颜色物理学术语

 

颜色基本概念

颜色三要素      光源        可见光          黑体        相关色温

 

物体与光的作用

光吸收          光反射      光散射          光透射      荧光

 

人眼颜色观察

杆体细胞        锥体细胞

 

颜色三种视觉属性

色调            明度        饱和度

 

同色异谱

 

颜色系统

孟赛尔系统      OSA均色颜色标尺系统         自然色系统      其它表色系统

 

CIE系统

CIE 标准照明体  CIE标准照明体A         CIE标准照明体D65  

 

标准观察者

 

三刺激值

 

 

 

颜色基本概念

颜色是指可见光通过对人眼的影响，在观察者的大脑里产生的结果。颜色是由照明光源、物体（观察对象）的光学特性和人的颜色视觉特性三要素综合所决定的。

 

光源

一般我们认为的光源包括――太阳，灯泡灯丝的发热金属，日光灯等。

光源是指一种其光谱功率分布可用实验的方法确定的，人能感受得到的发光体。

当它的分布被确定和规定后，它就成了标准光源。标注光源如 D65，CWF，A， C等。

 

可见光

可见光是指可见辐射是一种能量形式，它是包含了无线电波和X射线及紫外线和红外线。肉眼能见的辐射。可见光分布在380～780nm范围之间。

 

 

黑体

黑体是一类重要的光源，它们只有在冷的时候才显示黑色，受热后像金属一样发光，它们的颜色取决于它们的温度。

 

相关色温

相关色温是指与具有相同亮度刺激的颜色最相似的黑体辐射体的温度，用K氏温度表示。如标准光源D65的相关色温为6500K。

 

 

物体与光的作用

当可见光照射到某一特定物质结构的物体表面上会发生一种或几种光学效应。

1）  光吸收

2）  光反射

3）  光散射

4）  光透射

5）  荧光

 

人眼颜色观察

人对颜色的感觉是由于光刺激视网膜上神经末梢中心而产生的。眼睛的光线感受器分为杆体细胞和锥体细胞。

 

杆体细胞

杆体细胞能探测到非常微弱的光，锥体细胞对入射光线的灵敏度比杆体细胞低。

 

锥体细胞

锥体细胞是人的彩色感受器，随着光量的增加，锥体细胞开始发射神经信号。人对颜色的感知是因为我们有三类锥体细胞对不同波长的光产生感知的结果。即对颜色的感知是光源，物体和观察者三者之间的相互作用。

 

 

颜色有三种视觉属性：色调，明度，饱和度。

 

色调 

色调又称色相（Hue），是一种视觉感知属性，用以区分色彩的视觉特性，取决于彩色光源的光谱组成及物体表面对各种可见光波长的反射比例。色调可用描述颜色最普通的词来表示，如红色或蓝色等。

 

明亮度

明亮度又称色值（Light Value），根据它判断明和暗的感觉，是人的视觉对物体反射光强度的感觉。

 

饱和度 

饱和度又称彩度或色度（Saturation Chroma），指彩色的纯洁性。色度取决于颜料表面对光的反射选择度，若对某一个窄波段的光有很高的反射率，而对其余波长的光反射率很低，说明其反射选择程度高，颜色的色度也越高。

              

同色异谱

同色异谱在光谱上不同的刺激可以产生相同的视觉反应。

光谱反射曲线不同的颜色在一组观察和照明条件下匹配，但在另一种条件下不匹配，这种现象称之为同色异谱对或条件配色对。

 

 

颜色感知系统

颜色感知系统有几种重要的颜色系统。

孟赛尔系统

OSA均色颜色标尺系统

    自然色系统

其它表色系统

 

孟赛尔系统

孟赛尔颜色系统是在1905年由孟赛尔创立的，该系统的指导原则是色空间的均匀性。

孟赛尔将空间划分为色调，明度，和彩度三维，又分别称为孟赛尔色调、孟赛尔明度和孟赛尔彩度。孟赛尔系统以红(R)、黄(Y)、绿(G)、蓝(B)、紫(P)、五种主色调和黄红(YR)、绿黄(GY)、蓝绿(BG)、紫蓝(PB)、红紫(RP)等五种中间色调组成，并将其排列在一个环中。每种色调又划分为10等个亚色调：1R、2R、3R、4R、5R、6R、7R、8R、9R、10R。这样色调就分成了100级。并且孟赛尔论证了五个基本色调（调整到有相同的孟赛尔明度和孟赛尔彩度）能够形成中性色。

 

明度被分为11级，从黑（0级）～白（10）级。视觉均匀的非彩色用孟赛尔的目视测量仪器得到的光反射率来定义。在各明度等级前加上“N”表示无彩色。如：N0、N1、N3 等。

对于限定的色调和明度，将相邻的颜色样品按等色差的方式排列，得到一个彩度不断增加的标尺，反复实验并选择满足这个要求的样品。

 

孟赛尔颜色系统用符号表示成HV/C，其中H代表色调，V代表明度，C代表彩度。

 

OSA均色颜色标尺系统

该系统是美国光学学会均匀颜色标尺委员会研究成果，这个颜色系统采用正棱面体晶格点阵的结构来描述颜色空间，包括558个颜色样品，按红－绿、黄－蓝以及明度的变化规则地排列，每个颜色样品和其最相邻的12种颜色样品有相同的单位距离，即相同色差。它们组成一个晶格，晶格的12个顶点又都可以组成新的晶格中心，使这一晶格延拓到能够表示所有的颜色空间。这种编排的色卡使迄今为止最精确的均匀色差实验，也是现有色卡系统中最佳的一个色立体。

 

自然色系统

瑞典自然色系统是建立在6种心理上基本色感觉的基础上，这6种基本色黑色（S）、白色（B）、黄色(Y)、蓝色（B）、绿色（G）、红色（R）。并将基本色排列在六边形种，自然色系统(NCS)六边形的连线表示基本色对，然后任一颜色按照它与这六种原色靠近的程度，即所包含的个各色的量来进行评价和编排。人们可以预见连续的颜色变化。

通常将基本色调表示成一个三维色度空间，这样就产生了NCS色调、NCS黑度（或NCS白度）和NCS色品度。该系统形成的色立体用1412张颜色样品来描述，分40个色调，10个黑度和10个彩度。自然色系统（NCS）注重人眼视觉对自然界颜色的认识分析，但不注重颜色空间的均匀性。

 

颜色曲线系统

颜色曲线系统是一个混杂的系统，即以感知系统为基础，又以混色系统为基础。CIELAB色差空间用作视觉上均匀的色序系统的近似空间。颜色曲线系统采取明度、红－绿度、黄－蓝度的基本的CIELAB的直角空间抽样。根据三刺激值求和的方法用每条曲线计算色坐标。颜色曲线的优势在于：许多不同的材料证实了该系统不会出现同色异谱的困扰，由于每一条色曲线都有一个对应的光谱反射曲线，因而可以选择同色异谱性最小，即光谱或接近光谱配色的配方。

 

其它表色系统

其它表色系统有DIN表色系统，Coloroid系统、通用颜色语言系统、ISCC-NBS系统等。

 

配色系统

 

CIE系统

CIE是国际照明委员会（International Commission on Illumination）的简称。

 

CIE 标准照明体

为了使颜色的度量成为可能，必须找出几种重要和最典型的光源作为颜色测量和色度学的标准光源。国际照明委员会规定了几种用于色度测量的标准照明体。这些标准照明体用相对光谱频率分布来规定。对于实际上可以制造出来的标准照明体，称之为CIE标准光源。

 

CIE标准照明体A

CIE标准照明体A是色温为2854K的白织灯光源，实际生活种的钨丝灯及充气的钨丝灯如常用的卤钨灯均属此类。

 

CIE标准照明体D65

它的相关色温是6500K。标准照明体D65近似平均自然昼光，它与整个天空的散射光和阳光同时照射再一个水平面上的情况有很好的一致性。它是相关色温从6000K到7000K范围内的“全球日光”的平均值。

CIE同时推荐的有标准照明体D55和D75，它们的相关色温分别为5500K和7500K。CIE强烈推荐使用标准照明体D65、D75和D55只作为在特定情况下的替代光源。

 

CIE标准照明体B和C

 CIE标准照明体B的相关色温为4870K，CIE标准照明体C的相关色温为6770K，现在基本上已放弃不再使用了，现在被CIE标准照明体D65所取代。

 

标准观察者

对于任何刺激，锥体细胞的反应通过积分计算出来，即将刺激的光谱功率分布逐个按波长乘以每个锥体细胞的光谱灵敏度，然后将所有的乘积加起来。如果刺激是物体，它的光谱功率分布是照射物体的光源的光谱功率分布与其光反射率的乘积。我们需要一个目视色度计，它能显示与理想观察者遇到的任何刺激匹配的颜色。制造这种色度计的最容易的方法是利用3种单色（单一波长）的假设光。在制造目视色度计时，对于该理想观察者，最佳的原色是450nm、550nm和650nm的颜色，每种原色只能刺激一类感受器。原色与感受器光谱灵敏度最大值相一致，产生最大效率。通过改变450nm、550nm和650nm波长的光的光量，任何刺激都可以匹配。原色为450nm、550nm和650nm的目视色度计标准化以后，就可用来测量理想观察者感兴趣的任何刺激的颜色。

 

三刺激值

配色需要的每一组原色的量。如：从400nm、520nm到700nm三原色得到的配色函数，每种原色的量叫三刺激值。