第01章 光源和物体呈色

如何科学表示和正确运用颜色？学习色彩学的目的：1、下面是Photoshop中的拾色器2、说出下面颜色的名3、下面颜色的差别有多大？4、色彩复制的正确性对图像的影响5、印刷品颜色控制R,G,BX,Y,ZL*,a*,b*L*,u*,v*密度值反射率其他表示方式6、如何用数字表示颜色？视觉嗅觉听觉

触觉 味觉生活与颜色：服装的设计与选择饮食的“色、香、味、形”建筑设计公交公司各路车的颜色不一样人们对颜色的理解与运用——科学性与艺术性颜色的科学性：在自然科学领域内，可以从不同的角度，用不同的方法如语言文字、数字、图表、模型等对颜色进行定量的描述。颜色的艺术性：运用颜色理论，以各种手段和方式，加强颜色的使用效果，特别是色彩对人的思想、感情和心理等方面的影响力。颜色科学的应用纺织服装印染印刷……色彩心理学管理色彩学销售色彩学城市色彩学音乐色彩学医学色彩学印刷色彩学认识颜色描述颜色评价颜色传递颜色掌握颜色科学的基本概念、基本原理、方法。能够计算刺激值、色差等色度数据（快速）掌握颜色科学在印刷包装领域中的应用能够用颜色科学的基本原理分析解决印刷领域的问题国际组织国际照明委员会国际照明委员会(CIE,InternationalCommissiononIllumination)成立于1913年，是与国际电工委员会(IEC)和国际标准化组织(ISO)齐名的国际专业化机构。CIE推荐的“CIE1931标准色度观察者”和“CIE1964补充标准色度观察者”是进行颜色测量和色度计算的最基本参数。CIE规定的一系列标准光源、标准照明和观察条件等构成了现代色度学的基础。中国是其成员国之一http://www.cie.co.at国际组织国际颜色学会（AIC,InternationalColorAssociation）每四年举行一次大会该学会是颜色科学和工程应用领域的国际组织，中国是其成员国之一。

AIC包括了颜色研究与应用的各个方面AIC

Judd

Award（贾德奖）国际组织国际颜色协会(ICC,InternationalColorConsortium)最初是由8家著名的公司于1993年成立的行业协会，其目的是建立、促进和推动开放的、生产商无关的、跨平台的颜色管理系统架构和模块的标准化。通过合作，建立和发展了ICC特征文件规范。至今，ICC规范己经被许多国际和地方标准所引用，其本身也己经成为了国际标准。重要的研究机构MunsellColorScienceLaboratoryRochesterInstituteofTechnology/science/munsell-color-labUniversityofLeeds浙江大学北京理工大学

……色彩研究重要期刊第一章光原和物体呈色

颜色视觉产生的过程光源物体眼睛大脑

产生颜色视觉的四大要素：光源、物体、眼睛、大脑无光就无色颜色=光源物体眼睛颜色=光眼睛第一节光源一、光源定义与分类光源：自己本身能发光的物体。如太阳、氙气灯、日光灯、白炽灯。光源分类：自然光源：如，太阳、火光。人造光源：如，氙气灯、日光灯、白炽灯。人类的习惯光源：在室外习惯于太阳光在室内习惯于白炽灯和日光灯一、可见光可见光：光属于一种电磁波，人眼所能看见的电磁波称为可见光，其波长范围在380—780nm之间。1nm=10Å=10-9m第一节可见光及其组成第一节可见光及其组成电磁波(nm)宇宙射线X射线紫外线可见光红外线雷达波无线电波电视短波长波交流电10-1410-1210-810-1010-610-410-21102104106108420460500540580620660700可见光谱波长

(nm)电磁辐射范围波长（nm）波长(厘米)频率(Hz)能量

(eV)无线电波>108>10<3x109<10-5微波108-10710-0.013x109-3x101210-5-0.01红外105-7000.01-7x10-53x1012-4.3x10140.01-2可见光700-4007x10-5-4x10-54.3x1014-7.5x10142-3紫外线400-14x10-5-10-77.5x1014-3x10173-103X-射线1-0.0110-7-10-93x1017-3x1019103-105Gamma

射线<0.01<10-9>3x1019>105

电磁波及其波长：第一节可见光及其组成

可见光谱所对应的颜色感觉：第一节可见光及其组成波长颜色380--430nm紫色430--470nm蓝色470--500nm青色500--530nm绿色530--560nm黄绿色560--590nm黄色590--620nm橙色620--770nm红色第一节可见光及其组成1、人眼看到颜色的过程是____发出的光照射____，经过____对光的选择性吸收、反射或透射之后进入____，由____内的视细胞将光刺激转换为神经冲动，再由视神经传入____，由____产生该物体的颜色。2、光源、____、____、____是产生颜色视觉的四个要素。3、举一“无光就无色”的现象____。4、解释眼睛对颜色感觉的重要性。5、光源可以分成两大类：____和____。第一节可见光及其组成6、下面属于自然光源的一组是

。

A氙灯、太阳、火光 B太阳、蜡烛、煤炭

C氙灯、日光灯、白炽灯7、用于辨别颜色的光源应该尽量接近

。8、人眼所能看见的电磁波称为

，其波长范围在

之间。9、红外线的波长至少大于

nm，紫外线的波长至少小于

nm。10、下面光色按波长由长到短的排列是

。红光、绿光、蓝光、黄光、橙光、紫光11、查找图1中各条状颜色的RGB数，并将图1的各条状按图2的颜色变化拼接

单色光：单一波长的光产生的颜色感觉称为单色光。白光：含有可见光内等能量的各种不同波长的光叫白光。白光可以通过单色仪分解为单色光（该过程称为色散）第一节可见光及其组成

光谱：不同波长的单色光产生不同的颜色感觉，经色散后按波长大小顺序排列的彩色光带称为可见光谱。

复色光：含有可见光内多种不同波长的光叫复色光。太阳、氙灯、日光灯、白炽灯都是复色光。第一节光源二、光谱类型

连续光谱、线状光谱、带状光谱、混合光谱。常见光源的光谱类型连续光谱：太阳、白炽灯、氙灯。线状光谱：激光、低压钠灯。带状光谱：碳弧灯、高压汞灯混合光谱：荧光灯日光荧光灯红宝石激光白炽灯S(λ)400700nm1000第一节可见光及其组成第一节可见光及其组成高压汞灯的线光谱420460500540580620660700稀土三基色蓝粉的带状光谱42046050054058062066070024、画出两条与右图曲线具有颜色感觉相同但强弱不同的光谱分布曲线。4005006007001.0波长（nm）相对功率23、下图——表示的白光的光谱分布曲线。4005006007001.0波长（nm）相对功率A4005006007001.0波长（nm）相对功率4005006007001.0波长（nm）相对功率BC第二节光源的光谱能量分布

光源：能自身发光的物体问题：下面哪些物体属于光源？太阳、月亮、电灯、蜡烛、萤火虫、煤炭、纸张、地球问题：下面哪些属于冷光源，哪些属于热光源？太阳、蜡烛、萤火虫、煤炭、日光灯、白炽灯、LED灯问题：下面哪些属于人造光源，哪些属于自然光源？太阳、蜡烛、萤火虫、煤炭、日光灯、白炽灯、LED灯第二节光源的光谱能量分布太阳恒星蜡烛萤火虫自然光源荧光灯白炽灯LED灯高压汞灯人造光源

光谱能量分布：光源的辐射能的大小按波长的分布。第二节光源的光谱能量分布119.6112.5104.597.878.659.144.430189.8辐射能S(

)700680660640600560520480440400波长

(nm)白炽灯的光谱能量分布数据

相对光谱能量(功率)分布：令单色光中的最大辐射能为1，其它辐射能归一化（变为相对值），经归一化后的光谱分布称为相对光谱功率分布。有时也可取任意波长（通常

=560nm）处的辐射能为100作参考点，其它波长处的辐射能与之比较而获得相对光谱功率分布。S(

i)=E(i)/E(

560nm)*100第二节光源的光谱能量分布波长

(nm)400440480520560600640660680700辐射能E(

)9.8183044.459.178.697.8104.5112.5119.6相对能量S(

)16.530.450.775.1100132.1165.4176.8190.3202.3问题：下表中的相对能量S(

)的值是多少？第二节光源的光谱能量分布/nmS(

)第二节光源的光谱能量分布

相对光谱能量分布曲线

根据相对光谱功率分布分析光源的颜色：绝对值大小只反映光的强弱，不会引起颜色变化；光源的颜色特性取决于不同波长上相对能量的比例。S(

)图1-9短弧氙灯的光谱能量分布曲线

（nm）30038046054062070078086025507510012515017520050100150200250300300400500600700800

（nm）图1-8日光的光谱能量分布曲线S(

)第二节光源的光谱能量分布暖白色3000K冷白色6000KS(

)图1-12LED灯的光谱能量分布

（nm）02040608010012035040045050055060065070075050100150200250300350400450500550600650700750图1-11荧光灯的光谱能量分布

（nm）S(

)20406080100120140300360420480540600660720图1-10高压汞灯的光谱能量分布

（nm）S(

)3504004505005506006507007500.00.51.01.52.02.5波长（nm）相对功率D55汞灯12、分析光源D55和汞灯的颜色：380780460540620700050100150波长（nm）相对辐射能量2000K4000K6000K13、分析下面光源的颜色：15、单一波长的光产生的颜色感觉称为——。16、产生绿色感觉的波长应是——。

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

A单一波长的光产生的颜色感觉。

B含有可见光内等能量的各种不同波长的光产生的颜色感觉。

C含有可见光内多种不同波长的光产生的颜色感觉。18、白光经色散后——排列的彩色光带称为可见光谱。

A按波长大小顺序B按颜色强弱C按颜色亮度D任意4005006007001.0波长（nm）相对功率4005006007001.0波长（nm）相对功率4005006007001.0波长（nm）相对功率ABC19、不属于复色光的是——。

A太阳光B氙灯C白炽灯D激光20、光源的单色光辐射能按波长分布的规律称为——。21、以——为横坐标，——纵坐标，所绘制的曲线称为光谱功率分布曲线。22、下图——表示的色光是红色。第三节光源的色温问题1：黑色的煤炭和白色的粉笔，谁的吸光本领大？问题2：炒菜时你希望天然气燃烧的火焰呈现什么颜色？问题3：说说下面哪一种颜色的温度更高？一、黑体及其发光颜色

黑体指那些不反射光也不透射光，而将投射在其表面的各种波长的光全部吸收的物体。黑体模拟装置用金属制成封闭空腔，空腔壁全部涂黑，仅留一小孔，四周绝热，这样的金属空腔相当于黑体。加热加热小孔第三节光源的色温

黑体的相对光谱功率分布与黑体的加热温度有关，随着温度升高，峰值逐渐向短波方向变化。第三节光源的色温2550751001251500300400500600700800

（nm）S(

)2000K3000K4000K5000K6000K7000K问题：说出黑体在不同温度下的发光颜色二、色温定义当某一光源的颜色（或色品坐标）与某一温度下的黑体的发光颜色（或色品坐标）相同时，称此时黑体的温度为该光源的颜色温度，简称色温。色温的表示用开氏温度（绝对温度）表示，单位为开尔文或K。色温与颜色的对应1000K2000K4000K5000K5500K6500K7500K9500K10500K第三节光源的色温问题为什么北方冬天的温度在零下，而蓝色天空色温达10500K?

为什么日光灯表面温度不到40度，而他的色温达4800K？答案色温是一个表示光源发光颜色的量，只有热光源才有色温；冷光源的发光颜色与其表面的温度无光，所以只有相对色温第三节光源的色温第三节光源的色温三、色温的用途

计算机、照相、印刷、光源制造等。不同摄影模式下拍摄的图像景物受到的光照是室外间接阳光色温约为5500K，图像A采用8000K的钨丝灯模式拍摄获得（钨丝灯3000K）图像B采用6800K的荧光灯模式拍摄获得（荧光灯4200K）图像C采用5500K的阳光模式获得（阳光5500K）图像D采用5000K的多云模式获得（多云6000K）图像E采用3500K的阴影模式拍摄获得（阴影7500K）

ABCDE6500K9300K

显示器在不同色温下显示的颜色第三节光源的色温

不同色温下物体的颜色变化第三节光源的色温第四节标准光源CIE标准照明体：是指标准的光谱功率分布，不必由一个光源提供，不一定能真正实现。标准光源：是符合标准照明体规定的光谱功率分布的物理发光体。第四节标准光源

标准照明体A、B、C标准照明体A：2856K的黑体的辐射。标准照明体B：4874K的直射日光。标准照明体C：6774K的平均日光,近似阴天的天空。100200400500600700波长（nm）相对辐射功率ABC第四节标准光源D5530050040016060080070010020406080波长（nm）相对辐射功率120140D75D50D75D50D65D系列标准照明体第四节标准光源标准照明体D50（5000oK）观看原稿和印刷品的标准观察灯箱的光源。标准照明体D55（5500oK）相当于没有太阳光直射的室内混合日光。电子闪光灯和日光胶片的白平衡点一般采用该色温。标准照明体D65是假设直接日光和间接蓝色天空光的混合光。标准照明体D75（7500oK）是多云天空的呈现的颜色。它比直接日光更加偏蓝。标准照明体D93（9300oK）一般未经校正的显示器就是这个白光点。显示图像太蓝太明亮。第四节标准光源第四节标准光源第四节标准光源三、F系列（荧光灯）标准照明体

普通荧光照明体的光谱辐射能量分布

（nm）380460540620700780S(

)01020304050

（nm）38046054062070078001020304050第四节标准光源

宽带荧光照明体代表宽带荧光灯系列的光谱能量分布

（nm）380460540620700780S(

)01020304050

（nm）380460540620700780S(

)01020304050第四节标准光源

三色窄带荧光照明体代表窄带荧光灯的光谱能量分布

01020304050708060

（nm）380460540620700780S(

)

（nm）380460540620700780S(

)01020304050708060F2、F7、F8、F11这四种用得较多

F2是“冷”白色普通荧光灯的代表，常用于办公场所的照明，色温4100K，显色性稍差。F2的其它叫法包括：F、F02、FCW、CWF、CWF2（CWF和FCW都是英文ColorWhiteFluorescent的简写）。

F7代表宽带荧光灯，其色温为6500K，显色性好，是模拟D65的实体光源。

F8也是代表宽带荧光灯，发光色温5000K，显色性好，它是模拟CIE日光标准照明体D50的实体光源。

F11代表三色窄带荧光灯系列，色温4000K。显色性适中。第四节标准光源第五节物体的光谱特性物体的光谱特性：物体对投射在其表面的光谱成分有选择性地透射、吸收和反射的特性，从而使物体呈现颜色，该特性称为物体的光谱特性。物体的光谱特性是不同物体产生不同颜色的主要原因。反射体反射光物体的颜色入射光入射光透射光物体的颜色透射体选择性吸收：白光照射到物体上部分波长的色光被吸收，使物体呈现颜色，称为选择性吸收。等比例吸收：如果物体对照射在其上的白光的各波长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体是不同强度的灰色。透射体透射体第五节物体的光谱特性

将所有波长全部吸收，物体就呈现黑色。光谱透射密度在印刷工业的用途透射体第五节物体的光谱特性一、透明物体的光谱特性透明体：当光照射在透明体上时，一部分光会透过物体，另一部分光将被吸收。规则透射漫透射混合透射

三种形式的透射第五节物体的光谱特性

光谱透射率：从物体透射出的波长的光通量

与投射的波长为的光通量

之比。透射体

0

透射率透明介质

ToT=

T/o第五节物体的光谱特性光谱透射密度：以光谱透射率的倒数取以10为底的对数计算。表示投射体的阻光程度。第五节物体的光谱特性

透射密度

第五节物体的光谱特性表示图像变黑程度的量，叫做密度。透射率T透射率倒数1

T一张胶片时0.51

0.5=2两张胶片重叠0.50.5=0.21

0.25=4三张胶片重叠0.50.5

0.5=0.1251

0.125=8答案如下表问题：有一张胶片它们的透射率是0.5，求这样的两张胶片重叠后的透射率和透射率的倒数，再求三张这样的胶片重叠后的透射率和透射率的倒数。

为什么用密度表示图像的变黑程度

第五节物体的光谱特性T 1.0 0.5 0.25 0.1251/T 1 2 4 8Dt 灰膜T=0.5灰膜T=0.5重叠效果灰膜T=0.5

入射白光问题：先计算表中的密度Dt。在回答，两张胶片叠加，其视觉黑度呈现相加，而其密度值、透射率、透射率的倒数分别呈现相加、相乘、还是其它运算关系？

密度可表示视觉黑度：

吸收率：物体对吸收入射光的本领T(

)、A(

)00.20.40.60.81

(nm)380430480580680730530630第五节物体的光谱特性25、日光在各个波长上都有辐射能，它是——。

A混合光谱B线光谱C连续光谱D带状光谱26、不包含连续光谱的一组光源是——。

A太阳、白炽灯、氙灯 B

激光、低压钠灯、氙灯

C

碳弧灯、高压汞灯、激光

D荧光灯、太阳、白炽灯27、下图中——是太阳光的光谱分布曲线。S(λ)400700nm1000ABCDS(λ)400700nm1000ABCD28、下图曲线——和——属于连续光谱。29、激光发射的是——的光，所以它属于——。30、荧光灯发射的光谱中包含——和——，它属于——。31、按定义下图汞灯的光谱分布曲线应属于——或——光谱。3504004505005506006507007500.00.51.01.52.02.5波长（nm）相对功率D55汞灯32、评价颜色应使用具有——的光源。

A混合光谱B带状光谱C连续光谱D任意类型光谱33、物体呈现颜色，是物体具有对投射的光谱成分有选择性地——、——和——的特性