第01章 光源和物體呈色

如何科學(xué)表示和正確運用顏色？學(xué)習(xí)色彩學(xué)的目的：1、下面是Photoshop中的拾色器2、說出下面顏色的名3、下面顏色的差別有多大？4、色彩復(fù)制的正確性對圖像的影響5、印刷品顏色控制R,G,BX,Y,ZL*,a*,b*L*,u*,v*密度值反射率其他表示方式6、如何用數(shù)字表示顏色？視覺嗅覺聽覺

觸覺 味覺生活與顏色：服裝的設(shè)計與選擇飲食的“色、香、味、形”建筑設(shè)計公交公司各路車的顏色不一樣人們對顏色的理解與運用——科學(xué)性與藝術(shù)性顏色的科學(xué)性：在自然科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，可以從不同的角度，用不同的方法如語言文字、數(shù)字、圖表、模型等對顏色進(jìn)行定量的描述。顏色的藝術(shù)性：運用顏色理論，以各種手段和方式，加強顏色的使用效果，特別是色彩對人的思想、感情和心理等方面的影響力。顏色科學(xué)的應(yīng)用紡織服裝印染印刷……色彩心理學(xué)管理色彩學(xué)銷售色彩學(xué)城市色彩學(xué)音樂色彩學(xué)醫(yī)學(xué)色彩學(xué)印刷色彩學(xué)認(rèn)識顏色描述顏色評價顏色傳遞顏色掌握顏色科學(xué)的基本概念、基本原理、方法。能夠計算刺激值、色差等色度數(shù)據(jù)（快速）掌握顏色科學(xué)在印刷包裝領(lǐng)域中的應(yīng)用能夠用顏色科學(xué)的基本原理分析解決印刷領(lǐng)域的問題國際組織國際照明委員會國際照明委員會(CIE,InternationalCommissiononIllumination)成立于1913年，是與國際電工委員會(IEC)和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)齊名的國際專業(yè)化機構(gòu)。CIE推薦的“CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者”和“CIE1964補充標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者”是進(jìn)行顏色測量和色度計算的最基本參數(shù)。CIE規(guī)定的一系列標(biāo)準(zhǔn)光源、標(biāo)準(zhǔn)照明和觀察條件等構(gòu)成了現(xiàn)代色度學(xué)的基礎(chǔ)。中國是其成員國之一http://www.cie.co.at國際組織國際顏色學(xué)會（AIC,InternationalColorAssociation）每四年舉行一次大會該學(xué)會是顏色科學(xué)和工程應(yīng)用領(lǐng)域的國際組織，中國是其成員國之一。

AIC包括了顏色研究與應(yīng)用的各個方面AIC

Judd

Award（賈德獎）國際組織國際顏色協(xié)會(ICC,InternationalColorConsortium)最初是由8家著名的公司于1993年成立的行業(yè)協(xié)會，其目的是建立、促進(jìn)和推動開放的、生產(chǎn)商無關(guān)的、跨平臺的顏色管理系統(tǒng)架構(gòu)和模塊的標(biāo)準(zhǔn)化。通過合作，建立和發(fā)展了ICC特征文件規(guī)范。至今，ICC規(guī)范己經(jīng)被許多國際和地方標(biāo)準(zhǔn)所引用，其本身也己經(jīng)成為了國際標(biāo)準(zhǔn)。重要的研究機構(gòu)MunsellColorScienceLaboratoryRochesterInstituteofTechnology/science/munsell-color-labUniversityofLeeds浙江大學(xué)北京理工大學(xué)

……色彩研究重要期刊第一章光原和物體呈色

顏色視覺產(chǎn)生的過程光源物體眼睛大腦

產(chǎn)生顏色視覺的四大要素：光源、物體、眼睛、大腦無光就無色顏色=光源物體眼睛顏色=光眼睛第一節(jié)光源一、光源定義與分類光源：自己本身能發(fā)光的物體。如太陽、氙氣燈、日光燈、白熾燈。光源分類：自然光源：如，太陽、火光。人造光源：如，氙氣燈、日光燈、白熾燈。人類的習(xí)慣光源：在室外習(xí)慣于太陽光在室內(nèi)習(xí)慣于白熾燈和日光燈一、可見光可見光：光屬于一種電磁波，人眼所能看見的電磁波稱為可見光，其波長范圍在380—780nm之間。1nm=10?=10-9m第一節(jié)可見光及其組成第一節(jié)可見光及其組成電磁波(nm)宇宙射線X射線紫外線可見光紅外線雷達(dá)波無線電波電視短波長波交流電10-1410-1210-810-1010-610-410-21102104106108420460500540580620660700可見光譜波長

(nm)電磁輻射范圍波長（nm）波長(厘米)頻率(Hz)能量

(eV)無線電波>108>10<3x109<10-5微波108-10710-0.013x109-3x101210-5-0.01紅外105-7000.01-7x10-53x1012-4.3x10140.01-2可見光700-4007x10-5-4x10-54.3x1014-7.5x10142-3紫外線400-14x10-5-10-77.5x1014-3x10173-103X-射線1-0.0110-7-10-93x1017-3x1019103-105Gamma

射線<0.01<10-9>3x1019>105

電磁波及其波長：第一節(jié)可見光及其組成

可見光譜所對應(yīng)的顏色感覺：第一節(jié)可見光及其組成波長顏色380--430nm紫色430--470nm藍(lán)色470--500nm青色500--530nm綠色530--560nm黃綠色560--590nm黃色590--620nm橙色620--770nm紅色第一節(jié)可見光及其組成1、人眼看到顏色的過程是____發(fā)出的光照射____，經(jīng)過____對光的選擇性吸收、反射或透射之后進(jìn)入____，由____內(nèi)的視細(xì)胞將光刺激轉(zhuǎn)換為神經(jīng)沖動，再由視神經(jīng)傳入____，由____產(chǎn)生該物體的顏色。2、光源、____、____、____是產(chǎn)生顏色視覺的四個要素。3、舉一“無光就無色”的現(xiàn)象____。4、解釋眼睛對顏色感覺的重要性。5、光源可以分成兩大類：____和____。第一節(jié)可見光及其組成6、下面屬于自然光源的一組是

。

A氙燈、太陽、火光 B太陽、蠟燭、煤炭

C氙燈、日光燈、白熾燈7、用于辨別顏色的光源應(yīng)該盡量接近

。8、人眼所能看見的電磁波稱為

，其波長范圍在

之間。9、紅外線的波長至少大于

nm，紫外線的波長至少小于

nm。10、下面光色按波長由長到短的排列是

。紅光、綠光、藍(lán)光、黃光、橙光、紫光11、查找圖1中各條狀顏色的RGB數(shù)，并將圖1的各條狀按圖2的顏色變化拼接

單色光：單一波長的光產(chǎn)生的顏色感覺稱為單色光。白光：含有可見光內(nèi)等能量的各種不同波長的光叫白光。白光可以通過單色儀分解為單色光（該過程稱為色散）第一節(jié)可見光及其組成

光譜：不同波長的單色光產(chǎn)生不同的顏色感覺，經(jīng)色散后按波長大小順序排列的彩色光帶稱為可見光譜。

復(fù)色光：含有可見光內(nèi)多種不同波長的光叫復(fù)色光。太陽、氙燈、日光燈、白熾燈都是復(fù)色光。第一節(jié)光源二、光譜類型

連續(xù)光譜、線狀光譜、帶狀光譜、混合光譜。常見光源的光譜類型連續(xù)光譜：太陽、白熾燈、氙燈。線狀光譜：激光、低壓鈉燈。帶狀光譜：碳弧燈、高壓汞燈混合光譜：熒光燈日光熒光燈紅寶石激光白熾燈S(λ)400700nm1000第一節(jié)可見光及其組成第一節(jié)可見光及其組成高壓汞燈的線光譜420460500540580620660700稀土三基色藍(lán)粉的帶狀光譜42046050054058062066070024、畫出兩條與右圖曲線具有顏色感覺相同但強弱不同的光譜分布曲線。4005006007001.0波長（nm）相對功率23、下圖——表示的白光的光譜分布曲線。4005006007001.0波長（nm）相對功率A4005006007001.0波長（nm）相對功率4005006007001.0波長（nm）相對功率BC第二節(jié)光源的光譜能量分布

光源：能自身發(fā)光的物體問題：下面哪些物體屬于光源？太陽、月亮、電燈、蠟燭、螢火蟲、煤炭、紙張、地球問題：下面哪些屬于冷光源，哪些屬于熱光源？太陽、蠟燭、螢火蟲、煤炭、日光燈、白熾燈、LED燈問題：下面哪些屬于人造光源，哪些屬于自然光源？太陽、蠟燭、螢火蟲、煤炭、日光燈、白熾燈、LED燈第二節(jié)光源的光譜能量分布太陽恒星蠟燭螢火蟲自然光源熒光燈白熾燈LED燈高壓汞燈人造光源

光譜能量分布：光源的輻射能的大小按波長的分布。第二節(jié)光源的光譜能量分布119.6112.5104.597.878.659.144.430189.8輻射能S(

)700680660640600560520480440400波長

(nm)白熾燈的光譜能量分布數(shù)據(jù)

相對光譜能量(功率)分布：令單色光中的最大輻射能為1，其它輻射能歸一化（變?yōu)橄鄬χ担?，?jīng)歸一化后的光譜分布稱為相對光譜功率分布。有時也可取任意波長（通常

=560nm）處的輻射能為100作參考點，其它波長處的輻射能與之比較而獲得相對光譜功率分布。S(

i)=E(i)/E(

560nm)*100第二節(jié)光源的光譜能量分布波長

(nm)400440480520560600640660680700輻射能E(

)9.8183044.459.178.697.8104.5112.5119.6相對能量S(

)16.530.450.775.1100132.1165.4176.8190.3202.3問題：下表中的相對能量S(

)的值是多少？第二節(jié)光源的光譜能量分布/nmS(

)第二節(jié)光源的光譜能量分布

相對光譜能量分布曲線

根據(jù)相對光譜功率分布分析光源的顏色：絕對值大小只反映光的強弱，不會引起顏色變化；光源的顏色特性取決于不同波長上相對能量的比例。S(

)圖1-9短弧氙燈的光譜能量分布曲線

（nm）30038046054062070078086025507510012515017520050100150200250300300400500600700800

（nm）圖1-8日光的光譜能量分布曲線S(

)第二節(jié)光源的光譜能量分布暖白色3000K冷白色6000KS(

)圖1-12LED燈的光譜能量分布

（nm）02040608010012035040045050055060065070075050100150200250300350400450500550600650700750圖1-11熒光燈的光譜能量分布

（nm）S(

)20406080100120140300360420480540600660720圖1-10高壓汞燈的光譜能量分布

（nm）S(

)3504004505005506006507007500.00.51.01.52.02.5波長（nm）相對功率D55汞燈12、分析光源D55和汞燈的顏色：380780460540620700050100150波長（nm）相對輻射能量2000K4000K6000K13、分析下面光源的顏色：15、單一波長的光產(chǎn)生的顏色感覺稱為——。16、產(chǎn)生綠色感覺的波長應(yīng)是——。

A400nm B430nm C550nm D700nm17、下面的定義——指白光。

A單一波長的光產(chǎn)生的顏色感覺。

B含有可見光內(nèi)等能量的各種不同波長的光產(chǎn)生的顏色感覺。

C含有可見光內(nèi)多種不同波長的光產(chǎn)生的顏色感覺。18、白光經(jīng)色散后——排列的彩色光帶稱為可見光譜。

A按波長大小順序B按顏色強弱C按顏色亮度D任意4005006007001.0波長（nm）相對功率4005006007001.0波長（nm）相對功率4005006007001.0波長（nm）相對功率ABC19、不屬于復(fù)色光的是——。

A太陽光B氙燈C白熾燈D激光20、光源的單色光輻射能按波長分布的規(guī)律稱為——。21、以——為橫坐標(biāo)，——縱坐標(biāo)，所繪制的曲線稱為光譜功率分布曲線。22、下圖——表示的色光是紅色。第三節(jié)光源的色溫問題1：黑色的煤炭和白色的粉筆，誰的吸光本領(lǐng)大？問題2：炒菜時你希望天然氣燃燒的火焰呈現(xiàn)什么顏色？問題3：說說下面哪一種顏色的溫度更高？一、黑體及其發(fā)光顏色

黑體指那些不反射光也不透射光，而將投射在其表面的各種波長的光全部吸收的物體。黑體模擬裝置用金屬制成封閉空腔，空腔壁全部涂黑，僅留一小孔，四周絕熱，這樣的金屬空腔相當(dāng)于黑體。加熱加熱小孔第三節(jié)光源的色溫

黑體的相對光譜功率分布與黑體的加熱溫度有關(guān)，隨著溫度升高，峰值逐漸向短波方向變化。第三節(jié)光源的色溫2550751001251500300400500600700800

（nm）S(

)2000K3000K4000K5000K6000K7000K問題：說出黑體在不同溫度下的發(fā)光顏色二、色溫定義當(dāng)某一光源的顏色（或色品坐標(biāo)）與某一溫度下的黑體的發(fā)光顏色（或色品坐標(biāo)）相同時，稱此時黑體的溫度為該光源的顏色溫度，簡稱色溫。色溫的表示用開氏溫度（絕對溫度）表示，單位為開爾文或K。色溫與顏色的對應(yīng)1000K2000K4000K5000K5500K6500K7500K9500K10500K第三節(jié)光源的色溫問題為什么北方冬天的溫度在零下，而藍(lán)色天空色溫達(dá)10500K?

為什么日光燈表面溫度不到40度，而他的色溫達(dá)4800K？答案色溫是一個表示光源發(fā)光顏色的量，只有熱光源才有色溫；冷光源的發(fā)光顏色與其表面的溫度無光，所以只有相對色溫第三節(jié)光源的色溫第三節(jié)光源的色溫三、色溫的用途

計算機、照相、印刷、光源制造等。不同攝影模式下拍攝的圖像景物受到的光照是室外間接陽光色溫約為5500K，圖像A采用8000K的鎢絲燈模式拍攝獲得（鎢絲燈3000K）圖像B采用6800K的熒光燈模式拍攝獲得（熒光燈4200K）圖像C采用5500K的陽光模式獲得（陽光5500K）圖像D采用5000K的多云模式獲得（多云6000K）圖像E采用3500K的陰影模式拍攝獲得（陰影7500K）

ABCDE6500K9300K

顯示器在不同色溫下顯示的顏色第三節(jié)光源的色溫

不同色溫下物體的顏色變化第三節(jié)光源的色溫第四節(jié)標(biāo)準(zhǔn)光源CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體：是指標(biāo)準(zhǔn)的光譜功率分布，不必由一個光源提供，不一定能真正實現(xiàn)。標(biāo)準(zhǔn)光源：是符合標(biāo)準(zhǔn)照明體規(guī)定的光譜功率分布的物理發(fā)光體。第四節(jié)標(biāo)準(zhǔn)光源

標(biāo)準(zhǔn)照明體A、B、C標(biāo)準(zhǔn)照明體A：2856K的黑體的輻射。標(biāo)準(zhǔn)照明體B：4874K的直射日光。標(biāo)準(zhǔn)照明體C：6774K的平均日光,近似陰天的天空。100200400500600700波長（nm）相對輻射功率ABC第四節(jié)標(biāo)準(zhǔn)光源D5530050040016060080070010020406080波長（nm）相對輻射功率120140D75D50D75D50D65D系列標(biāo)準(zhǔn)照明體第四節(jié)標(biāo)準(zhǔn)光源標(biāo)準(zhǔn)照明體D50（5000oK）觀看原稿和印刷品的標(biāo)準(zhǔn)觀察燈箱的光源。標(biāo)準(zhǔn)照明體D55（5500oK）相當(dāng)于沒有太陽光直射的室內(nèi)混合日光。電子閃光燈和日光膠片的白平衡點一般采用該色溫。標(biāo)準(zhǔn)照明體D65是假設(shè)直接日光和間接藍(lán)色天空光的混合光。標(biāo)準(zhǔn)照明體D75（7500oK）是多云天空的呈現(xiàn)的顏色。它比直接日光更加偏藍(lán)。標(biāo)準(zhǔn)照明體D93（9300oK）一般未經(jīng)校正的顯示器就是這個白光點。顯示圖像太藍(lán)太明亮。第四節(jié)標(biāo)準(zhǔn)光源第四節(jié)標(biāo)準(zhǔn)光源第四節(jié)標(biāo)準(zhǔn)光源三、F系列（熒光燈）標(biāo)準(zhǔn)照明體

普通熒光照明體的光譜輻射能量分布

（nm）380460540620700780S(

)01020304050

（nm）38046054062070078001020304050第四節(jié)標(biāo)準(zhǔn)光源

寬帶熒光照明體代表寬帶熒光燈系列的光譜能量分布

（nm）380460540620700780S(

)01020304050

（nm）380460540620700780S(

)01020304050第四節(jié)標(biāo)準(zhǔn)光源

三色窄帶熒光照明體代表窄帶熒光燈的光譜能量分布

01020304050708060

（nm）380460540620700780S(

)

（nm）380460540620700780S(

)01020304050708060F2、F7、F8、F11這四種用得較多

F2是“冷”白色普通熒光燈的代表，常用于辦公場所的照明，色溫4100K，顯色性稍差。F2的其它叫法包括：F、F02、FCW、CWF、CWF2（CWF和FCW都是英文ColorWhiteFluorescent的簡寫）。

F7代表寬帶熒光燈，其色溫為6500K，顯色性好，是模擬D65的實體光源。

F8也是代表寬帶熒光燈，發(fā)光色溫5000K，顯色性好，它是模擬CIE日光標(biāo)準(zhǔn)照明體D50的實體光源。

F11代表三色窄帶熒光燈系列，色溫4000K。顯色性適中。第四節(jié)標(biāo)準(zhǔn)光源第五節(jié)物體的光譜特性物體的光譜特性：物體對投射在其表面的光譜成分有選擇性地透射、吸收和反射的特性，從而使物體呈現(xiàn)顏色，該特性稱為物體的光譜特性。物體的光譜特性是不同物體產(chǎn)生不同顏色的主要原因。反射體反射光物體的顏色入射光入射光透射光物體的顏色透射體選擇性吸收：白光照射到物體上部分波長的色光被吸收，使物體呈現(xiàn)顏色，稱為選擇性吸收。等比例吸收：如果物體對照射在其上的白光的各波長的色光按相同比例吸收，叫等比例吸收，具有等比例吸收的物體是不同強度的灰色。透射體透射體第五節(jié)物體的光譜特性

將所有波長全部吸收，物體就呈現(xiàn)黑色。光譜透射密度在印刷工業(yè)的用途透射體第五節(jié)物體的光譜特性一、透明物體的光譜特性透明體：當(dāng)光照射在透明體上時，一部分光會透過物體，另一部分光將被吸收。規(guī)則透射漫透射混合透射

三種形式的透射第五節(jié)物體的光譜特性

光譜透射率：從物體透射出的波長的光通量

與投射的波長為的光通量

之比。透射體

0

透射率透明介質(zhì)

ToT=

T/o第五節(jié)物體的光譜特性光譜透射密度：以光譜透射率的倒數(shù)取以10為底的對數(shù)計算。表示投射體的阻光程度。第五節(jié)物體的光譜特性

透射密度

第五節(jié)物體的光譜特性表示圖像變黑程度的量，叫做密度。透射率T透射率倒數(shù)1

T一張膠片時0.51

0.5=2兩張膠片重疊0.50.5=0.21

0.25=4三張膠片重疊0.50.5

0.5=0.1251

0.125=8答案如下表問題：有一張膠片它們的透射率是0.5，求這樣的兩張膠片重疊后的透射率和透射率的倒數(shù)，再求三張這樣的膠片重疊后的透射率和透射率的倒數(shù)。

為什么用密度表示圖像的變黑程度

第五節(jié)物體的光譜特性T 1.0 0.5 0.25 0.1251/T 1 2 4 8Dt 灰膜T=0.5灰膜T=0.5重疊效果灰膜T=0.5

入射白光問題：先計算表中的密度Dt。在回答，兩張膠片疊加，其視覺黑度呈現(xiàn)相加，而其密度值、透射率、透射率的倒數(shù)分別呈現(xiàn)相加、相乘、還是其它運算關(guān)系？

密度可表示視覺黑度：

吸收率：物體對吸收入射光的本領(lǐng)T(

)、A(

)00.20.40.60.81

(nm)380430480580680730530630第五節(jié)物體的光譜特性25、日光在各個波長上都有輻射能，它是——。

A混合光譜B線光譜C連續(xù)光譜D帶狀光譜26、不包含連續(xù)光譜的一組光源是——。

A太陽、白熾燈、氙燈 B

激光、低壓鈉燈、氙燈

C

碳弧燈、高壓汞燈、激光

D熒光燈、太陽、白熾燈27、下圖中——是太陽光的光譜分布曲線。S(λ)400700nm1000ABCDS(λ)400700nm1000ABCD28、下圖曲線——和——屬于連續(xù)光譜。29、激光發(fā)射的是——的光，所以它屬于——。30、熒光燈發(fā)射的光譜中包含——和——，它屬于——。31、按定義下圖汞燈的光譜分布曲線應(yīng)屬于——或——光譜。3504004505005506006507007500.00.51.01.52.02.5波長（nm）相對功率D55汞燈32、評價顏色應(yīng)使用具有——的光源。

A混合光譜B帶狀光譜C連續(xù)光譜D任意類型光譜33、物體呈現(xiàn)顏色，是物體具有對投射的光譜成分有選擇性地——、——和——的特性