顏色的分類和特性

2010-09-07

    大家都知道，顏色是個心理、生理和物理量。下面我們要用物理的方法進一步研究和表示顏色。
一、顏色的分類
    顏色可分為彩色和非彩色兩大類。
    非彩色又稱無彩色，在有些領域又稱消色。非彩色是指白色、各種深淺不同的中性灰色和黑色。他們可以從白到黑排成一個非彩色系列。純白是理想的完全反射漫射體，其反射比等于1；純黑色是理想的全吸收黑色，其發射比等于0。在現實生活中是沒有絕對的純白和純黑的物體的，但是可以達到很接近。有人認為寒冬大地披蓋的一片白雪是理想的完全發射體。
    顏色又稱有彩色。除了上述非彩色外的所以顏色都屬彩色。
二、顏色的特性

     所有的物體顏色，不論是發光色或表面色，都有三個共同的特性，又叫顏色的三屬性：色調、明度和彩度。
    1、色調
     又稱色相。色調表示紅、黃、綠、藍、紫等顏色特性。在可見光譜范圍，不同波長的光輻射刺激人眼，就引起不同色調的感覺。如氦氖激光發射波長為632.8nm的紅光，它是紅色調；樹葉在陽光下吸收短波和長波的輻射，而反射480~580nm波長的輻射，呈現綠色調。因而色調是區分顏色的重要特性。
    2、明度
     表示物體表面相對明暗的特性。明度與光亮度呈正比，明度與反射比成正比，即光亮度越高明亮度越高，物體表面反射比越高明度越高，定量的描述是在同樣的照明條件下，以完全發射漫射體為基準，對物體表面色的視覺特性給予的分度。
    3、彩度（又稱飽和度）
     是表示顏色的純度，即具有相同明度值的顏色離開中性灰色的程度。光譜色是飽和的顏色，當光譜色中參入白色時，他的飽和度就變小，摻入白光的成分越多，越不飽和。定量描述彩度，是用距離等明度無彩點的視知覺特性來表示物體表面顏色的濃度，并給予分度。
    4、色調、明度和彩度的關系
     色調、明度和彩度是顏色的三個獨立特性，但它們也有一定的關系。
      顏色三屬性可以用顏色立體示意模型來形象地表示。圖（1-6）是表示已個三維空間橄欖形是色立體，圖中把顏色的三種基本特性——色調、明度和彩度全部表示了出來。在此色立體種，中央垂直從上到下代表白-黑系列明度的變化。鏈接上下的垂線代表各種由淺到深的灰色，都是非彩色。腰部水平面的圓周表示色調的變化，圓周上每個點代表紅、黃、綠、藍綠、藍和紫等各種不同的光譜色色調。圓心是中心灰色。整個水平面上的各種色調明度相同。同心的飽和度C=0，從圓心向圓周過渡表示飽和度（C）逐漸增大，到圓周上的光譜色飽和度大。由圓周向上（白）方向或向下（黑）方向變化，顏色飽和度逐漸降低。可以看到，白—黑系列的飽和度為0.
    實驗發現人眼能分辨光譜色色調約150種，加上光譜色中沒有的紫色約30中，共180中色調；能識別各種飽和度技術約有黃色4種、紅色25種，平均約10種；能辨別各種明度約為600種。因此，人眼能識別的顏色（包括色調、明度和飽和度各自變化而得的顏色），總數約為：
180（色調）Ｘ600(明度)Ｘ10（飽和度）=1080000（種）也就是說，從理論上人眼能區分約100萬種顏色。但實際上這是不可能的，因為顏色的三屬性往往不是獨立變化，而是相互關聯，相互影響的，而眼睛能夠辨別色調也是隨著飽和度和明度的改變而變化的。比如當飽和度極小，明度極大時，人眼對顏色的辨別能力就極不靈敏。當各種顏色與白色或黑色很接近時，顏色的層次變得很小，人們能夠分辨顏色的數目也就少了。因此，人眼能分辨的顏色大約有13000種，而實際應用的顏色僅僅只有幾千種，但這已經足夠豐富了。