像的颜色鲜艳度。
最后，光的色调是由光波的波长决定的。
光波的波长越长，颜色就越偏向红色；光波的波长越短，颜色就越偏向蓝色。
例如，当光的波长在400纳米到700纳米之间时，我们就能够感知到完整的光谱颜色，从紫色到红色。
这也是为什么我们说蓝色和黄色是互补色，它们在光谱中位于不同的位置。
除了光的特性，颜色的感知还与我们的大脑和视觉系统有关。
我们的视觉系统是由光线传入眼睛的视网膜和脑部处理视觉信息的部分组成的。
当光线进入眼睛时，它被视网膜中的感光细胞所接受，并转化为神经信号后传递到大脑。
大脑会根据这些信号来解释和感知不同的颜色。
然而，颜色的感知也受到个体差异和文化因素的影响。
每个人的视觉系统和大脑处理方式可能不同，所以对于相同的颜色，不同的人可能会有不同的感受和理解。
此外，不同的文化背景和语言习惯也会影响对颜色的认知和表达。
例如，红色在中国文化中象征吉祥和喜庆，而在西方文化中通常代表危险和警告。
总之，颜色视觉原理是研究颜色产生和感知过程的科学原理。
色彩学颜色视觉和颜色视觉理论
色彩的大小错视 黑白的大小错视
色彩的大小错视 黑白的大小错视
色彩的大小错视 黑白的大小错视
色彩的大小错视 黑白的大小错视
明暗的大小错视
明暗的大小错视
明暗的大小错视
明暗的大小错视
明暗的大小错视
• 冷暖的大小错视
冷暖的大小错视
冷暖的大小错视
冷暖的大小错视
• 冷暖的大小错视
冷暖的大小错视
• 绿色是大自然草本的颜色，所以意味着自 然和生长，同时也是未成熟人的象征。 • 在西方，绿色意味着嫉妒和恶魔。所谓 “嫩手”是指工作缺乏经验的人。此外，绿 色一般还用来象征和平与安全。
色彩的心理现象 色彩的象征
蓝色是幸福色，表示希望。 • 在西方，蓝色表示贵族，一提到蓝的血， 就意味着名门血统，所以蓝色是身份的象征。 但是蓝色又是绝望的同义词，“蓝色的音乐” 实质就是“悲伤的音乐”。 • 在日本，用蓝色来表示青年，青春或少年 等刚走上生活道路的一代人。
• 沉静色：纯粹的绿蓝、蓝色， 降低彩度可降低沉静性；
色彩的心理现象 色彩的情感 1. 兴奋色、沉静色
紧张感：白色、 黑色、
高彩度色；
舒适感：灰色、低彩度色；
色彩的心理现象 色彩的情感 1. 兴奋色、沉静色 华丽感：红色系列
文静、沉着感：蓝色系列
色彩的心理现象 色彩的情感 2. 活泼色与忧郁色
并列各色明者更明，暗者更暗的色调， 黑色显得更黑，白色显得更白。
• 同时对比错视规律 3）彩度对比变化
彩度高的更高，彩度低的更低。
对某色（初见色）注视片刻，迅速把 视线转移至另一色（次见色），则感到该色 变得略带先见某色的补色色味。即先看红色， 再看黄色，则黄色变为黄绿色。
色彩的大小错视 黑白的大小错视
眼科与视功能检查 色觉概述
亮度：是指颜色的明暗之别，光谱色在黄色附近最亮，红色和紫色两端最暗。 颜色中掺入白色则亮，掺入黑色则暗。
（二）颜色的视觉理论
1、Young-Helmholtz学说－三色学说 1802年，Young根据红、绿、蓝三原色可以产生各种色调及灰色的颜色混合规律，假设视网膜上的感觉神经纤维有三部分组成，每一部分的兴奋都可以引起一种原色的感觉。
掌握色觉的定义掌握颜色的属性及定义掌握色觉异常的定义和分类
知识目标
能力目标
思政目标
能够理解色觉的形成原理
为人民服务的工匠精神
学习目标
LEARNING TARGET
（一）颜色的基本特征
颜色是不同波长（380～760nm）的光引起的一种主观感觉，是观察者的一种视觉经验。最敏感点约在555nm的黄绿色区。视网膜中视锥细胞是色觉的感受器。 人眼不但能辨别物体的大小、形状，且能辨别各种颜色。这种辨别颜色的能力，叫做颜色视觉，通称色觉。
一色视者 一色视者是完全的色盲又称为全色盲，患病率约为0.002％～0.003％。光谱上没有色调，只有一条不同的明暗的灰带，只能根据明度辨认物体。分为两种： 视杆细胞性全色盲：视网膜缺少视锥细胞或者视锥细胞功能完全丧失，主要依靠视杆细胞起作用，又叫锥体盲。 视锥细胞性全色盲：极少见，有大量的视锥细胞以及正常视力，但只对高明度和高饱和度的颜色，有一点色觉。
2．Hering学说
Hering学说又名四色说。Hering（1878）观察到，颜色现象总是以白－黑、红－绿、黄－蓝这种成对的关系发生的，因而假定视网膜上有白－黑、红－绿、黄－蓝三对视素（光化学物质）；此三对视素的代谢作用包括通过破坏（异化）和合成（同化）两种对立过程。
当白光刺激时，可破坏白－黑视素，引起神经冲动，产生白色感觉；无光线刺激时，白－黑视素合成，引起神经冲动，产生黑色感觉。 红－绿视素黄－蓝视素人所感知的色觉是三种组合或破坏共同作用的结果。
色彩学第2章 颜色视觉
R
R-G
B
G
R
第二阶段为视神经传输阶段，视 网膜阶段由锥体细胞产生的视神经 信号在向视觉中枢传导的过程中， 这三种反应又重新进行组合，最后 形成三对神经反应：白-黑，红-绿， 黄-蓝，其中，白-黑神经反应产生明 亮的感觉，红-绿和黄-蓝两对神经反 应产生彩色的感觉，具有对抗色的 性质，即有红色感觉时没有绿色感 觉，有黄色感觉时没有蓝色感觉， 反之亦然。 第二阶段的颜色视觉规律符合四 色对抗学说。
Y-B
L
R-G
第二节 颜色视觉现象
1、视网膜的颜色区
视网膜不同区域对颜色的感受性不同。具有正 常颜色视觉的人在视网膜中央能够分辨各种颜色。
在同一光亮条件先，白色视野的范围最大，其 次为黄蓝色、红绿色视野最小。（见书附页彩图1）
由于视网膜颜色区的存在，观察及测量颜色时必须要注 意视场角度的问题，它会对观测结果产生影响。通常对于 从事颜色及彩色印刷复制工作的人来说，多采用2°视场 的中央视觉条件。对于大视场观察场合，如建筑物、均匀 颜色的色布等，就需要采用10°视场的条件。
二.四色学说理论（对抗颜色理论）
1864年 赫林 颜色混合现象 心理原色：红、绿、黄、蓝。 颜色偏向现象 三对对立感受器：红－绿、黄－ 蓝、黑－白
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 没有办法解释三原色能产生一切颜色的现象。
三.
G 现代颜色视觉理论（阶段学说理论） B 现代研究成果证实，人的颜色视觉 的产生经历了几个不同的过程，在不 同过程中视觉的机理和信号也是不同 的。 颜色视觉过程可以分为两个阶段： 第一阶段为视网膜阶段，认为视网膜 内有三种独立的锥体感色物质，他们 分别选择性吸收可见光中的长、中、 短波长的辐射，产生红、绿、蓝的视 觉信号，同时每一种物质又可以单独 Y-B L 产生白和黑（明亮）的反应，在强光 作用下产生白的反应，无外界刺激时 产生黑的反应。 第一阶段的颜色视觉符合三色学说的规律。
颜色的视觉
颜色视觉
人的视觉器官不但能反映光的强度，而且还能反映光的波长特性。
前者表现为亮度的感觉，后者表现为颜色的感觉。
颜色是物体的属性，通过颜色视觉，人们能从外界获得更多的信息。
因此，颜色视觉在生产、生活中具有重要的意义。
在明视觉条件下，人眼对于380~780nm范围内的电磁波引起不同的颜色感觉。
感觉的颜色从紫色到红色，相应的波长由短到长。
人眼是一种高效率的彩色匹配仪，具有正常视觉的人，其视网膜中央凹，能够分辨各种颜色，属全色区。
(1)颜色对比
相邻的不同颜色，在观看时存在着相互影响，这种现象称为颜色对比。
例如，在一块黄色背景上放张白纸，用眼睛注视白纸中心几分钟，白纸会出现蓝色。
黄和蓝为互补色，即每一种颜色都在其周围诱导出一种确定的颜色，这种颜色称为被诱导色(原来诱导颜色的互补色或相似颜色)。
(2)颜色适应
人眼在颜色刺激的作用下所造成的颜色视觉变化，称为颜色适应。
例如，先在日光下观察物体的颜色，然后突然改在室内白炽灯下观察物体的颜色，开始时，室内照明看起来带有白炽灯的黄色，物体的颜色也带有一些黄色;几分钟后，当视觉适应了白炽灯光的颜色后，室内照明趋向变白，物体的颜色也趋向恢复到日光下的原来颜色。
再如，在暗色背景上照射一小块黄光，当眼睛先看过大面积的强烈红光一段
时间之后，再看这黄光，此时黄光呈现绿色;经过一段时间，眼睛会从红光的适应中逐渐恢复，绿色渐淡，几分钟后又成为原来的黄色。
可见，对于某种颜色光适应以后，再观察另一颜色时，后者的颜色会发生变化，并带有适应光的补色成分。
颜色视觉的名词解释
颜色视觉的名词解释颜色作为我们日常生活中不可或缺的一部分，对于我们的视觉感知起着至关重要的作用。
然而，颜色视觉究竟是如何运作的呢？本文将尝试对颜色视觉进行解释，从生理、心理和环境等多个角度来剖析这一现象。
生理层面首先，从生理角度来解释颜色视觉，我们需要了解人眼的构造。
人眼嵌入在我们的颅骨中，由几个关键部分组成。
其中最重要的部分是视网膜，它包含了感光细胞。
这些感光细胞可以分为两类：锥细胞和杆细胞。
锥细胞对光线的敏感性更高，能够感知红、绿和蓝三种基本的颜色频谱。
而杆细胞则对弱光更敏感，主要负责黑白和暗光环境下的视觉。
当光线从外界进入眼睛后，它会被角膜和晶状体折射，并聚焦在视网膜上。
在视网膜上的感光细胞中，光线的能量被转化为神经信号，然后通过视神经传递到大脑中的视觉皮层。
这个过程中，信息的编码、传输和解读均对于我们感知到的颜色起着决定性的作用。
心理层面而当我们深入探究颜色视觉的心理层面时，我们必须理解颜色如何影响我们的情绪和认知。
心理学家已经发现，不同的颜色可以引起不同的情绪反应。
例如，红色被认为是一种充满激情和能量的颜色，它可以提高心率并引起兴奋感。
相比之下，蓝色被视为一种冷静和平静的颜色，可以促进放松和心理稳定。
这些心理反应部分是因为我们大脑对颜色的条件反射，实际上是基于我们对于颜色的经验和文化背景的认知。
环境层面除了生理和心理层面之外，颜色视觉还受到我们所处环境的影响。
不同环境下的光照和背景色彩都会对我们的视觉产生影响。
例如，在艳阳高照的白天，周围的光线会使颜色更加明亮鲜艳。
而在昏暗的房间里，我们的视网膜中的杆细胞更加活跃，使我们的视觉更偏向黑白色调。
此外，墙壁、家具、装饰等环境元素的颜色也会与所观察物体的颜色产生交互作用，使我们对颜色的感知产生变化。
结语总结起来，颜色视觉是一个多层次、复杂的现象，受到生理、心理和环境等多个因素的影响。
了解这些因素，可以帮助我们更好地理解和解读我们所看到的世界。
视觉色彩原理
视觉色彩原理
视觉色彩原理是指人们通过感知视觉刺激来识别和理解不同的颜色。
在视觉传达中，色彩是非常重要的一种元素，因为它可以对人们的情感和认知产生直接的影响。
首先，根据颜色的明暗程度，我们可以将色彩分为明色和暗色。
明色通常给人以轻松、愉悦的感觉，而暗色则给人以沉重、严肃的感觉。
这是因为明色能够提供更多的光线，而暗色则更容易吸收光线。
其次，颜色的对比也决定了我们对色彩的感知。
对比大的颜色组合会显得更加鲜明和生动，而对比小的颜色则显得柔和和平静。
例如，在一副黑白画中添加一点红色，就能够吸引人们的目光，因为红色与黑白的对比非常明显。
另外，色彩的饱和度也会影响我们对画面的感知。
饱和度高的颜色会给人以强烈的冲击和活力，而饱和度低的颜色则显得柔和和温暖。
因此，在设计中，我们可以通过调整饱和度的大小来传达不同的情感和主题。
除了以上几点原理外，颜色的互补和相近关系也是视觉色彩原理的重要内容。
互补颜色指的是位于颜色圆上相互对立的颜色，当它们出现在一起时，会产生强烈的对比效果。
而相近颜色则具有更加柔和和和谐的感觉，可以用来传达温暖和舒适的氛围。
总而言之，视觉色彩原理是设计中不可忽视的重要因素。
通过运用明暗、对比、饱和度和颜色关系等原理，我们可以创造出
各种丰富多彩的画面，从而更好地传达信息和引起观众的情感共鸣。
第三章 色彩的视觉理论
二、感光系统
构成： 视网膜 厚度约为 0.1-0.5mm
第二节 色觉形成的生理基础
❖ 人眼的感光系统由视网膜组成，相当于像机 内的感光胶片，更确切地说，更类似于数字 相机的接收器
❖ 视网膜厚度约为0.1-0.5 mm，主要由视细 胞层、双极细胞层和神经节细胞层三层细胞 构成.
❖ 2.双极细胞层——联结视细胞与神经节细胞。
❖ 3.神经节细胞层——它与视神经相联结，视神经穿 过眼球后壁进入脑内的视觉中枢。
视细胞在视网膜上分布的不均匀性
明视觉和暗视觉
❖ 人眼有两种视细胞：锥体细胞和杆体细胞， 对应着两种不同的视觉功能。
明视觉(锥体细胞视觉)：在光亮条件下，即亮度 在几个cd/m2以上时，人眼的锥体细胞起作用， 可以很好地分辨物体的颜色与细节；
❖ 车辆的尾灯采用红灯 ❖ 夜间飞机驾驶舱采用红光照明
第四节 人眼的视觉现象与色彩心理
2. 颜色适应
颜色适应是指光源色度发生变化时，人眼 会自动调节各感光锥体的响应灵敏度以形成稳 定的视觉和自动的颜色平衡。如我们将白纸从 日光下拿到白炽灯下，就会感到纸张带有淡黄 色，这是白炽灯的光源色。经过几分钟的适应 后，视觉适应了白炽灯的颜色，纸张不再发黄， 仍然是白色。再将白纸重新拿回日光下，感觉 纸张由白色变为淡蓝色，随后仍然是白色。人 眼最终感觉到的纸张颜色是白色，不是客观条 件发生了改变，唯一改变的是人眼视觉。
❖ 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。
第四节 人眼的视觉现象与色彩心理
❖ 亮度适应规律
人眼感光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。
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THE EFFECT OF SIZE ON PERCIEVED COLOR
在视网膜上有三种形式的锥体细胞受到光的刺激就产生 红、绿、蓝三种色觉：
支持三原色学说的实验 1. 眼底反射分光光度实验
2. 显微分光光度实验 3. 锥体细胞感受电位光谱感度实验
1801 - 1860
Thomas Young - Herman von
X rays Cosmic rays
White light can be dispersed into a spectrum with the aid of a prism
166 6
White Light
700 nm
The spectrum
400 nm
牛頓 - 三菱鏡之色彩實驗
1666
光源
VIOLET INDIGO
该假定视网膜上有三种化学物 质，由于它们的破坏或再合成 产生6种不同的色觉和规律：
1. 白--黑 是对立的 破坏-白 重合成-黑 2. 红-绿 是互补的 破坏-红 重合成-绿 3. 黄-蓝 是互补的 破坏-黄 重合成-蓝
1878
Ewald Hering
相對的色彩理論
4
0
THE EFFECT OF SIZE ON PERCIEVED COLOR
2. 他的三种对立光化学物质在视网膜光感受水 平一级始终没有得到解剖学的实验证实。
4.阶段学说
THE EFFECT OF SIZE ON PERCIEVED COLOR
阶段学说认为：
颜色视觉过程是分阶段的，包括三原感受、四色 传导和中枢处理三个阶段。
THE EFFECT OF SIZE ON PERCIEVED COLOR
Saunderson approch
Thickness
Light effect on different objects
TraБайду номын сангаасsparent
Opaque colored
Translucent
Transparent colored
Light effect on different objects
a spectrophotometer
LIGHT SOURCE
MONOCHROMATOR
DETECTOR
SAMPLE
LENS
ANALOG to DIGITAL CONVERTER
an integrating sphere d/8
specular port
specular illumination
The color difference over a black backing is the transparency
Color strengh
Concentration ratio in white letdown
R %
B
simplified calculation
weighted K/S Sum
to monochromator
8º 8º
D65 filter
light source
coating inside
sample
spectral curves
This graph shows the percentage of light reflected by the apple at each wavelength.
Beer Lambert law transparent
directed light beam
CIBA multiflux theory model based on the exact theory of light transfer
K/S
Kubelka Munk (1-r)2/2R Diffuse light beam
–A –C – CWF – D65 – F11 – TL83 – ms ILL – UL3000
- 鎢絲燈光源 - 平均太陽光源 - 冷白冷白荧光燈光源 -平均太陽光源 - TL84 三基色荧光燈光源 - TL83三基色荧光燈光源 -英國瑪莎專用照明 - 美國商店照明
the same object has different colors under different lights
四色传导：
锥体细胞兴奋刺激在向视觉中枢传导过程中符合 E.Hering的四色学说；
在神经兴奋由锥体细胞感受器向视觉中枢的传导 过程中，这三种反映又重新组合，结果产生三对 对立的神经反应，既红或绿、黑或白、黄或蓝的
反映。
THE EFFECT OF SIZE ON PERCIEVED COLOR
中枢处理：
color depends on the light source
Colour matching functions
Spectral sensitivity of the human eye
Z
YX X
400
500
600
700
混色理論 加 法 混合
色彩加法性
紅色光 & 綠色光
色彩加法性
紅色光 & 綠色光
大脑视觉皮质中枢把由视神经纤维传来的神经冲 动根据已有的颜色经验进行处理，引起对颜色的
心理感受；颜色心理感受的最常用描述是： 色相、明度和彩度；上述描述被称之为的颜色视
觉的三属性。
1st. dimension of color = the hue
2nd. dimension of color = the lightness
Black (full absorption) Transmission in relation with the tickness
Kind of reflection
High gloss surface incident beam = reflected beam
embossed surface = Diffuse scattering
Color strengh in % =
A
A
K/S sample x 100 K/S Standard
B
A higher reflectance curve = weaker than B
how materials modify light
diffuse specular reflection
regular specular reflection
Fine particles Strong absorption Small scattering High transparency
Absorbed transmission
Coarse particles Small absorption Strong scattering Bad transparency
3rd. dimension of color = the saturation
光源
光源
SPECTRAL POWER DISTRIBUTIONS
250
200
E
N 150
E
D65
A
100
R
G 150
Y
100
50
400
540
700
ENERGY
功率分布光源相对
A D65
400
700
光源的色温
CIE Illuminants
100%
%R
400n
700nm
six concentrations of blue
The shape of this spectral curve is characteristic
100
of a particular colorant
75
50
25
0
400 nm
2 5 10 20 40 60
700 nm
scattering
internal reflection
refraction
absorption
transmission
light - object interaction
An apple absorbs violet and green light while reflecting orange and red light.
• 色料在色彩減法性中有 吸收性 與 散射 性.
色彩減法性
洋 紅色
色 彩 減 法 混合
洋紅色 & 黃 色
Subtractive Mixing - Colorants
• Subtractive Primary Colors
颜色物体
Different mathematical Models
log1/T
表色系统
Color space
L*
h
C*
available for CIELab System
色卡
• 色卡
混色系统 CIE混色系统
三刺激值
•X
紅
R
•Y
綠
G
•Z
藍
B
公式化的條件
人眼三刺激值 x,y,z, 小三刺激值 X,Y,Z, 大三刺激值
A
500
400
C
Rel. Power
300 200 100
0 400
500
600
700
Wavelength [nm]
D65 F2 F11
光 源 & 照明體
光源
250
200
E N 150 E
100
R G 150 Y
100
50 300
540
700
照明體
照 明 體 - 光經分光解析後而獲得到的數據