色彩的物理学原理与视觉原理
色彩的基本原理
1、光与色 2、色彩的种类与属性 3、色立体与表色体系
光与色
一、光与色
没有光源便没有色彩感觉，人们凭借光才能看见物体的形状、色 彩，从而认识客观世界。
1、光源 能唤起我们色感的关键在光。 光源光可分为两种：自然光 （阳光） 人造光（电灯、蜡烛光等）
2、光源光 光源光也称直光。从太阳或电灯等光源发出的光直接照射在物体上。
孟赛尔色立体水平断面示意图
由于各色相的明度不等，因此各色相的饱和色在色立体上的位置高低不同。
孟赛尔色立体示意图 孟赛尔色立体
3．孟氏纯度阶段表示法 纯度变化的方向垂直于中心轴，黑、白、灰的中轴纯度为0，离中心越远纯度越
高，最远为各色相的纯色。同一色相面的上下垂直线所穿过的色块为同纯度，以无彩轴为 圆心的同心圆所穿过的不同色相也是同纯度。
色与中轴构成纯度序列，这种把色彩依
色立体示意图
明度、色相、纯度三种关系组织在一起构成的立体形式就是色立体。
一、孟赛尔色立体
孟赛尔色立体是由美国教育家、色彩学家、美术家孟赛尔创立的色 彩表示法。他的表示法以色彩的三要素为基础，色相称为Hue，简写为H；明 度叫做Value，简写为V；纯度称为Chroma，简写为C。 1．孟氏色相环
1．奥氏色相环 奥氏色相环是以赫林的生理四原色黄（Yellow）、蓝（U l t r a m a r i n e b l u
e）、红（R e d）、绿（S e agreen）为基础，将四色分别放在圆周的四个等分点上，成为 两组补色对。然后再在两色中间依次增加橙（Orange）、蓝绿（Turquoise）、紫 （Purple）、黄绿（Leaf green）四色相，合计为8色相，然后每一色相再分为3色相，成 为24色相的色相环。色相顺序顺时针为黄、橙、红、紫、蓝、蓝绿、绿、黄绿。因取色 相环上相对的两色在回旋板上回旋成为灰色，所以相对的两色为互补色。
色彩原理与应用-第三章-颜色混合原理与视觉理论
信息接收
信息加工
颜色感觉 红-绿 白-黑
红
绿 蓝
黄-蓝
阶段学说示意图
视细胞层
双极细胞层
神经节细胞层
谢
谢
3、阶段学说
阶段学说最早是由G.E.Muller（1930）及Judd （1949）所提出，他们认为长久以来一直在色彩视觉 理论（处于对立的状态的三色理论与对立理论，是可 以加以统一与相互配合的，并且对于人眼色彩视觉的 现象做了更为完整的解释与说明。
阶段学说理论： 视网膜上的锥体细胞是一个三色系统，而在视觉信息 向大脑皮层视觉中枢的传导通路中则变成了四色机制。颜 色视觉过程的这种设想称为阶段学说。 颜色视觉的形成过程可分为几个阶段。 第一阶段，当光线进入人眼视网膜时，三种独立的锥 体细胞中的感色物质会选择性在吸收不同波长光谱的辐射， 同时每一种锥体细胞根据光刺激量又可独自产生明度（黑 或白）与色彩（红、绿、蓝）的反应。在这一阶段中可应 用三原色理论及色光混合实验来解释视觉色彩的现象。 第二阶段中，在神经兴奋由锥体细胞向视神经细胞传 递的过程中，这三种反应重新组合，形成三对对立性的神 经反应，即红-绿、黄-蓝、黑-白反应。
B= M+C G= Y+C M+Y+C = K M+Y+C = K M+Y+C = K B+Y=K G+M=K
等式左右两边相加得：R+C=K
颜色吸收示意图
三、加色法与减色法的关系
◇加色法与减色法都是针对色光而言；加色法指的是色光相加
，减色法指的是色光被减弱。加色法与减色法又是迥然不同的两
二、色料减色法
1、色料三原色 如果选择黄色、品红色和青色这三种色料两者混合 或三者混合可以得到几乎所有的颜色，所以把黄（Y）、 品红（M）、青（C）这三种颜色叫做色料三原色。 2、色料减色法特点：
色彩原理与应用
色彩原理与应用一、光的颜色特性：1、颜色国家标准定义：色是光作用于人眼引起除形象以外的视觉特性2、光是一种能在人眼的视觉系统中引起明亮感觉的电磁辐射（大致10-14----数千千米）3、可见光（可见光谱）：波长在380----780nm波长范围的那部分电磁辐射注：单位：nm（纳米），1nm=10-9m4、色散：白光被分解成各种色光的现象（紫色光折射系数最大，偏离最大；红色光折射系数最小，偏离最小）5、单色光（光谱色）：只含有一种波长而不能再分解的光光色波长λ（nm）主波长（nm）红（red）630----780 700橙（orange）600----630 620黄（yellow）570----600 580绿（green）500----570 550青（cyan）470----500 500蓝（blue）420----470 470紫（purple）380----420 420注：光谱不受光强度变化的影响的要素：红（478nm）、绿（503nm）、572（nm）6、复色光：单色光混合而成的光注：人们大多见的都是复色光7、光源的光谱功率分布：光源中各个波长色光的辐射功率按波长的分布，即功率是波长的函数（1）类型：①线状光谱，如：宝石激光②带状光谱，如：紫外线③连续光谱，如：阳光、白炽灯④混合光谱：如：荧光灯（2）光谱功率分布的特性主要影响颜色8、光源的光谱功率分布曲线：功率的函数的曲线注：不同光源具有不同的光谱功率分布曲线9、光源的颜色：取决于光谱分布中各单色光的相对比例，而不是它们的能量绝对值10、相对光谱功率分布：令光谱功率分布函数的最大值为1或100，将函数的其他值进行归一化，经过归化后的反光谱功率分布，记作：S（λ）11、光源的颜色特性：取决于不同波长单色光的能量比例，与光谱辐射能量的绝对值无关，绝对值的大小只反映光源发光强度的大小，只决定光源的亮、暗感觉，不会引起光源颜色感觉的变化注：可见光是一种能在人眼的视觉系统上引起明亮感觉的电辐射，也是人们感觉所有物体形态和颜色的唯一物质12、色觉三要素：（1）光线的照射（2）呈现颜色的物体（物体的透射）（3）功能正常的视觉器官及大脑二、物体的颜色特性：1、类型：（1）发光体（光源）：能自行向外界辐射光能（2）非发光体：本身不辐射光能的物体2、发光体的颜色形成：由光源中不同的光谱成分共同决定的注：哪种光谱成分的比例大，则发光体的颜色就偏向于哪种光源3、非发光体的颜色形成：（1）光谱特性：物体的这种特性（2）类型：①消色物体：随着吸收比例的不同，物体在日光下将呈现从白色、各种灰色到黑色的一系列中性颜色物体②彩色物体：选择性吸收特性的物体4、非选择吸收（等比吸收）：当白光照射到物体上时，该物体表面对白光中光谱各段的辐射能做等量吸收，而反射或透射光谱组成比例不会改变5、选择性吸收：当白光照射在物体上，物体对不同波长的光具有不同的吸收率，对某些波长的光吸收多些，对另一些吸收少些注：经过选择性吸收以后，其反射或透射的光与入射光比较，不仅能量（光强）上有所减弱，光谱成分也发生了改变6、要点：（1）物体的光谱反射率是由物体的自身材料所决定的，不会随照明光源和观察条件而改变（2）具有相同光谱反射率的物体用不同的光源照明，因为不同光源所发光的光谱成分不同，就会产生不同的颜色刺激三、视觉的生理基础：1、眼球的构造：（1）屈光系统：①作用：将不同远近的物体清晰地成像在视网膜上②器官（如左图）（2）感光系统：①过程：当眼睛注视外界物体时，由物体发出的光线通过角膜、房水、晶状体及玻璃体折射，聚焦成像于人眼感光记录系统——视网膜上②视网膜的构成：（三层）a.最外层是锥体细胞（明视觉器官）和杆体细胞（暗视觉器官）b.中层为双极细胞，起桥梁作用c.最内层主要含有神经节细胞注：人眼是靠锥体细胞视觉和杆体细胞视觉转换来适应照度的变化2、暗视觉：杆体细胞的作用注：⑴暗视觉只能分辨出物体的形状和明暗⑵在这种条件下，对色光最敏感的波长为510nm⑶杆体细胞适合于10-2尼特以下条件工作3、明视觉：锥体细胞的作用（红光只对其起作用）注：明视觉能分辨出物体的细节与颜色4、视觉器官的两重功能：暗视觉和明视觉5、光谱光视效率：眼睛的灵敏度与波长的依赖关系四、颜色视觉理论：1、三色学说：（扬 赫姆霍尔兹提出）（1）内容：人的视神经只有感红、感绿、感蓝三种基本视神经，感受的峰值为680nm、540nm、430nm。
色彩构成知识
⾊彩构成知识⾊彩构成知识⾊彩构成知识⼀、⾊彩与视觉的原理1.光与⾊光⾊并存，有光才有⾊。
⾊彩感觉离不开光。
（1）光与可见光谱。
光在物理学上是⼀种电磁波。
从0.39微⽶到0.77微⽶波长之间的电磁波，才能引起⼈们的⾊彩视觉感觉受。
此范围称为可见光谱。
波长⼤于0.77微⽶称红外线，波长⼩于0.39称紫外线。
（2）光的传播。
光是以波动的形式进⾏直线传播的，具有波长和振幅两个因素。
不同的波长长短产⽣⾊相差别。
不同的振幅强弱⼤⼩产⽣同⼀⾊相的明暗差别。
光在传播时有直射、反射、透射、漫射、折射等多种形式。
光直射时直接传⼊⼈眼，视觉感受到的是光源⾊。
当光源照射物体时，光从物体表⾯反射出来，⼈眼感受到的是物体表⾯⾊彩。
当光照射时，如遇玻璃之类的透明物体，⼈眼看到是透过物体的穿透⾊。
光在传播过程中，受到物体的⼲涉时，则产⽣漫射，对物体的表⾯⾊有⼀定影响。
如通过不同物体时产⽣⽅向变化，称为折射，反映⾄⼈眼的⾊光与物体⾊相同。
2.物体⾊⾃然界的物体五花⼋门、变化万千，它们本⾝虽然⼤都不会发光，但都具有选择性地吸收、反射、透射⾊光的特性。
当然，任何物体对⾊光不可能全部吸收或反射，因此，实际上不存在绝对的⿊⾊或⽩⾊。
常见的⿊、⽩、灰物体⾊中，⽩⾊的反射率是64％-92.3％；灰⾊的反射率是10％-64％；⿊⾊的吸收率是90％以上。
物体对⾊光的吸收、反射或透射能⼒，很受物体表⾯肌理状态的影响，表⾯光滑、平整、细腻的物体，对⾊光的反射较强，如镜⼦、磨光⽯⾯、丝绸织物等。
表⾯粗糙、凹凸、疏松的物体，易使光线产⽣漫射现象，故对⾊光的反射较弱，如⽑玻璃、呢绒、海绵等。
但是，物体对⾊光的吸收与反射能⼒虽是固定不变的，⽽物体的表⾯⾊却会随着光源⾊的不同⽽改变，有时甚⾄失去其原有的⾊相感觉。
所谓的物体“固有⾊”，实际上不过是常光下⼈们对此的习惯⽽已。
如在闪烁、强烈的各⾊霓虹灯光下，所有建筑及⼈物的服⾊⼏乎都失去了原有本⾊⽽显得奇异莫测。
色彩产生的原理
第一章色彩产生的原理学习目标：通过了解色彩产生的原理，对色彩有科学的认识。
掌握色彩的基本属性和特征、色彩在设计中的应用。
通过色彩规律的认识，培养学生对色彩的感知、理解和运用能力。
重点难点：重点：理解色彩的物理性质，掌握色彩的基本特征。
难点：色立体以及色彩体系的应用。
1 1.1 色彩的物理理论 1.1.1 光与色光是色彩的重要来源，没有光就没有色彩。
在原始社会时期，由于知识的局限，人们误以为世界是五彩缤纷的，与光没什么关系。
然而，当黑夜降临的时候，人们发现五彩缤纷的世界在我们的视线中消失了。
随着时代的发展，人们的认识能力进步了，后来发现世界本是无色的，由于有了光的照射才能显现出五彩缤纷的世界。
因此，我们要从科学的角度来认识色彩，世界万物的色彩是由光的刺激所引起的，是从光→物体→眼睛→大脑的整体过程。
色彩是光刺激眼睛再传入到大脑的视觉中枢产生的感觉。
明确地讲，是人的眼睛起了重要作用并赋予了色彩最终的效果。
色彩是人的一种感觉，是人的大脑和思想赋予了它最终的意义，没有光、物体、眼睛、大脑，就没有色彩，没有五彩缤纷的世界。
所以，光，物体，正常的视觉是产生色彩的必要条件。
1.1.2 光谱1666年，英国物理学家牛顿利用三棱镜科学地证明了自然光包涵了所有的光谱色，而物体色是对太阳光的反射形成的。
这一发现也使色彩研究走上了科学的轨道（如图1-1所示）。
三棱镜实验证明白色的太阳光被分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。
其中宽窄不一的颜色以固定顺序构成一条美丽的色带，这图1-1 就是光谱（如图1-2和图1-3所示）。
图1-2 图1-3 1.1.3 色彩的可知性我们感受到的白色光实际上是由七种色光混合而成的，当白光通过三棱镜时，各种色光由于波长不同，有着不同的折射率。
其中，红色波长最长，折射率最小；而紫色波长最短，折射率最大。
不同的色相表明了不同的电磁辐射工作范围，不同的电磁2 辐射的范围有不同的宽窄。
在电磁辐射中只有波长为380nm～780nm之间的电磁辐射能被我们视觉感受到，这就是可见光的范围，只占光谱中的很小一部分。
色彩构成01-色彩的基本原理ppt课件
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6
• 明度的第一层内容： • 是指颜色本身的明度。在约翰内斯·伊顿所设计的十二色相环中，
我们会发现，黄颜色的明度最高，而紫颜色明度最低，其它各色 基本上是处于灰与深灰之间，属中间明度。
• 明度的第二层内容: • 同一色相的颜色也具有不同的明度，如红颜色中深红、大红等有
不同的明度值。
• 纯度(S)： • 纯度表示色相中灰成分所占的比例，用从0％(灰色)到100％(完全
饱和)的百分比来度量。在标准色轮上，从中心向边缘饱和度是递 增的。
• 明度(B)： • 是颜色的相对明暗程度，通常用从0％(黑)到100％(白)的百分比
来度量。亮度为0时即为黑色，最大亮度是色彩最鲜明的状态。
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5．等明度面
孟塞尔色立体等明度面
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计算机的表达
PHOTOSHOP表色体系
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RGB色彩模式
自然界中绝大部分的可见光谱可以用红、绿和蓝三色光按不同比 例和强度的混合来表示。RGB就分别代表着三种颜色：R代表红 色，G代表绿色、B代表蓝色。RGB模型是加光混色的模型，用 于光照、视频和显示器。
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色立体的表达
• 用三维空间关系来表示色彩体系的工具称为色立体。 • 由色立体显示的色彩结构，有助于对色彩进行完整的逻辑分析，
是色彩结构表达的模型。
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4．等色相面
奥斯特瓦德色立体等色相面
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孟塞尔色立体可等编色辑相课件面P（PT2个色相面）
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2
色彩构成的产生与发展
色彩构成第三章-色彩的视觉感知
同样明度的紫色放在黑底上， 感觉发亮；色味变浓，纯度变 高；
同样明度的灰色，放在白底 上，感觉更暗
两种明度有差异的色彩放置在一起， 在相互映衬下，明度越亮的色彩感觉就越 明亮，而明度越低则越暗淡。
室 内 色 彩 设 计 应 拉 开 明 度
3.纯度异化：
当无彩色的灰色与鲜艳的颜色并列放置时，灰色显得更灰，鲜艳显得 更鲜艳，在色彩设计中，我们为了色彩纯度能发挥高效的作用，图形中加 上一小部分的灰色以增加深度。
一、明暗适应
暗适应现象
从亮处走进暗室时， 开始什么也看不见， 经过相当时间后， 才开始恢复视觉。
暗适应大约需要5-10分钟
明适应现象
从暗处走向亮处， 在最初什么都看不清，
经几秒钟后， 视觉才恢复正常，
明适应需要0.2秒左右
第二节 视觉适应
二、远近适应
人眼相当于一架精密度很高的照相机，能自动调节焦距。
柱形成像元比较小， 但敏感，它们在夜间 或光线不良的情况下 发挥作用，它们更敏 感于物体的活动。
人眼的构造
第一节 色彩感觉形成的生理因素 色彩测试表现出人的生理机能对色彩感知的作用
第三章 色彩的视觉感知
第二节 视觉适应
第二节 视觉适应
视觉适应有三种现象
明
远
颜
暗
近
色
适
适
适
应
应
应
第二节 视觉适应
玻璃体液、视网膜、成像元等组成。
第一节 色彩感觉形成的生理因素
一、眼球
人眼是一个球体， 直径约为一英寸。 它长在一个多骨的、 不能弯曲的眼窝里， 只有表面露在外边。
眼球的大部分被一 层坚韧的白膜(巩膜) 所覆盖，通常人们 称之为眼白。
色彩的基本原理
精品课件
孟氏色相环
精品课件
8．邻近色 在色相环上任意色彩相邻的色彩称为邻近色。如中黄和 橘黄 9．对比色
在色相环上任一直径两端相对的色称对比色
精品课件
色彩的种类与属性
一、色彩的属性
1、色相 色相（Hue）是指红、橙、黄、绿、青、紫等色彩分野， 而黑、白以及各种灰色是属於无色系的； 色相是色彩的主要特征，表示色彩的种类，但不只是某一种色彩， 同一色相的色彩指色彩中组成彩色成分的三原彩倾向。 （如：紫色、浅紫色、深紫色、灰紫色属于同一色相，他们之间的
印刷四原色 (C.M.Y.K) 印刷色彩由CMYK四色油墨产生不同於电子影像，我们利 用加色法，混合叁色最後会得到黑色（K）。
精品课件
第二节 色立体——色彩的表示法
把不同明度的黑、白、灰，按上白、下黑、中间为不同明度的灰等
差秩序排列起来，可以构成明度序列。
把不同色相的高纯度色彩按红、橙、黄、绿、蓝、紫等差环列起来
4．孟赛尔表色法的写法与读法
有彩色为HV/C即H表色相，V表明度，/C表纯度。5R4/14即为红色相5号，明度 为4，纯度为14。无彩色则写成NV，如N5表示明度为5的无彩色灰。
孟氏色相环上的十种主要色相在最高纯度时的明度情况 精品课件
二、奥斯特瓦德色立体
奥斯特瓦德色立体是由德国科学家、色彩学家、诺贝尔奖获得者奥斯特瓦德创 造的体系。该体系以物理学为依据，重视颜色的混合规律。孟赛尔用黑色和白色作为色 立体明度阶段的两个极点，而奥斯特瓦德则认为白色实际上并非真正的纯白，有11%的含 黑量，所谓的黑色也有3.5%的含白量。这样所有的色彩都应该是由纯色（C）加一定数量 的黑（BL）和白（W）混合而成的。即：白量+黑量+纯色量=100（总色量）。 1．奥氏色相环
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直径20cmⅹ20cm 变的色环
12色渐
色彩过渡准确 涂的要均匀
课题重点 色彩过渡的准确性 具有阶梯性 及难点
对色彩的认识
波 提 切 利 素 描 作 品
15世纪 末佛罗伦 萨的著名 画家，他 画的圣母 子像非常 出名
安 格 尔 素 描 作 品 法国画家
素描使万物有其形，色彩使万物有生命。 ——（法）狄德罗
纯度对比
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纯度对比
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总结
提高色彩明度的办法：加入白色；稀释颜色
改变纯度的变法：在纯色中加入灰色或其他色相的颜色，
服饰色彩与光色原理
教学目的
1使学生了解光与色相关原理。 2熟练掌握三原色 三属性。 3了解什么是色立体。
教学重点
色彩的三原色 色彩的三属性
教学难点
色立体
学时安排
理论 1
实训 3
《服装色彩学》教案
训练课题
课题名称 色环的练习
课题要求
1工具 2规格 3表现效果
纸板（黑色 白色） 剪刀 尺 毛笔 铅笔 水粉 调色盒 圆规
色彩的明度有两种情况： ①同一色相的明度变化。 ②不同色相的明度变化
猜一猜那一个的明度最高
请指出图中最亮和最暗的地方
高 明 度 轻快、明朗、清爽洁净、单薄、 软弱、优美、女性化
中明度 无个性、附属性 随和、保守
低 明 度 厚重、阴暗、压抑、硬 迟钝、安定、个性、男性化
比较明度的轻重 高明度感觉轻，中明度次之，明度越低，感觉越重。
18世纪法国唯物主义哲学家，美学 家，文学家，教育理论家
第一节：色彩的物理学原理及视 觉生理机制
色彩产生的条件
一、光与色:光—色彩之母
色彩感觉离不开光,无光即无色，离开了光，色彩也就 无从谈起。
第一节：色彩的物理学原理及视 觉生理机制
（一）光的特性
光源：自然（太阳）与人工源（灯光与火光） 光源色：不同的光源，由于本身能量的不同，会出
2、明度V（Value） 色彩的明暗程度，越近白的 色调称为明色，越近黑的称为暗色。2-2
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明度变化图（2-3）
提问：明度最高与最低的颜色是什么颜色？
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有彩色
红橙黄绿青蓝紫
金 银 荧光
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四、 色彩的属性
一）色彩的三要素
色相、明度、纯度
原图
H 色相﹙Hue﹚
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色彩的物理学原理与视觉原理
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第二章 色彩的物理学原理
与视觉原理
第一节：色彩的物理学原理及 视觉生理机制
第二节：视觉生理现象与服装 色彩
《服装色彩学》教案
第一单元 （2）
第二章色彩 的物理学原 理与视觉生 理
3.色光有明度和纯度的性质
二、物体色
1、物体色的产生 2、色光在服装色彩中的表现
面料材质与色彩
▪ 织物原料 ▪ 织物组织形式
光色与服装色彩
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三 、色彩的分类
无彩色 黑 白 灰
分类
现不同的色光，这种色光称之为光源色 光源有以下三种：
灯光、太阳光、有太阳时所特有的昼光（太阳的漫射光）
（二）色光的特性
1.标准色：色光是具有彩色视觉的光，由一种或者 几种不同波长的电磁波组成。太阳经过散射后产生 七色光谱，其色彩最纯净，称为标准色。
2.三原色光：色光中最基本的原色是红、绿、蓝
纯度改变，明度也会发生变化。
有色物体色彩的纯度与物体的表面结构有关， 物体表面粗糙，纯度会降低；物体表面光滑， 色彩会比较鲜艳，纯度增高。
无彩色没有纯度只有明度
明度、纯度、色相的关系
任何色彩（色相）在纯度最高时都有特定的明 度，假如明度变了，纯度就会下降。
高纯度的色相加白或加黑，降低了该色相的纯度， 同时也提高或降低了该色相的明度
进退与膨胀感 高明度有前进、膨胀感
明度低而暗的色彩，感觉上较后退、收缩。
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3、纯度C(Chroma)（彩度、饱和度、鲜艳度） 指色彩的鲜艳程度，中间不混杂其它颜色纯度高
图2-4
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明度有独立性，素描、黑白照片反映的就是 物体明度的变化，明度是色彩的骨架
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明度由亮到暗的色彩示意
黄橙 红 白 浅灰 灰 深灰 浅黑 黑
绿 青绿 紫
为什么会有明暗差别
反射光量多时,色彩较亮,明度高 反射少时,色彩较暗,明度低。
（一）色彩的三素
1、色相代号H（Hue)--色彩的相貌 色彩的相貌由波长决定
380-450 nm紫 450-480 nm蓝 480-550 nm绿 550-600 nm黄 600-640 nm橙 640-780 nm红
基本色相是：红橙黄绿青蓝紫
用色料可以制作出美丽的色相序列
色环（色彩表示方法）
将红橙黄绿蓝紫六种色彩以顺时针的环状形式排列， 就成为简单的色相环 （图例2-1）
色相是色彩最直接的代 表，是色彩的灵魂。用 色料可以制作出美丽的 色相序列即色带，将色
带环绕而成色环
12色环
24色环
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