第三章 光色基础

第三章光色基础第一节光和色一、光的属性光是一种电磁波。光“一般指能引起视觉的电磁波，这部分的波长范围约在红光的770毫微米至紫光的390毫微米之间。波长在0.77微米以上至1000微米左右的电磁波称为红外线，在0.39微米以下至0.04微米左右的称为紫外线。红外线和紫外线都不能引起视觉，肉眼是看不见的。但可以用光学仪器或摄影来察见发射这种光线的物体，所以，在光学上光也包括红外线和紫外线。”所以，光是人眼视网膜受到刺激后引起注意的那部分电磁波。二、光谱色我们平时所看到的“白光”是可见光中不同颜色（不同波长）的光混合的结果。最纯正的白光是日光。日光的可见光谱是一个连续的光谱，在雨后出现的彩虹中我们可以看到有序排列的各种光色，因此日光被称为全色光源。人在光亮条件下可以看见光谱中的各种颜色，称为光谱色。

在整个光谱上，人们可以分辨出100多种不同的色彩。光谱色包括除了紫红色以外的所有色相。通常用从长波向短波顺序的排列：红色（760－620毫微米）、橙色（620－590毫微米）、黄色（590－550毫微米）、绿色（550－510毫微米）、青色（510－480毫微米）、蓝色（480－450毫微米）、紫色（450－380毫微米）。此外，人眼还能在上述相邻两个颜色范围的过渡区看到各种中间色，如黄绿、红橙、蓝绿等，因此各种颜色的波长只是一个相对的范围。

蓝色区绿色区红色区紫外线紫蓝蓝绿绿黄绿黄橙橙红红红外线400nm

500nm600nm700nm

三、三原色如果将光谱色按蓝色区、绿色区、红色区的相对范围分成适当的三段，那么整个光谱色就可以用三种色来代表，这就是我们常说的色光三原色：红、绿、蓝。这三种色光等量混合就形成白光，若不等量混合，则会形成丰富多彩、颜色各异的各种不同色光。那么，自然界中一切景物色彩的形成，都是由于它们对这三种主要色光不同比例的透射、反射和吸收的结果。红色花朵之所以是红色，主要是由于花朵吸收了其余色光而只反射红色光的缘故；灰色的物体则是由于该物体对所有的色光部分吸收、部分反射的结果。

彩色电视系统也是根据三原色光的原理利用三只摄像管分别感应红、绿、蓝，构成电视的色彩。四、色彩的三要素任何一种色彩都具有色相（色别）、明度和饱和度（纯度）三个特征，称为三要素。1、色相色与色之间的主要区别，也就是色彩的种类，用光的波长来表示。22、

明度即色彩的亮度。色明度取决于物体表面的反光率，反光率高的颜色明度大，反光率低的颜色明度小。在所有的颜色中，消色中的白色物体明度最大，黑色明度最小。不同的灰色在黑与白之间，所有的颜色也在黑与白之间。电视中的彩条就是以此为依据排列的：白、黄、青、绿、品红、红、蓝、黑，明度从高到低；而摄像机寻像器里出现的彩条是以消色排列，成为白、灰、黑。13、

色饱和度是指一种颜色与相同明度的消色（白、灰、黑色）两者之间差别的程度。也就是指色彩中黑白灰的含量。含量越多，饱和度就越低，色彩不鲜艳，发灰、发白、发黑；含量越少，色彩越艳丽，所以饱和度又是色彩的纯度。在电视画面中，影像的饱和度与曝光有关，曝光过度或者不足都会降低饱和度，只有曝光正确才能真实地再现物体色彩的饱和度。另外，被摄对象表面的平滑度、照明光线的性质等都会影响画面的饱和度。被摄对象表面越平滑，色彩越鲜艳，如丝绸就比棉布鲜艳；直射光比散射光照明条件下拍摄的画面较为鲜艳，阴天拍摄的画面就比较平淡。第二节光的加色与减色效应一般情况下，人眼在光线很弱的夜晚，很难辨别物体的颜色，一切物体似乎都是黑色或深灰色。人眼在日常生活中，能够观看到五彩缤纷的景物，主要是人眼视网膜上锥体细胞所引起的感觉。锥体细胞共有三种感色单元组成，分别称为感红单元（感色波段为600－700毫微米，以650毫微米光波最敏感）、感绿单元（500－600毫微米，对550毫微米最敏感）、感蓝单元（400－500毫微米，对450毫微米最敏感）人的视觉器官所获得的色光就是上述不同波长的对各感色单元分别或同时作用产生的相应感觉。红色是物体发射或反射、透射的光波刺激人眼视网膜感红单元的结果。绿色则是刺激感绿单元的结果。当三种感色单元中的任意两种同时受到刺激，而且两种感色单元受到相同程度的刺激时，大脑则获得中间色彩的感觉，如感红单元、感绿单元受到相同的刺激时，大脑获得黄色感觉；红光＋绿光＝黄光红光＋蓝光＝品红光蓝光＋绿光＝青光如果两种感色单元同时受到不同程度的刺激时，就会随着两种感色单元之间的比例变化，大脑获得各种不同的色觉。如当感红单元所受到的刺激程度大于感绿单元所受的刺激程度，大脑会获得橙红色的感觉，反之就会获得黄绿的色彩感觉。依此类推：红光（多）＋绿光（多）＝橙红光绿光（多）＋红光（少）＝黄绿光

红光（多）＋蓝光（多）＝紫红色蓝光（多）＋绿光（少）＝青绿光总之，两种以上色光同时刺激人眼视网膜锥体细胞，就会引起不同色觉。这种由两种以上的色光混合叠加之后所产生的新的色觉效果，称为光的加色效果。如果两种色光按照一定比例叠加形成消色光（白、灰、黑），那么这两种色光则为互补色，如红光与青光，绿光与品红光，蓝光与黄光均为互补色。当三种感色单元受到同等程度刺激时，人的大脑便获得消色的感觉。当三种感色单元受到相同的强刺激时，大脑即获得白色的色觉，当受到相同的中等刺激时，大脑获得灰色感觉，而当三种感色单元同时受到微弱刺激时大脑即获得黑色的感觉。由此：一定波长的红、绿、蓝色光，按照不同比例进行加色混合，就可以获得全部光谱色以及光谱色以外的品红色光，还可以获得不同程度的消色。所以色彩学上把红光、绿光、蓝光称为三原色光。三原色光按各自不同的相应比例混合、匹配，可获得一系列复合光。二、光的减色效应光的减色效应是指从白光或复合光中减去某种色光，而得到另一种色光的效应。

光的减色效应概括起来有以下规律：1、原色滤光镜只允许和本滤色镜颜色相同的色光通过，吸收其它色光2、补色（黄、品红、青）滤光镜，也称中间色滤光镜，它允许与本滤色镜颜色相同的色光透过，同时还允许形成这一补色的其它两种原色光透过，吸收其它色光。补色滤镜中的黄滤镜，允许黄光和红光、绿光透过，吸收与黄光互为补色的蓝光；品红滤镜可以透过品红光和红光、蓝光，吸收绿光；青滤镜可能透过青光和绿光、蓝光，吸收红光。3.两种补色滤镜叠加使用，只允许形成这两补色所共有的一种原色光透过，吸收其它色光4.种原色滤镜叠加，各种色光均被吸收，或根据某一种滤色镜的浓淡程度，透过部分色光。5、三补色滤镜叠加，各种色光相继被吸收，最终都不能透过，而呈现出黑色效果。如三补色颜色均较淡，叠加后三滤镜本身呈现中性灰色，这对白光还能透过一部分，但强度明显较弱。从上述滤光镜的透光规律可以看出，滤光镜不论是装在照相机、摄影机、摄像机的镜头前或后，它都会根据滤光镜的颜色、深浅程度、对不同波长的光波进行吸收与透过。这些都为我们运用各种滤光镜调节和控制画面色调、影调，创作出更富有艺术表现力和感染力的作品，打下坚实的基础。第三节光源色温与画面色彩控制

由于光源色温不同，光谱成分各异，只有了解了光源的色温，才能有目的的选择调节光源色温的用的滤光片。使景物的色彩在画面中得到准确控制。一、色温的意义

色温，又称为色温度或光源色温。色温是说明热辐射光源的光谱成分的，用绝对温度（K）表示。

色温是英国物理学家凯尔文（Kelvin）于1848年在一次物理实验中发现了光色与温度的关系。他把黑体（又称绝对黑体，又称完全辐射体）放在密封的容器中加热，从绝对零度（－273.16）为计算起点，温度每提高1度，色温相应提高1°K。所以，人们用凯尔文名字的第一个大写字母作为光源色温的标志单位。随着温度的升高，黑体的颜色发生变化，从黑到暗红，又从暗红转为黄白，最后成为青白色。色温是借用完全辐射体的温度来表现光源的光谱成分的。完全辐射体是指能全部吸收外来电磁辐射而毫无反射和透射的理想物体。它对任何波长的吸收系数为1，反射系数和透射系数为零，完全辐射体不加热时就是黑体。当实际光源的光谱成分与完全辐射体在某一温度时光谱成分一致或接近，就用完全辐射体的温度来表示实际光源的光谱成分，这就是色温的意义。色温不时物体色的标志，也不是亮度标志，它只说明热辐射光源光谱成分的变化。

常见光源的色温如下：下面是几种典型的热辐射光源所含光谱成分的比例表：因此光源色温的高低，随着光源的性质不同而有所变化，光源色温的高低标志着各自所含的光谱成分不同，而色温值的高低标志着红光成分和蓝光成分的变化。如果光源的光谱成分所含红光成分多于蓝光，色温偏低，反之色温偏高。所以可以用校色温滤光片来调节，使画面色彩正常还原或按照创作意图得到准确控制。二、光源色温与摄影摄像之间的关系第一，光源色温的高低直接影响物体颜色的明亮程度，也就是说同一颜色的物体在不同色温的光源照明下，会呈现出不同的明亮程度。例如：白炽灯光中的红光和橙光成分较多，蓝、青光成分较少，因此在白炽灯照明下，橙红色物体显得较明亮，蓝青色物体则显得较暗；而在阴天散射光照明下的景物，由于光源的光谱成分中红橙光成分较少，蓝青光成分较多，所以阴天条件下的景物，红橙色调的物体显得较暗，而蓝青色调的物体显得较明亮。第二，光源色温的高低直接影响画面的色彩还原。当光源色温与摄像机标定的平衡色温一致时，画面中景物色彩正常还原，当光源色温高于标定的平衡色温时，画面的色调会出现偏蓝青现象；反之当高于色温低于标定的平衡色温时，画面的色调偏橙红。如何进行色调的处理？可以利用白平衡调节时，使用的白卡片来影响红、绿、蓝三原色的合成比例。由于白卡片所给出的基准白是摄像机确定红、绿、蓝三信号比例的依据，各种色温的光源，无论怎么偏色，都可以在白卡片上表现出来。由于白卡片所给出的基准白是摄像机确定红、绿、蓝三信号比例的依据，各种色温的光源，无论怎么偏色，都可以在白卡片上表现出来。3200K色温光源偏红，照在白卡片上也偏红。调节白平衡，就是适当调增加绿和蓝的合成比例，以此混合比