色彩原理与应用-第二章-颜色视觉.pdf

色彩原理与应用马桃林武汉大学印刷与包装系第二章第二章 颜色视觉颜色视觉常见的人眼视觉现象，包括：视网膜的颜色区颜色辨别颜色适应颜色的恒常性颜色对比色弱与色盲边界对比颜色错觉颜色的距离颜色的味觉颜色视觉是比较复杂的，它不仅取决于颜色刺颜色视觉是比较复杂的，它不仅取决于颜色刺激，还与观察对象、方法、条件和观察者心理生理激，还与观察对象、方法、条件和观察者心理生理因素有关，导致颜色感觉并不能与颜色测量结果完因素有关，导致颜色感觉并不能与颜色测量结果完全一致。了解各种颜色视觉现象对我们正确运用颜全一致。了解各种颜色视觉现象对我们正确运用颜色至关重要。色至关重要。一一、视网膜的颜色区视网膜的颜色区视网膜的颜色视觉主要是视网膜的颜色视觉主要是锥体细胞起作用；锥体细胞起作用；锥体细胞主要集中在视网锥体细胞主要集中在视网膜的中央凹部位；膜的中央凹部位；边缘视觉视锥细胞和视杆边缘视觉视锥细胞和视杆细胞细胞同时起作用；细胞细胞同时起作用；不同色素细胞的分布区域有所差异；不同色素细胞的分布区域有所差异；（见图见图）白色视野最大白色视野最大、其次是黄蓝色其次是黄蓝色、红绿色视野最小；红绿色视野最小；（见图见图），因此观察及测量颜色时必须考虑视场角度的因此观察及测量颜色时必须考虑视场角度的问题；问题；二、二、颜色辨别颜色辨别1 1、贝楚德、贝楚德-朴尔克效应朴尔克效应贝楚德贝楚德-朴尔克效应：朴尔克效应：这种颜色随着光强度变化而变这种颜色随着光强度变化而变化的现象叫做贝楚德化的现象叫做贝楚德-朴尔克效应（朴金耶效应或贝左尔朴尔克效应（朴金耶效应或贝左尔克克-布吕克）。布吕克）。对于某些波长的单色光，眼睛对其的颜色感觉随光对于某些波长的单色光，眼睛对其的颜色感觉随光强度增加而变化。一般情况下，同一波长的光对应着一强度增加而变化。一般情况下，同一波长的光对应着一个固定的颜色，但是随着光强的变化，波长所对应的颜个固定的颜色，但是随着光强的变化，波长所对应的颜色也发生变化。色也发生变化。如图如图2 2-1212所示，随着光强度的增强，各种波长在视所示，随着光强度的增强，各种波长在视觉感受上大多是向觉感受上大多是向红色红色或或蓝色蓝色的方向上变化，而只有的方向上变化，而只有572nm572nm的黄色、的黄色、503nm503nm的绿色和的绿色和478nm478nm青色青色不发变化。不发变化。2000黄绿青蓝675 650 625 600 575 550 525 500 475 450 波长（波长（nm）照度（lx）100040010020各种波长的恒定颜色线2 2、辨认阈限、辨认阈限辨认阈限：辨认阈限：人的视觉在辨认波长的微小变化方面的能人的视觉在辨认波长的微小变化方面的能力称为辨认阈限。力称为辨认阈限。在在可见光谱中，从红色端到紫色端可见光谱中，从红色端到紫色端，人，人眼的辨别能眼的辨别能力是不一样的。力是不一样的。人人眼对光波变化最敏感的部位在眼对光波变化最敏感的部位在490nm490nm的青绿色光及的青绿色光及590nm590nm的橙黄色光附近，波长有的橙黄色光附近，波长有1 12nm2nm的改变，人的视觉的改变，人的视觉器官便会有不同的颜色感受。对于器官便会有不同的颜色感受。对于540nm540nm的绿色光谱段需要的绿色光谱段需要有有2 23nm3nm的波长变化人眼才可以对颜色有所区别。最不敏的波长变化人眼才可以对颜色有所区别。最不敏感的部位在可见光谱的两端，人眼对波长变化的反应能力感的部位在可见光谱的两端，人眼对波长变化的反应能力近乎近乎迟钝。迟钝。辨认阈限值（nm）（nm）6420420 460 500 540 580 620 660 人眼对不同波长颜色的辨认阈限人眼对不同波长颜色的辨认阈限三三、颜色适应颜色适应颜色适应：颜色适应：由于环境光对眼睛的持续作用，致使眼由于环境光对眼睛的持续作用，致使眼睛对环境光产生一定的抵消作用，而使颜色视觉受影响睛对环境光产生一定的抵消作用，而使颜色视觉受影响的现象称作色适应。的现象称作色适应。色适应包括色适应包括亮度适应亮度适应和和颜色适应颜色适应。、亮度适应亮度适应暗环境暗环境亮环境亮环境瞳孔缩小瞳孔缩小杆体细胞杆体细胞锥体细胞锥体细胞亮环境亮环境暗环境暗环境瞳孔放大瞳孔放大锥体细胞锥体细胞杆体细胞杆体细胞明适应：明适应：暗适应：暗适应：（1 1）暗适应暗适应概念概念当人们由光亮的地方转移到黑暗的地方时，起初视觉当人们由光亮的地方转移到黑暗的地方时，起初视觉感受性很低，然后逐渐提高。感受性很低，然后逐渐提高。在黑暗中视觉的感受性逐在黑暗中视觉的感受性逐步递增的过程称为步递增的过程称为暗适应。暗适应。（4545分钟完全暗适应）分钟完全暗适应）（2 2）暗适应暗适应的两种生理过程的两种生理过程瞳孔大小的变化瞳孔大小的变化：从光亮处进入黑暗的环境，瞳孔的从光亮处进入黑暗的环境，瞳孔的直径可以从直径可以从2mm扩大到扩大到8mm，使进入眼睛的光线增加到，使进入眼睛的光线增加到16倍，但是这一适应范围是有限的。倍，但是这一适应范围是有限的。视网膜感光化学物质的变化视网膜感光化学物质的变化：在黑暗中由中央视觉转在黑暗中由中央视觉转边缘视觉，杆体细胞代替锥体细胞工作；杆体细胞中感边缘视觉，杆体细胞代替锥体细胞工作；杆体细胞中感光化学物质的变化。光化学物质的变化。红色光只对于视锥细胞起作用，对视杆细胞不起作用，不阻碍视杆细胞的暗适应过程。暗适应曲线在视杆细胞中有一种叫做视紫红质的感光化学物质，在视杆细胞中有一种叫做视紫红质的感光化学物质，受到光的刺激时它会被“漂白”，感受不到光色。而当进受到光的刺激时它会被“漂白”，感受不到光色。而当进入到黑暗环境时，视紫红质又重新合成从而恢复原有的作入到黑暗环境时，视紫红质又重新合成从而恢复原有的作用。视觉的暗适应过程与视紫红质重新合成的速度相适应用。视觉的暗适应过程与视紫红质重新合成的速度相适应。经过。经过4545分钟之后，人眼达到完全的暗适应。分钟之后，人眼达到完全的暗适应。可见光中的红色光只对视锥细胞起作用，而视杆细胞不受红光的影响，也就是说视杆细胞中的视紫红质不被红色所“漂白”，所以红色光不红色光不阻碍视杆细胞的暗适应过程阻碍视杆细胞的暗适应过程。例如在暗室中工作的人，去光亮环境时戴上一付红色眼镜，等再次回到暗室时，就不需要重新暗适应。重要的信号灯、车辆的尾灯、驾驶舱的仪表盘等采用红光，也是同一道理。（3 3）明）明适应适应概念概念由于较强光线的连续作用，而引起视网膜对光刺激的由于较强光线的连续作用，而引起视网膜对光刺激的敏感度下降，称为敏感度下降，称为明适应明适应。（明适应过程比暗适应过程明适应过程比暗适应过程通常要快得多，一般只需通常要快得多，一般只需1 1分钟左右的时间便可以基本上分钟左右的时间便可以基本上完成。完成。）（4 4）闪光盲闪光盲闪光盲闪光盲就是在高强度的光刺激作用下引起的暂时性眼就是在高强度的光刺激作用下引起的暂时性眼睛的敏感度下降。睛的敏感度下降。在月夜，机能性的闪光盲将维持5分钟或更长的时间。例如汽车在夜间运行时，若遇到对面车灯太亮，将会引起视觉功能的暂时性下降而妨碍正常操作。2 2、颜色适应颜色适应在明视觉状态下，视觉系统处在不同颜色的环境下造在明视觉状态下，视觉系统处在不同颜色的环境下造成的颜色视觉变化叫做成的颜色视觉变化叫做颜色适应颜色适应。颜色适应过程是这样的：人眼对某一颜色光适应以后，颜色适应过程是这样的：人眼对某一颜色光适应以后，对适应颜色产生抵消作用，再去观察另一物体颜色时，对适应颜色产生抵消作用，再去观察另一物体颜色时，缺少了被抵消的颜色感觉，而是缺少了被抵消的颜色感觉，而是带有与适应色光补色的带有与适应色光补色的感觉感觉，需要经过一段时间适应后才能部分获得原有的颜，需要经过一段时间适应后才能部分获得原有的颜色感觉。色感觉。颜色适应颜色适应白炽灯照明下的颜色效果白炽灯照明下的颜色效果荧光灯照明下的颜色效果荧光灯照明下的颜色效果四四、颜色恒常性颜色恒常性颜色恒常性：颜色恒常性：外界条件发生了一定范围的变化后，人外界条件发生了一定范围的变化后，人们对物体的颜色感觉仍保持相对不变的特性，这就是颜们对物体的颜色感觉仍保持相对不变的特性，这就是颜色恒常性。色恒常性。记忆色：记忆色：凡是由人的记忆调整而得到的正确颜色叫记凡是由人的记忆调整而得到的正确颜色叫记忆色忆色日光是色的最主要的光源，日光照度发生变化，但我们的视但我们的视觉仍保持着对事物颜色感受的恒定性，觉仍保持着对事物颜色感受的恒定性，比如花永远是红的，树总是绿的，天仍是蓝的；颜色的恒定与人的视觉器官对颜色的记忆有一定的关系；颜色的恒定与人的视觉器官对颜色的记忆有一定的关系；颜色恒定还取决于物体的物理特性及人眼视网膜的感光细胞颜色恒定还取决于物体的物理特性及人眼视网膜的感光细胞特征。特征。从这个现象也可以说明，单依靠目测的方法来评价颜色是不科学的，了解颜色恒定现象可以避免它在工作中的一些不利影响。五、颜色对比五、颜色对比人在观察物体时，常常是许多不同颜色的物体同时人在观察物体时，常常是许多不同颜色的物体同时共存。共存。在视场中，相邻的不同颜色产生相互影响使颜在视场中，相邻的不同颜色产生相互影响使颜色感觉发生变化的现象叫做色感觉发生变化的现象叫做颜色对比颜色对比。它包括有。它包括有明度明度对比对比，色调对比色调对比和和彩度对比彩度对比。颜色对比颜色对比又可以分为又可以分为同时对比同时对比和和先后对比先后对比1 1、同时颜色对比、同时颜色对比如将一浅灰色的纸片放在黑色的背景上，你会觉得灰纸显得亮一些，同样将这张浅灰色的纸片放在白色的背景上，你的感觉却是灰纸显得比较暗，你甚至会以为它们不是同一片灰纸。将几片同样大小同样颜色的灰纸放在不同的背景上，在绿背景上灰色会带有红色的感觉，而在蓝背景上则会有黄色的感觉。如果是两种反差相当大的彩色放在一起，则两种颜色的对比会特别强烈，好象各自的颜色都比以前变深了。同时颜色对比同时颜色对比，是指两种颜色同时呈像在视网膜上时所产生的对比现象。背景明度对比的作用背景明度对比的作用明度对比明度对比同时颜色对比同时颜色对比同时颜色对比同时颜色对比2 2、先后颜色对比、先后颜色对比先后颜色对比先后颜色对比是指先看一种颜色，之后再看第二种颜色时，两种颜色感觉就会相叠加，颜色产生不稳定的现象。如当眼睛注视绿色几分钟之后，将视线移到白墙上，这时会感觉墙并不是白色的，而是浅红色。先后颜色对比现象是，后来看的颜色上产生先看过和那种颜色的补色的感觉。但准确一说，并不一定是补色，而是与补色相近的颜色。人眼注射过红色之后，眼睛对红色的感受性就会降低，于是在白背景上会产生与原来颜色的补色于是在白背景上会产生与原来颜色的补色相近的浅绿色，习惯称之为相近的浅绿色，习惯称之为负后像负后像。负后像也有亮度特征负后像也有亮度特征，如果在灰背景上视白色较长时间，当移开白色之后，灰背景上会出现较暗的负后像；若在灰背景上放一黑色块，则会出现一个较亮的负后像。负后像时隐时现，直至最后消失。与同时颜色对比不同的是，先后颜色对比是在时间运动的过程中发生的颜色对比现象。但是这种色彩不稳定的现象，只是视觉器官的感受，并不是颜色真的发生的变化。六、色弱与色盲六、色弱与色盲视觉正常的人，不仅能分别出物体的形视觉正常的人，不仅能分别出物体的形状，而且能轻松地辨别各种颜色。在正常人状，而且能轻松地辨别各种颜色。在正常人眼的视网膜上，含有三种不同的视色素，即眼的视网膜上，含有三种不同的视色素，即视红色素、视绿色素、视蓝色素，以此来分视红色素、视绿色素、视蓝色素，以此来分辨颜色。如果这些色素受刺激后不能正常反辨颜色。如果这些色素受刺激后不能正常反应，就会出现色觉异常，常见的色觉异常主应，就会出现色觉异常，常见的色觉异常主要有要有色弱和色盲色弱和色盲色弱色弱是指分辨颜色的能力差，其中最常见的是指分辨颜色的能力差，其中最常见的是红色弱和绿色弱。有红色弱的人，对红色光线是红色弱和绿色弱。有红色弱的人，对红色光线不够敏感。有绿色弱的人，对绿色光线不够敏感。不够敏感。有绿色弱的人，对绿色光线不够敏感。这两种色弱，对红色和绿色的分辨能力都比较差。这两种色弱，对红色和绿色的分辨能力都比较差。色弱的程度，有轻有重。重度的红、绿色弱，和色弱的程度，有轻有重。重度的红、绿色弱，和红、绿色盲差不多，分辨红、绿色，有很大困难。红、绿色盲差不多，分辨红、绿色，有很大困难。轻度的红、绿色弱，能分辨红、绿两色，但略有轻度的红、绿色弱，能分辨红、绿两色，但略有困难。困难。色弱多发生于后天，男性多，女性少，通常是由于健康原因而造成的色觉系统和病态表现。色盲色盲是严重的色觉异常，人对颜色的辨别能很差。是严重的色觉异常，人对颜色的辨别能很差。一般分为局部色盲和全色盲两类。局部色盲一般是红绿一般分为局部色盲和全色盲两类。局部色盲一般是红绿色盲和黄蓝色盲。红绿色盲不能区分红色和绿色，不能色盲和黄蓝色盲。红绿色盲不能区分红色和绿色，不能分辨红色的叫红色盲，不能分辨绿色的叫绿色盲。黄蓝分辨红色的叫红色盲，不能分辨绿色的叫绿色盲。黄蓝色盲仅对红绿有感觉，而对黄蓝则分不产生色觉。色盲仅对红绿有感觉，而对黄蓝则分不产生色觉。全色盲全色盲者是对所有的颜色均没有识别能力，只有明者是对所有的颜色均没有识别能力，只有明暗的感觉而没有颜色的感觉。它是因为人眼视网膜上没暗的感觉而没有颜色的感觉。它是因为人眼视网膜上没有锥体细胞或锥体细胞丧失功能，只有杆体细胞起作用，有锥体细胞或锥体细胞丧失功能，只有杆体细胞起作用，所以看不到颜色，只看到物体明暗的程度。所以看不到颜色，只看到物体明暗的程度。色盲形态色盲形态男男%女女%红色盲红色盲1.01.00.020.02绿色盲绿色盲1.11.10.010.01蓝黄色盲蓝黄色盲0.0020.0020.0010.001锥体细胞单色型色觉锥体细胞单色型色觉罕见罕见罕见罕见杆体细胞单色型色觉杆体细胞单色型色觉0.0030.0030.0020.002红色弱红色弱1.01.00.020.02绿色弱绿色弱4.94.90.380.38蓝黄色弱蓝黄色弱未知未知未知未知色盲人口比例色盲人口比例我国男色盲率：4.710.074%我国女色盲率：0.670.036%我国色盲基因携带者的频率：8.98%七、边界对比七、边界对比观察印刷控制条中的灰梯尺，会感觉每一条边界线的右侧比左侧显得亮些，使人感觉到每个梯级内的明度是变化的。但实际上每个梯级内的亮度是一致的。这种这种在明暗图形轮廓边界部分发生的主观对比加强的现象称在明暗图形轮廓边界部分发生的主观对比加强的现象称为为边界对比边界对比。八、颜色错觉八、颜色错觉错觉是我们对外界刺激的一种不正确的反映。色彩能造成心理上各种不同的错觉感。如大小错觉、远近错觉和重量错觉等。黑色物体比同面积白色物体感觉面积要小些。红色、橙色、黄色比同面积灰色物体显得大一些，而绿色、青色、紫色比同面积灰色物体显得小一些。红、橙、黄有扩散性，给人膨胀感、前进感。绿、蓝、紫有收敛性，给人收缩感、后退感。颜色错觉颜色错觉白光红色光蓝紫色光颜色错觉的形成九、颜色的距离感九、颜色的距离感在同一平面上的色彩，有的使人感到突出、近些，有在同一平面上的色彩，有的使人感到突出、近些，有的使人感到隐退、远些。这种距离上的进退感主要取决于的使人感到隐退、远些。这种距离上的进退感主要取决于明度和色相，一般是暖色近，冷色远；明色近，暗色远；明度和色相，一般是暖色近，冷色远；明色近，暗色远；纯色近，灰色远；鲜明色近，模糊色远；对比强烈的色近，纯色近，灰色远；鲜明色近，模糊色远；对比强烈的色近，对比微弱的色远。鲜明、清晰的暖色有利于突出主题：模对比微弱的色远。鲜明、清晰的暖色有利于突出主题：模糊、灰暗的冷色可衬托主题。糊、灰暗的冷色可衬托主题。1010、颜色的味觉感、颜色的味觉感在食品包装上，色彩引起食品的味感有重要作用。人们一见到红色的糖果包装，就会感到甜味浓；一见到清淡的黄色用在蛋糕上，就会感到有奶香味。一般说来，红、黄、白具有甜味；绿色具有酸味；黑色具有苦味；白、青具有咸味；黄、米黄具有奶香味等。不同口味的食品，采用相应色彩的包装，能激起消费者的购买欲望，取得好的效果。视网膜颜色区的实验视网膜颜色区的实验颜色的扩散颜色的扩散谢谢谢谢