颜色的含义

更新时间:2023-01-03 03:04:14 阅读: 评论:0


2023年1月3日发(作者:英语培训班招生简章)

关于颜色的基本知识

关于颜色的基本知识

摘自:2011年第九期演艺科技

今年5月举办的“第九届中国国际演艺设备与科技论坛”对当今

绿色照明与舞台灯光、特别是对LED光源及灯具进行了深入的探讨。

大多数发言者都谈到了“色度图”、“色域”等有关颜色的问题。会

后,很多灯光师都想多了解一些有关颜色的基本知识,以便更深入地

理解LED应用中的色彩问题。本文就简单地谈谈关于颜色的基本知识。

1.色度学的定义和“国际标准眼”

人虽然出生几个月就开始识别颜色,但要把颜色说清楚却不是一

件容易的事。现在,有一门专门研究人眼对颜色感觉的规律的科学,

这就是“色度学”,它是生理光学的一个分支,色度学研究光的三个

属性:色调(色别,就是何种颜色)、饱和度(颜色的浓淡程度)、

亮度,这三个属性中,色调、饱和度显得更重要,是色度学研究的重

要点。因为主要研究色调的“色”和饱和度的“度”,就构成了“色

调学”。

严格地说,每个人的视觉并不是完全相同,即使在视觉正常的人

们中间,也有一定的差别。目前在色度学上为国际上锁引用的数据,

是由CIE(国际照明委员会)组织若干视觉正常的人进行观测,把这些

观测数据取平均值。就技术应用来说,取这组数据的平均值代表人眼

的标准数据,已有足够的准确性。因此,代

表这种标准数据眼睛,就称为“国际标准眼”。若某个人的视觉

正好与上述一组观测数据的平均值一样,他的眼睛也可以称为“国际

标准眼”。色度学的所有数据都是用“国际标准眼”观测得到的结果。

2.颜色的确切含义

在日常生活中,人们常常把颜色归属于物体本身的属性。比如,

这张纸是白色的,那块布是蓝色的等。实际上,我们看到的物体颜色,

除了受物体本身的反射特性影响之外,海和照明的条件有关。通常我

们所说的颜色都是在阳光下的颜色。一块白色的屏幕,我们称它为

“白色”,是因为它对不同波长的光具有同样高的反射特性:如果在

黑暗的条件下用红光照射“白色”的屏幕。则屏幕就显示红色,我们

说的“蓝色的布”,也同此理。蓝色的颜色本质是,它只反射光谱中

蓝色的成分,而吸收了其他颜色的光谱成分。如果在暗室中用红光照

射蓝色的布,蓝布将呈现“黑色”。这是因为,红光被蓝布吸收了,

而它能反射的蓝色光谱,光源中却没有。我们在白炽下看蓝色的布,

总不如在阳光下显得鲜艳,就是因为白炽的光谱中蓝色顾分不如光中

多的缘故。

这些事实说明,人眼看到的颜色,不但取决于物体本身的特性,

而且与照明光源的光谱成分有关,即人眼看到的颜色是物体本身的属

性与照明投机倒把的综合效果,我们用色义学的原理来评价,就是指

的这种综合效果。

人眼对于颜色的感觉,还存在着“同色异谱”现象,所谓“同色

异谱”,就是说,有一个光谱分布,就有一种颜色;但同一颜色,可

以用由不同的光谱成分组成,例如:一张白纸的白色,可以由阳光照

射得到,也可以由红、绿、蓝三种单色光按一定比例照射得到。彩色

电视技术,正是利用了人眼的这种“简并”功能,把实际生活中的万

紫千红,首先变成三种颜色(即三基色),然后再在电视接收机上用

三基色“复合”成原来的颜色。

3、色度图

既然三基色可以“复合”出各种颜色,那么,有没有什么规定和

规律呢?有。

第一,三基色波有严格规定。作为三基色的“基色”,本来可以

在一定范围内任意选取。例如,红色,绿色和蓝色也是如此,但由于

目前色度学的知识已被广泛用于各个科学领域之中,为了便于计算及

色染的还原。CIE已对三基的波长效了严格的规定,国际通用的三基色

波是:

红色:——700nm;绿色——546.1nm;蓝色——435.8nm。

第二,用色度图表示彩色量的混合比例,用三基色“复合”出各

种颜色,三基色是三个量,也就是三维坐标,比较复杂。在研究三色

混合的时候,CIE又规定三基色按一定的比例相加得到白色E(有很多

种光谱分布都是白色,这里指的是可见光内能量都相等的白光,叫等

能量日光,色度学中用E表示)这样一来,三个量就只有两个量是独

立的。因为两个颜色的混合比例定子。

第三个颜色的混合比例可以从白光中减去另两个比例得到。这样

颜色就变成一个二维的量。也就是直角坐标的形式。由此而产生了色

度图。

图1就是三基色按不同比例混合得到的从380nm到780nm可

见光的曲线图,然后把图中380nm的坐标点和780nm的坐标点连

起来。就构成了一个颜色区域(简称色域),这个图叫做1931CIE-rg

色度图,简称rg色度图。它是CIE在1931年做出来的。图中的纵坐

标代表绿色光的混合比例,横坐标代表红色光的混合比例。

图中的曲线像舌头,因此叫“舌形曲线”(有的书上也叫蹄形曲

线)

由于这个舌形曲线用起来不太方便,CIE经过坐标变换,变成了目

前应用最多、最普遍的“标准早彩色系流”在这个坐标系中,纵坐标

为小写y,横坐标为小写x,也是CIE在1931年做出的,因此叫

1931CIE-x-y色度图,简称x-y色度图,在标准量彩色系统中,人为地

将整个色度图放在直角坐标的第一象限,如图2所示。

为了看图和叙述色度图功能的方便,我们用黑白色度图代替彩色

度图,如图3所示。图3的x-y色度图有如下规律:(1)、舌形曲线

上各点代表从380nm到780nm的纯光谱色。舌形曲线及其两个端点

的连线所形成的色线为一切物理上所能实现的彩色。此色域以外的彩

色是不能由真实光线产生的彩色。

(2)、等能量白光E的坐标为X=Y=1/3.

(3)、直线EG代表白光E于光谱色G混合所能得到的一切彩色,

从E到G代表色调相同而饱和度不同的彩色。越接近G点,饱和度越

高,G点饱和度为100%。

(4)在直线EG上,G点波长叫做等色调波长或主波长。

(5)三角形BER内的彩色不能由白光和任何一种光谱色混合得出,

它们没有等色调波长,这时引入所谓补色波长的概念,例如品红色K

向白光点引直线并延长,交光谱色轨迹点为M,则M点的波长就称为

彩色K的补色波长,品红色K与光谱色M依适当比例混合,就可以得

到能量白光E。在几何学中,把两角之和等于180°的角称为互补角,

在色度学中,两个互补的颜色都在通过白色点的一条直线上,而且把

这两种颜色依适当比例混合能得到白光,这两种彩色就称为互补色。

我们生活中的彩色照片与胶片(负片)中的颜色就是互补色。

(6)图中F1、F2、F3和H1、H2、H3等环状曲线称为等饱和度

线或等饱和度恒直线,在这些曲线上,色调不同而饱和度相同。越靠

近光谱色的曲线,饱和度越高。

4均匀色度图

在XY色度图上,每一种彩色都有它相对应的坐标位置,可以精确

地测出它的色度坐标(x、y)。理论上,彩色是无限多的,但人眼对彩色

的分辨能力是有限的,而且人眼对不同的分辨能力,在色度图上的每

一个点都可用色度计精确测出,但人眼只能

看出一个范围,人眼感觉不出彩色变化的范围叫做彩色的宽容度,

实践证明,在x-y色度图上,人眼在不同色域的宽容度不同,而且在同

一坐标点的不同方向宽容度也不相同,如图4所示。每个椭圆(称为

麦克亚当椭圆)表示其内部色彩范围人眼难以分辨,长轴方向比短轴

方向色彩分辨率更低。

为了表达人眼对各种彩色就不相等的宽容度,1960年,CIE制定

了1960CIE-UCS均匀色度图(可以通过对1931CIE-x-y色度图坐标更

换得到),如图5所示。在均匀色度图上,彩色的宽容度都近似图形

(图中的圆放大了10倍),它更适合工程上的色度计算和检验,也更

符合人眼的视觉特性。

在均匀色度图中,纵坐标用v表示,横坐标用u表示。这个色度

图虽然解决了视觉不均匀的问题,但没有亮度坐标。事实上,许多颜

色问题与物体的亮度有关,因此,有必要把1960CIU-UCS均匀色度

图的二维空间扩充到包括亮度因数在内的二维空间,1964年,CIU规

定了用“均匀颜色空间”标定颜色的方法,即W*,U*,V*,其中W*含有

亮度因数u,为了进一步统一评价颜色差别的方法,1976年,CIU又

推荐了两个颜色及其有关的色差公式,它们分别是1976CIU-L*U*V*

颜色空民间和1976CIUL*a*b*颜色的空间,目前,我国数字电视显示

器道德标准中,在规范视频的色度误差时,使用;国际标准化组织推

荐的1976CIUU*,V*色度系统。

5孟塞尔彩色系统

为界定,区分和标定彩色范围和颜色,国际上最流行的还有“孟

塞尔(Munll)色卡”和“Pointer真是表面色”两个体系。孟塞尔

彩色系统(MunllColorSystem)是基于色视觉特点制定的物体表面

色分类和标定体系。它是一个三维空间模型,表现物体表面的明度,

色调和彩度(与亮度、色调、饱和度对应),如图6所示。1943年,

美国光学会又进行了大量光谱,光度测量,并观测了数万人的色视觉,

重新编排,增补原孟塞尔图册,制定了“孟塞尔图标系统”。修订后

的色样在编排上更接近视觉等距,并给出了各色样的CIU-x-y色度坐

标(x,y)及亮度因数。“孟塞尔新标系统”目前已被普遍用于纺织品、

涂料、医院和化学物品等非荧光表面色。我国使用的“标准色卡”也

参考了孟塞尔色卡。

如前所述,物体色与照明光源的光谱分布有关,孟塞尔物体色的

照明光源采用的是标准照明光源C光源,它代表相关色漏为6.774K上

网平均日光,光色近似于阴天天空的日光,其坐标位于黑体轨迹的下

方。

近年来,宽色域显示器和显示方式在长足发展,以发光二极管

(LED)为背景光源的液晶显示器。近似光谱色的激光光源的投影显

示器及多原色显示器等商品化、色域扩展技术已应用在显示器件中,

使我们能看到高清晰度、色彩逼真的彩色画面。由此可见色彩在应用

中的复杂性。

色度图有多种,标明物体色的方法也有多种方式,但其基础,都

是x-y色度图及均匀色度图。因此,掌握应用最多,最普遍的

x-y色度图是认识颜色科学的基础,也是学习更多颜色知识的阶梯。

从事舞台影视灯光工作的人员,了解了x-y色度图等颜色的基本知识,

对认识颜色、提高灯光技术和能力是有用的。

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