色度學(xué)原理

色度學(xué)確切的講它是研究人眼對(duì)顏色感覺(jué)規(guī)律的一門科學(xué)。

　　每個(gè)人的視覺(jué)并不是完全一樣的。在正常視覺(jué)的群體中間，也有一定的差別。目前在色度學(xué)上為國(guó)際所引用的數(shù)據(jù)，是由在許多正常視黨人群中觀測(cè)得來(lái)的數(shù)據(jù)而得出的平均結(jié)果。就技術(shù)應(yīng)用理論上來(lái)說(shuō)，已具備足夠的代表性和可靠的準(zhǔn)確性。



一、顏色的確切含意

　　在日常生活中，人們習(xí)慣把顏色歸屬于某一物體的本身，把它作為某一物體所具有的屬于自身的基本性質(zhì)。比如人們所常講的那是一塊紅布，那是一張白紙等等。但在實(shí)際上，人們?cè)谘壑兴吹降念伾宋矬w本身的光譜反射特性之外，主要和照明條件所造成的現(xiàn)象有關(guān)。如果一個(gè)物體對(duì)于不同波長(zhǎng)的可視光波具有相同的反射特性，我們則稱這個(gè)物體是白色的。而這物體是白色的結(jié)論是在全部可見(jiàn)光同時(shí)照射下得出的。同樣是這個(gè)物體，如果只用單色光照射，那這個(gè)物體的顏色就不再是白色的了。同樣的道理，一塊紅布如果是我們?cè)诎滋烊展庀碌贸龅慕Y(jié)論，那同樣是這塊布在紅光的照射下，在人們眼中反映出的顏色就不再是紅色的而是白色的。

　　這些現(xiàn)象說(shuō)明，在人們眼中所反映出的顏色，不單取決于物體本身的特性，而且還與照明光源的光譜成分有著直接的關(guān)系。所以說(shuō)在人們眼中反映出的顏色是物體本身的自然屬性與照明條件的綜合效果。我們用色度學(xué)來(lái)評(píng)價(jià)的結(jié)論就是這種綜合效果。



二、色彩三要素

　　任何色彩的顯示，實(shí)際上都是色光刺激人們的視覺(jué)神經(jīng)而產(chǎn)生感覺(jué)，我們把這種感覺(jué)稱之為色覺(jué)。

色別、明度和飽合度是色彩的三個(gè)特征，也是色覺(jué)的三個(gè)屬性，通常將色別、色彩明度和色飽合度稱為“色彩三要素”。

1.色別

　　色彩所具有的最顯著特征就是色別，也稱色相。它是指各種顏色之間的差別。從表面現(xiàn)象來(lái)講，例如一束平行的白光透過(guò)一個(gè)三棱鏡時(shí)，這束白光因折射而被分散成一條彩色的光帶，形成這條光帶的紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等顏色，就是不同的色別。從物理光學(xué)的角度上來(lái)講，各種色別是由射入人眼中光線的光譜成分所決定的，色別即色相的形成取決于該光譜成分的波長(zhǎng)。

　　我們所講的光是電磁波譜中的一小部分，波長(zhǎng)范圍大約為400～700毫微米，在這個(gè)范圍內(nèi)各種波長(zhǎng)的光呈現(xiàn)出各種不同的色彩。在自然界中所呈現(xiàn)出的各種色彩大都是由不同波長(zhǎng)和強(qiáng)度的光波混合在一起而顯示出來(lái)的，有的則是某個(gè)單一波長(zhǎng)的固有特性色彩。

　　總之，色別就是指不同顏色之間質(zhì)的差別，它們是可見(jiàn)光譜中不同波長(zhǎng)的電磁波在視覺(jué)上的特有標(biāo)志。

2.明度

　　明度是指色彩的明暗程度。每一種顏色在不同強(qiáng)弱的照明光線下都會(huì)產(chǎn)生明暗差別，我們知道，物體的各種顏色，必須在光線的照射下，才能顯示出來(lái)。這是因?yàn)槲矬w所呈現(xiàn)的顏色，取決于物體表面對(duì)光線中各種色光的吸收和反射性能。前面提到的紅布之所以呈現(xiàn)紅色，是由于它只反射紅光，吸收了紅光之外的其余色光。白色的紙之所以呈現(xiàn)白光，是由于它將照射在它表面上的光的全部成分完全反射出來(lái)。如果物體表面將光線中各色光等量的吸收或全部吸收，物體的表現(xiàn)將呈現(xiàn)出灰色或黑色。同一物體由于照射在它表面的光的能量不同，反射出的能量也不相同，因此就產(chǎn)生了同一顏色的物體在不同能量光線的照射下呈現(xiàn)出明暗的差別。

　　白顏料屬于高反射率物質(zhì)，無(wú)什么顏色摻入白顏料，可以提高自身的明度。黑顏料屬于反射率極低的物質(zhì)，因此在各種顏色的同一顏色中（黑除外）摻黑越多明度越低。

　　在攝影中，正確處理色彩的明度很重要，如果只有色別而沒(méi)有明度的變化，就沒(méi)有縱深感和節(jié)奏感，也就是我們常說(shuō)的沒(méi)層次。

3.飽和度

　　飽和度是指構(gòu)成顏色的純度，它表示顏色中所含彩色成分的比例。彩色比例越大，該色彩的飽和度越高，反之則飽和度越低。從實(shí)質(zhì)上講，飽和度的程度就是顏色與相同明度有消色的相差程度，所包含消色成分越多，顏色越不飽和。色彩飽和度與被攝物體的表面結(jié)構(gòu)和光線照射情況有著直接的關(guān)系。同一顏色的物體，表面光滑的物體比表面粗糙的物體飽和度大；強(qiáng)光下比陰暗的光線下飽和度高。

　　不同的色別在視覺(jué)上也有不同的飽和度，紅色的飽和度最高，綠色的飽和度最低，其余的顏色飽和度適中。在照片中，高飽和度的色彩能使人產(chǎn)生強(qiáng)烈、艷麗親切的感覺(jué)；飽和度低的色彩則易使人感到淡雅中包含著豐富。



三、三原色和三補(bǔ)色之間的關(guān)系

　　自然界中各種物體所表現(xiàn)出的不同色彩，都是由藍(lán)色、綠色和紅色光線按適當(dāng)比例混合起來(lái)即作用不同的吸收或反射而呈現(xiàn)在人們眼中的。所以，藍(lán)色、綠色和紅色就是組成各種色彩的基本成分。因此我們把這三個(gè)感色單元稱為三原色。

三原色的光譜波長(zhǎng)如下：

435.8Nm波長(zhǎng)約400～500毫微米的范圍屬藍(lán)光范圍；

546.1Nm波長(zhǎng)約500～600毫微米的范圍屬綠光范圍；

700Nm波長(zhǎng)約600～700毫微米的范圍屬紅光范圍。

這三個(gè)原色的光波在可見(jiàn)光光譜中各占三分之一。三個(gè)原色中的一個(gè)與另外兩個(gè)原色或其中一個(gè)原色等量相加，就可得到其它的色彩，其規(guī)律可用下式表示：



由此可見(jiàn)，三原色的構(gòu)成和疊加可以概括為以下四點(diǎn)：

1.自然界的色彩是由三原色為基本色構(gòu)成的，三原色按不同的比例相混合可以合成出自然界中的任何顏色。

2.藍(lán)、綠、紅這三種原色是互相獨(dú)立的，它們中的任何一種顏都不能用另外兩種顏色混合得到。

3.三種原色的混合比例決定色別。

4.混合色光的亮度等于各原色光的亮度和。

根據(jù)上述色光疊加的規(guī)律，我們分別將（1）（2）（3）式代入到（4）式中?？傻?/FONT>

由R+G=Y

得 R=Y-G（5）

（5）代入（4）得

Y-G+G+B=W

Y+B=W　黃光+藍(lán)光=白光

由R+B=M

得 R=M-B（6）

（6）代入（4）得

M-B+G=B=W

M+G=W　品紅光+綠光=白光

由 G+B=C得

G=C-B（7）

（7）代入（4）得

R+C-B+B=W

R+C=W　紅光+青光=白光



　　兩種色光相加后如果得到白光，則該兩色光互為補(bǔ)色。與藍(lán)光、綠光和紅光互為補(bǔ)色的三色光分別為黃色、品紅光和青光。我們通常稱這三色光為“三補(bǔ)色”。這三個(gè)補(bǔ)色，在可見(jiàn)光譜中，各約占三分之二。