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1项目一光与色觉色彩原理与应用教学目标•色彩是印刷复制的重点，要正确复制颜色，首先要明白颜色是如果产生的。本部分主要通过颜色产生的三个要素即光、物体、视觉系统以及颜色视觉理论的介绍，使读者认识颜色的本质，理解色彩的形成原理。2光与色觉•能力目标：–具有分辨光色与波长对应关系的能力。–具有根据光源光谱功率分布曲线分析颜色感觉的能力。–具有根据光谱反射率分析物体颜色特性的能力。•知识目标：–掌握光的本质，波长与光色关系。–理解光谱功率分布曲线与颜色特性的关系–掌握彩色物体和消色物体的光谱特性–理解明视觉与暗视觉概念，以及对应的光谱光视效率函数的意义。–了解颜色视觉理论。3光与色觉•光的颜色特性•物体的颜色特性•视觉的生理基础•颜色视觉理论45光源光线物体颜色刺激眼睛视神经的刺激,颜色配比脑引起大脑兴奋,颜色接收色彩是光作用于人眼引起除形象之外的视觉特性。6任务一光的颜色特性项目一光与色觉可见光•光是一种能在人眼的视觉系统上引起明亮感觉的电磁辐射。•电磁波的波长范围10-14—几千公里，其中380----780nm为可见光。•1nm109m。781041061081010101210210-2110-4UVXRAYYRAYInfraredSuperUltraShortWaveUltraShortWaveTV&RadioWavesVisibleShorterwaveLongerwaveVioletIndigoBlueGreenYellowOrangeRed400nm700nmBlueGreenRed可见光•在可见光谱范围内，不同波长的辐射能引起人的不同颜色感觉。9可见光•只含有一种波长而不能再分解的光称为单色光，也称为光谱色。10可见光光色波长λ（nm）主波长(nm)红（Red）780～630700橙（Orange）630～600620黄（Yellow）600～570580绿（Green）570～500550青（Cyan）500～470500蓝（Blue）470～420470紫（Purple）420～380420可见光11•实际上单色光的颜色是连续渐变的，不存在严格的界限。•单色光的颜色感觉随着光的强度变化而变化。实验发现，光谱上除了三个颜色点478nm、503nm、572nm不受光强度变化的影响外，其他各波长的颜色都会略有改变。•单色光混合而成的光叫做复色光。光谱功率分布•光源对颜色的影响主要是它的光谱功率分布特性•光源中各个波长色光的辐射功率按波长的分布称为光源的光谱功率分布，用数学上的关系可描述为光源中不同波长色光的辐射功率是随波长的变化而变化的，即功率是波长的函数，这个函数的曲线也即是光源的光谱功率分布曲线。•不同的光源，由于其发光的物质成分不同，具有不同的光谱功率分布曲线。12光谱功率分布•光源的颜色感觉取决于光谱分布中各单色光的相对比例，而不是它们的能量绝对值。•令光谱功率分布函数的最大值为1或100，将函数的其他值进行归化，经过归化后的光谱功率分布称为相对光谱功率分布，记为S(λ)。•光源的颜色特性取决于不同波长单色光的能量比例，绝对值的大小只反映光源发光强度的大小，只决定光源的亮、暗感觉，不会引起光源颜色感觉的变化。13光谱功率分布•常见光源的光谱功率分布有线状光谱、带状光谱、连续光谱和混合光谱。1415任务二物体的颜色特性项目一光与色觉物体的颜色特性•产生颜色感觉的第二个要素为物体。•按照能否发光，自然界的物体一般分为发光体和非发光体两类。–发光体是能自行向外界辐射光能，常称为光源。–非发光体是本身不辐射光能的物体。16发光体的颜色形成•发光体的颜色形成•发光体的颜色是由光源中不同的光谱成分共同决定的。在光谱成分中，哪种光谱成分的比例大，则发光体的颜色就偏向于哪种光谱色。17非发光体的颜色形成•非发光体只有在光的照射下才能呈现出颜色，如果没有光，根本看不到物体，当然也不可能有颜色呈现。所以物体呈现出的颜色，源头是光的颜色。•不同的物体在光的照射下呈现出不同的颜色，原因就是物体对光具有选择性地吸收、透射或反射的特性。18非发光体的颜色形成•根据物体的光谱特性的不同，物体可分为–消色物体–彩色物体19非发光体的颜色形成•当白光照射到物体上时，该物体表面对白光中光谱各段的辐射能做等量吸收，而反射或透射光谱组成比例不会改变，这种吸收就称为非选择吸收，或称为等比吸收。•随着吸收比例的不同，物体在日光下将呈现从白色、各种灰色到黑色的一系列中性颜色，这一系列的颜色称为消色。20非发光体的颜色形成•当白光照射在物体上，物体对不同波长的光具有不同的吸收率，对某些波长的光吸收多些，对另一些吸收少些，这种吸收称为选择性吸收。•具有选择性吸收特性的物体为彩色物体。经过选择性吸收以后，其反射或透射的光与入射光比较，不仅能量（光强）上有所减弱，光谱成分也发生了改变。21非发光体的颜色形成•彩色物体光谱特性分析22反射率%λ非发光体的颜色形成•物体的光谱反射率是由物体的自身材料所决定的，不会随照明光源和观察条件而改变。•具有相同光谱反射率的物体用不同的光源照明，因为不同光源所发光的光谱成分不同，就会产生不同的颜色刺激。2324任务三视觉的生理基础项目一光与色觉眼睛的构造•眼睛的构造25眼睛的构造•整个眼球主要可分为屈光系统和感光系统两个部分–屈光系统的作用是将不同远近的物体清晰地成像在视网膜上。–当眼睛注视外界物体时，由物体发出的光线通过角膜、房水、晶状体及玻璃体折射，聚焦成像于人眼感光记录系统——视网膜上。26眼睛的构造•屈光系统–角膜：外界光线首先经角膜的折射后进入眼球。–瞳孔：主要作用是控制进入眼球的光通量。强光瞳孔缩小，弱光放大。–晶状体：使远近不同的物体影像都恰好聚焦于视网膜上。–房水：功能是使角膜和晶状体等血管组织进行新陈代谢，并维持眼压。–玻璃体：是一种透明的半流体，位于晶状体和视网膜之间。27眼睛的构造•感光系统28眼睛的构造•视网膜主要由三层细胞构成–最外层是锥体细胞和杆体细胞–中层为双极细胞，起桥梁作用–最内层主要含有神经节细胞29视觉的形成•人眼的作用类似于照相机。30人眼与照相机的构造的对应关系照相机人眼暗箱镜头快门光圈胶片巩膜和脉络膜角膜和晶状体眼皮虹膜视网膜明视觉和暗视觉•人眼是靠锥体细胞视觉和杆体细胞视觉转换来适应照度的变化。•锥体细胞是明视觉器官。•杆体细胞是暗视觉器官。31明视觉和暗视觉•暗视觉•杆体细胞形状细长，往往几十个连在一起向视神经输送信息。它对光有高敏感性，能接受微弱光刺激，但不能分辨物体的细节和颜色。因此，在比较暗的条件下，由杆体细胞作用而形成了暗视觉。暗视觉只能分辨出物体的形状和明暗。32明视觉和暗视觉•明视觉•在明亮条件下，杆体细胞不起作用。而锥体细胞与视神经是一对一连接的，能在光亮下精细地接受外界的刺激，能分辨物体的细节与颜色。锥体细胞的活动只有当亮度达到一定水平才能被激发起来，称为明视觉。33明视觉和暗视觉•暗视觉和明视觉称为视觉器官的两重功能。•不同波长的光引起人眼的感觉程度是不同的，功率相同但波长不同的单色光，人眼感到的明亮程度不同。眼睛的灵敏度与波长的依赖关系，称为光谱光视效率。34明视觉和暗视觉•明视觉与暗视觉的光谱光效率3536任务四颜色视觉理论项目一光与色觉颜色视觉理论•关于颜色视觉的形成理论有多种说法–扬赫姆霍尔兹的三色学说–赫林的对立学说–阶段学说理论3738三色学说•1801年由英国医生、物理学家托马斯杨提出，后由德国的生理、物理学家赫姆霍尔兹补充、验证。•内容：杨认为人的视神经只有感红、感绿、感蓝三种基本视神经，赫姆霍尔兹验证人的视网膜上有感红、感绿、感蓝三种细胞，感受的峰值为680nm,540nm,430nm。光谱的不同部分（不要求有连续光谱）引起三种细胞不同比例的兴奋，根据三种细胞不同比例的兴奋程度，人的大脑形成不同的色觉。39三色学说•三色学说建立在颜色混合的物理学规律基础上，能充分说明颜色混合现象，是国际公认的色度学基础，彩色印刷、摄影、电视机都是三色学说基础上建立的。•三色学说可以解释负后像等情况，它认为负后像是神经疲劳的结果。•三色学说最大的缺点是不能解释色盲现象。按照三色学说，色盲是一种或几种感色细胞有缺陷导致的，但如果是这样，则色盲不仅是色盲，而且也看不见白色。40对立学说•1878年赫林提出的对立学说也称为四色学说。•依据：有些颜色看起来是单纯的，有些颜色看起来是混合的，红绿蓝黄是单纯的；找不到偏绿的红或偏蓝的黄，红-绿、黄-蓝是对立的，混合后只能得到灰或白。•内容：视网膜中存在红—绿、黄—蓝、黑—白三种对立感色机制，每一对立机制中的建设（同化）和破坏（异化）作用会产生不同的色觉。三对对立感色机制对光的反应形成了各种颜色。41对立学说•四色学说可以解释色盲现象、负后像等现象，但没有对三原色能产生光谱一切颜色这一现象给予说明。42阶段学说现代神经心理学指出，视网膜中确实存在三种能感受不同波长光的锥体细胞，同时对视网膜和神经传导通路研究中发现神经系统可以发出三种反应：光反应（L）、红-绿反应（R-G）、黄-蓝反应（Y-B）。43阶段学说阶段学说认为颜色视觉过程可以分成几个阶段。第一阶段，视网膜的锥体感受是一个三色机制；第二阶段，在神经兴奋由锥体感受向视觉中枢的传导过程中，形成四色机制；最后阶段发生在大脑皮层的视觉中枢。在这里产生各种颜色感觉。阶段学说把三色学说和四色学说统一在一起。44三色学说四色学说对立学说阶阶段学说创立者扬（TYoung）赫姆霍尔兹1807年赫林（E·Hering）1878年依据颜色混合规律视觉现象视觉生理学二个发现假设存在三种感色细胞感红细胞感绿细胞感蓝细胞存在三对视素白－黑视素红－绿视素黄－蓝视素曲线特点通俗基本符合客观规律能解释负后像能解释色盲能全面解释各种现象缺点无法圆满解释色盲现象无法解释三原色混合规律颜色视觉理论