第三节颜色视觉.doc

第三节颜色视觉 ? 颜色是物体的一种属性，是由于光投射到物体，根据物质的性质，反射出没有被吸收的光的特性，并作用于我们的视觉而引起感觉的结果。人类认识颜色的本质最早是由牛顿（Sir Isaac Newton， 1642～1727）的研究开始的。牛顿于1704年发表了《光学》以后，研究色度的工作就从浅到深由表及里地发展，终于形成了完整的理论体系。下面我们先从视觉的颜色现象入手展开讨论。 一、视觉的颜色现象 颜色的基本特征是认识颜色现象的基础，尽管颜色现象包含的内容非常广泛，但心理学家正是从研究颜色的基本特征入手，开始研究五彩缤纷的颜色世界的。 （一）颜色的基本特征 颜色可分为两大类：非彩色和彩色。非彩色是指从黑色到白色，由深浅不同的灰色组成的系列，这个系列的梯度可以用一条垂直线来表示，见图6－12。非彩色系列是无色系列，基本特征主要是明度。非彩色系列各梯度色没有绝对的纯度指标，系列中的各梯度色的非彩色反射率代表物体的明度，反射率越高越接近白色；反射率越低，则越接近黑色。一般地说，白色表面的反射率达 80％左右，而黑色表面的反射率小于10％。由于人的视觉在明亮的白天和昏暗的夜晚是由两种不同的细胞进行工作的，这样二种感光细胞对明暗光的敏感程度不同，所以选择视觉刺激要考虑这些因素。 视觉感受一种颜色取决于三个特性，即亮度、色调和饱和度。任何一种颜色都是由三者总效果的结果。亮度（brightness）是彩色和非彩色所共有的属性，它是指作用于物体的光线的反射系数，它同光能的强度密切有关。强度越大，反射系数越大，颜色就越亮，最后成白色；反之，强度越小，反射系数越小，颜色就越暗，最后成黑色。色调和饱和度是彩色独有的特征。色调（或色别）（hue）是由物体表面反射的光线中什么波长占优势所决定的。饱和度（saturation）是色调的表现程度，它是指同一色调的两种颜色，哪一种含颜色较多或较少，它决定于物体所发射出来的光线中规定其色调的波长占多少优势。实验证明：三个特征中若其中之一发生改变，颜色就起了变化。若两个颜色的三个特征相同，那么不论它们的分光组成如何，在视觉上总是产生同样的色感觉。 在物体反射的光线中，占优势的光波波长决定颜色感觉，这是最本质的颜色属性，见表6－8。颜色的饱和度是指一个颜色的纯洁性，它取决于表面反射光波波长范围的大小，即光波的“纯度”。光谱上的各种颜色是最饱和的颜色。颜色中掺入白、灰或黑色越多，它就越不饱和。 颜色的三个基本特征，可用一个锥体来形象地表示这三个维度的关系。锥体内的各点表示色调，半径表示饱和度，纵轴表示明度。颜色锥体的垂直部分，表示单一色调在饱和度和明度上的区别，见图（6-12）。 了解了颜色的基本特征，我们能进一步去认识外部的颜色世界。白光来自于太阳中所有光谱色的混合。当然把阳光分解成彩虹时，我们实际上能够从其中看到可见光谱中的所有色彩，光谱是按红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的固定顺序排列的。这种不变的顺序可以解释波长的不同长度，红光的波长最长，而紫光波长最短。这种差别也可以说明这样的一个事实，红光比其他色彩的光的传递距离更远。 当光源变化时，色彩也发生变化。在拂晓和黄昏，太阳的位置离地球表面很低，因此，它的光线必然更多地穿透地球表面的大气层。大气中的灰尘颗粒和水汽阻挡了波长较短的蓝光，在它们能够到达地面之前把它们驱散。结果这时候的自然光缺乏蓝色光线，因此天色显得较红。反之，晴朗天空的直射光可以使更多的蓝色光线到达地面。就人造光来说，白炽灯泡散发更多的黄色射线，而萤光管则使橙色变为蓝色。水银灯用于公路照明，因此，减少红光，增强蓝光和绿光。 在我们的环境里物体能够显示颜色，这是因为它们吸收一些光线，反射另一些光线。例如，成熟的西红柿除了红色之外吸收所有的光线，它把红光波长反射给我们的眼睛。西红柿的藤蔓主要吸收红色、橙色和紫色射线，反射蓝色、黄色和大量的绿色射线，因此，呈现绿色。物体的表面色彩随同它的视觉色彩形成一种综合色调，它保留在光束之中反射给我们的眼睛，这取决于物体吸收或消除某种波长的能力。 任何量的色彩都能够通过物体表面反射出来，主要是根据光源中这种色彩的比例。在白炽光下，由于具有大量的黄光，西红柿呈橙红色。在晴朗的白天，西红柿的红色偏蓝，是因为有大量的蓝色射线到达它的表面。在水银灯光下，由于极其缺乏红光，可怜的西红柿从光束中吸收了所有其他颜色的射线，结果，几乎变成了黑色。服装色彩在光源的变化中特别受到影响。白天购买的一件淡紫色上衣在黄色的人造光下可能会变为淡灰色。 所有色彩系统都是根据彩虹来分段。也就是说，一系列颜色是按固定顺序排列的。各种色彩系统之间的基本差别在于每种系统所指定的原色稍有不同。普遍使用的原色包括红、黄、蓝三色。彩色印刷程序使用品红、黄、青三原色，而彩色电视的原色是红、绿、蓝。在我们的色彩