色彩学（光与色觉）.ppt

 人类通过视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉感知外部客观世界。其中，外部世界信息的80%是通过视觉提供的。视觉分为颜色视觉与形象视觉两部分。人们观察物体时，视觉神经首先反映的是物体的颜色，其次才是形状、质感等具体细节，这就是所谓“远观颜色、近看花”。 第一章 光与色觉 视 觉 产 生 的 过 程 颜色视觉产生的过程简要来讲是这样的： 光源(包括太阳光与各种人工光源)发出的各种波长的光照在物体表面经过物体对光选择性地吸收、反射或透射之后作用于人眼，由人眼内视细胞将光刺激转换为神经冲动由视神经传入大脑，由大脑判断出该物体的颜色。由此可知：光源、物体、眼睛、大脑是颜色视觉(简称色觉)产生的四大要素。 在色觉形成的过程中，光源显然为四要素之首，一切颜色来源于光，无光就无色。光是电磁波辐射的一部分，因而光源又称作物理辐射体，即能够发出物理辐射的物体。研究色觉首先就要研究光源的辐射特性。 1.1 光 源 并不是所有的电磁波都能引起人眼的视觉反映。刺激人眼能引起视觉感觉的电磁辐射称为可见光辐射，简称可见光或光。可见光的波长范围大约在380-780nm(1nm=10-6mm=10-9m)，在整个电磁波谱中，只占很小的一部分。 1.1.1 可 见 光 电 磁 波 谱 可见光谱内，不同波长的辐射引起人眼的颜色感觉是不同的： 红色770-620nm 橙色620-590nm 黄色590-560nm 黄绿色560-530nm 绿色530-500nm 青色500-470nm 蓝色470-430nm 紫色430-380nm 白光色散后按波长顺序排列而成的彩色光带称为可见光谱，组成光谱的各种单色光又叫作光谱色。由色散实验可以说明：自然光和大多数光源发出的光是由单色光复合而成的。不同波长的单色光可以产生不同的颜色感觉。 1.1.2 光 谱 分 布 一般的光源(自然光源及人工光源)发出的光都是由不同波长的单色光混合而成的复色光，通常组成复色光的各单色光的比例是不一样的，即复色光的辐射能量是随波长变化的，多以函数关系来表示。辐射能量按波长分布的规律称为光谱分布。光谱分布是描述物体颜色的最基本方法。 实际应用中，使用更多的是光谱分布的相对值而非绝对值，令光谱分布函数的最大值为“1”，将函数的其它值进行归化，经归化后的光谱分布称为相对光谱功率分布，记做S(λ)。有了它，就知道了光源的颜色特性。反言之，光源的颜色特性，取决于所发出的光线中，不同波长光的相对能量比例，而与光谱辐射能的绝对值无关。因为绝对值的大小只反映光的强度，产生明、暗的感觉，不会引起光源颜色的变化。 常见光源的光谱分布有(1)线状光谱，(2)带状光谱，(3)连续光谱，(4)混合光谱(前三种的组合)。 1.2 物体的光谱特性 各种物体在阳光的照射下呈现出不同的颜色，原因就在于物体对落在其表面的光谱成分有选择性透射、吸收和反射的特性，将物体的这种特性称为物体的光谱特性。因此，物体本身的光谱特性是物体产生不同颜色的主要原因。透明体(如滤色片、胶片或油墨)的颜色主要由透过的光谱组成决定；不透明体的颜色主要由反射的光谱组成决定。 1.2.1 透明物体的光谱特性 当光照射在透明物体上，一部分光会透过物体，另一部分光则被吸收。从色彩的角度来说，每个透明物体都可以用光谱透射率曲线来描述。光谱透射率为从物体透射出的波长为入的光通量Фτ(λ)与入射于物体上的波长为λ的光通量Ф0(λ)之比。表示为： 光谱透射率 吸收度 吸收系数为 入射光通量 出射光通量 各向同性均匀透明体 光的透射 吸收度又称为(光学)密度，密度常用D表示，与吸光材料的厚度成正比。密度是印刷工业中用来衡量照相软片的透过率和油墨膜层厚度的一个常用物理量。通过测量不同滤色片下的密度值，可以反映印刷品对不同色光的吸收程度，从而反映印刷品的颜色和印刷的条件状况。 透射率τ 吸收率1-τ 密度D=-lgτ(λ) 1 0.1 0.01 0.001 0 0.9 0.99 0.999 0 1.0 2.0 3.0 空气是一种理想透明体，其在整个可见光波段内的光谱透射比均为1，因此，空气被用来作为其它透明物体光谱透射比测量的参照标准。 透明物体的颜色特性可以从它的光谱透射比算出来，所以，在色度学中光谱透射比