在人类的古代遗迹中,很早就有色彩的应用,但色彩的科学,直到牛顿发现太阳光通过三棱镜,而有七色光谱后才迈入新纪元,在16~17世纪间有很多关于光的反射、屈折的研究,先有德国物理学家Ostwald色彩论的发表,至20世纪续有美国Munsell的出现,而使得色彩的研究定下基础。 在生活的周围,包含着自然界的动植物等均有各种颜色的存在,那什么是〝色〞呢最简单的说『当光线照射到物体后使视觉神经产生感受,而有色的存在。』。而色的定义亦因用途之不同,而各有其定义:化学家 :染料、颜料及其它物质等之特性。 运用范围:颜料、油漆、染料等之制造以及使用人员。物理学家: 光学范畴中之某种现象。 运用范围:光学仪器制造业。心理、生理学家: 表示观测者所意识到之意识。
不论你扮演着那个角色,若想对颜色有所认识,那你一定要对 ─ 色的三要素 ,光与色感,光、色之三原色 ,色的三属性,色的表示法,色变异性和色恒性,等加以暸解。
色的构成三要素:包括有被观察的物质、光的存在、观测者的感受。只因为当没有物质或光的存在时,则如处于暗房中你将感受不到色的存在,同时若闭上你的双眼,相信你一样感受不到色的存在。因此要进一步认识色的构成要素,不妨由物体与色、光源与色、观察者─人与色的关系着手。
物体与色─当光投射在物体上时,依物体的种类、构造,而将可视光线中的一部份或全部呈反射、吸收、透过等现象而展现出物体的颜色。物体的颜色受反射、吸收、透过三基因所左右,如太阳光的照射起全反射(乱反射)则呈白色,光线的全部吸收则呈黑色,光线的全部通过则呈透明色。其说明:反射(Reflection):光照射在物体之表面,部份光产生反射,反射角与入射角于同一视面称之为反射,视觉之感受产生质地感,全部光之反射,有可能为不透明感或镜面感。
吸收(Absorption): 若光线部份透过且部份被吸收,丧失某些可视光谱的光,则该物体将呈现颜色而成半透明感,若光线全部吸收,则呈黑色且不透明。透射(Transmission):当光线照射到物体上,除了极少量之反射光,几乎所有的光都透视物体则为无色透明体。散射(Scatting Diffusing):当光线照射在含颗粒的纤维或粗糙表面的物体时,光线之反射角将产生角度上的变化,称之为散射。
光源与色─色的存在中,光的照射扮演着重要的角色。在初期的人类演进历史,一直习惯于太阳光下色的感觉,而今仍以太阳光为准,但是在夜间有了人工光源(如电灯、萤光灯、水银灯、钠灯、油灯、 煤气灯等),由于分光特性的不同,而呈现不相同的颜色。导致同一物体在不同光源下,色相有所差异,此差异性质谓之演色性( Colour Rendering )。
由于自然光源、色、时间、天候、观察方向、季节及地理位置等条件影响而变化很大,对色彩的评定极不方便,因此国际照明委员会(简称 CIE)。于 1930 年订定各种极为接近自然光的标准光源。
光的解析─人类的肉眼,虽因个人之间敏感度上的差异;但肉眼对色感觉,仍不失为极精巧的测色机器,而对色感觉的同时则必要有光源的存在,以太阳光而言,有各种光线之放射。在电磁波谱中,可视光波之波长,仅占很窄之范围,约由380nm ~760nm ( 1nm = 10-9m )其颜色分别为 380nm ~ 430nm 紫色、430nm ~485nm 蓝色、 485nm ~ 570nm 黄色、585nm ~ 610nm 橙色、610 ~ 760nm红色, 因每个人对光的感受不同,因此以 380nm ~ 760nm略定为可视波长光的波长与明度─日光的光谱( Spectra)依波长而有不同的明度。 可见光其中间区域较亮,而两端较弱。视觉所感受的波长明度还有明亮处与暗处之别。例如在明亮处555nm 的黄绿色是最明亮的,而暗处则以 510nm 的蓝绿色明度最高。这称为Purkinie 现象。
加法混色与减法混色─色光混合时一般说来会因光量的增加而产生明亮的感觉。这种色光的混合称之为加法混色或正混色( Additive Mixture )。而染料或颜料混合时通常颜色会变暗,称之为减法混色或负混色( Subtractive Mixture )。以3原色作减法混色时,如果各色吸收量适当的话,最后会变成黑色;加法混色的情形,如果光的强度适当的话,最后所看到的将是白而亮的光。
人眼的视感─人眼所感觉的色一般可分为两大类如表 :
┌ 白 ┌无彩色 ┼ 灰
│ └ 黑 色彩 ┤
│ ┌ 纯色 └彩色 ┤
└ 其它一般色彩
按照物理学上的说明,白、灰、黑仍能算是色彩。白含有数种不同波长的单色光的振动,即色光的定量混合,是统一的复合体。既经物理全反射,当然我们的眼睛无法察觉,实在不能说它是色彩。黑是外界的刺激,完全没法达到我们眼睛的状态,换句话说,假使黑不能取得周围的物体的陪衬,那么黑色本身也全无它存在的意义。色环直径两端的色互为补色。互成补色的二色适当的混合就光而言则为白色光,就色料而言则为黑色或灰色。
依Young -Helmholtz 之假说, 视觉感观存在三种基本之色感受视神经。经光传至视神经,刺激脑部而产生色的感觉,而这三种分光要素是红、绿、蓝的感受作用,此谓光的三原色。
何以谓之光之三原色?以红、绿、蓝三原色光混合是白色之故。另物体之反射或透过可见之红、黄、蓝三色混合成黑色,以其为色的三原色。另在色料上的应用一般亦以红、黄、蓝三原色色料的混合,结果反射光减少而呈黑色及近黑色之色相。色料中之红、黄、蓝三原色中的二色混合,会产生绿、紫、橙之色相,此即为二次色。现以黄(Y)、红(R)、蓝(B)之代号表示,其二次色的衍生Y+R=O ,Y+B=G,B+R=P。
色的表示法─色的运用沿袭已古,在过去先以传统之称呼定名之,如金色、银色、秋色等,随之社会之演进色彩之多,致使传统色之表示法,无法正确的表达,而后有色卡、色样之运用,然色样易招污损,变褪色,兹有较科学及归纳及光学研展。略于后:
(1) 定性的表示方法─色名法。
(2)定量的表示法─ 1. 感觉的方法(三属性的方法)。
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