颜色的属性（三要素）
明度（Lightness） 亮度或明度是光作用于人眼时所引起的明亮程 度的感觉，是指色彩明暗深浅的程度，也可称 为色阶。 亮度有两种特性：同一物体因受光不同会产生 明度上的变化；强度相同的不同色光，亮度感 不同。
2、颜色的属性与规律
颜色的属性（三要素）
色调（Hue） 也称色相，就是指不同颜色之间质的差别，它们是 可见光谱中不同波长的电磁波在视觉上的特有标志， 也是色彩所具有的最显著特征。 从物理光学的角度上来讲，各种色调是由射入人眼 中光线的光谱成分所决定的，色调即色相的形成取 决于该光谱成分的波长。 物体的色调由照射光源的光谱和物体本身反射特性 或者透射特性决定，光源的色调取決于辐射的光谱 组成和光谱能量分布及人眼所产生的感觉。
宝石颜色成因理论
第2讲 颜色与光
石斌 中国地质大学（武汉）珠宝学院
2013年9月16日星期一
本章内容
1、什么是颜色 2、颜色的属性与规律 3、色度学理论 4、颜色测量系统介绍
1、什么是颜色
正常色觉的人 天生就能识别颜色
问题1 什么是颜色？ 颜色的本质是什么？
1、什么是颜色
有关颜色的早期观点


2、颜色的属性与规律
颜色的属性（三要素）
饱和度（Saturation）
是指构成颜色的纯度也就是彩色的纯洁性﹐色调深浅的 程度。它表示颜色中所含彩色成分的比例。 单色光饱和度最大。光谱色(单色光)掺入白光成份时﹐ 其彩色变浅﹐饱和度下降。当掺入的白光成份多到一定 限度时﹐在眼睛看來﹐它就不再是一种彩色光而成为白 光了﹐或者说饱和度接近于零，白光的饱和度等于零 物体彩色的饱和度決定于其反射率(或透过率)对谱线的 选择性﹐选择性越高﹐其饱和度就越高。 不同的色别在视觉上也有不同的饱和度，红色的饱和度 最高，绿色的饱和度最低，其余的颜色饱和度适中。
无论什么东西，只要是可见的就是颜 色，颜色就其本质而言，就是可见的 东西。（没有区分颜色与光） 纯净的光，像来自太阳的光，是没有 颜色的，但它之所以有颜色，是由于 同物体发生相互作用时，它被减弱， 这些物体具有特定性质产生出颜色来。
亚里士多德 (384 BC - 322 BC) 古希腊 哲学家、科学 RGB/XYZ色度坐标
CIE 1931 RGB色度坐标
色品坐标 在颜色匹配方程 C[C] ≡ R[R]+G[G]+B[B] 两边除以R+G+B（=C）得到 [C]=r[R]+g[G]+b[B]，其中 r = R /(R+G+B);g = G /(R+G+B); b = B /(R+G+B) 将r,g,b称作为色品坐标，且r+g+b=1
3、色度学理论
人的视觉特点：色盲
3、色度学理论
CIE RGB/XYZ色度坐标
颜色匹配（CIE）
700nm(R) 546.1nm(G) 435.8nm(B)
3、色度学理论
CIE RGB/XYZ色度坐标
颜色匹配（CIE）
颜色匹配实验中选取三种颜色，由它们相加混合能产生任 意颜色，这三种颜色称为三原色，亦称为参照色刺激。三 原色可以任意选定，但三原色中任何一种颜色不能由其余 两种颜色相混合而得到。 CIE以700nm（红），546.1nm（绿），435.8nm（蓝）作为 三原色。 颜色匹配方程：表示颜色匹配的代数式。 C[C] ≡ R[R]+G[G]+B[B] [C] 被匹配颜色的单位；[R]、[G]、[B]三原色的单位 C、R、G、B代表被匹配色与三原色的数量 R、G、B又称为三刺激色。
3、色度学理论
人的视觉特点：颜色学说
颜色视觉模型（阶段学说） 认为颜色视觉过程可分为几个阶段。 第1阶段：杆体与锥体细胞的感光过程 第2阶段：颜色信息在神经通路的编码过程。
3、色度学理论
人的视觉特点：视感应曲线
3、色度学理论
人的视觉特点：色盲
色盲有权色盲和局部色盲两种。 全色盲把整个光谱看成是一条不同明暗的灰色，没 有色调感，犹如看黑白电视一样； 大都数色盲属于局部色盲，红-绿色盲在光谱上只 能看到黄和蓝两种颜色，蓝-黄色盲则把整个光谱 看成是红和绿两种。
3、色度学理论
CIE RGB/XYZ色度坐标
CIE 1931 XYZ色度坐标
3、色度学理论
CIE RGB/XYZ色度坐标
CIE 1931 XYZ色度坐标
3、色度学理论
CIE RGB/XYZ色度坐标
CIE 1931 XYZ色度坐标
三原色之间的关系式 [R] [X] 0.418455 [G] -0.091165 [B] 0.000921
0.000000
4.590700
0.056508
0.060100
5.594292
3、色度学理论
颜色的定量计算
白点（光源）
定量参数 （指标） 亮度 主波长 饱和度
y
0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4
520 540 CW 560 500 580 600 N C' 620 700 P
主波长
饱程度=1
饱程度=0
C 0,3 DW 0,2 0,1 480 0 0 460 380
0,2
0,4
0,6
0,8 x
1
3、色度学理论
颜色的定量计算
•主波长 一种颜色S1的主波长λd指的是：这种单色光按一 定比例与白光相加混合能够匹配出颜色S1 。 补色波长λc：S2的补色波长按一定比例与S2相混 合，能匹配出白光。 •饱和度 利用色品图上两个线段的长度之比表示。第一线 段由白点到样品点的距离OS；第二线段由白点到 主波长点的距离OL。 Pe=OS/OL
[Y]
[Z]
-0.158657
-0.082832
0.252426
0.015705
-0.002550
0.178595
3、色度学理论
CIE RGB/XYZ色度坐标
CIE 1931 XYZ色度坐标
三刺激值之间的关系式 R X 2.768892 G 1.1751748 B 1.130160
Y
Z
1.000000
以色品坐标表示的平面图，称作色品图。
3、色度学理论
CIE RGB/XYZ色度坐标
CIE 1931 RGB色度坐标
3、色度学理论
CIE RGB/XYZ色度坐标
CIE 1931 XYZ色度坐标
r
g
-0.2778 2.7671 0.1409
b
0.0028 0.0279 1.6202
x
y z
1.2750 -1.7392 -0.7431
3、色度学理论
色度学理论
1）人的视觉特点 2）CIE RGB/XYZ色度坐标 3）颜色的定量计算
4）色度学的发展
3、色度学理论
人的视觉特点：人眼构造
3、色度学理论
人的视觉特点：颜色学说
杨-赫姆霍尔兹三原色学说 根据红、绿、蓝三原色可以混合出各种不同颜色 的规律，假定人眼视网膜上有三种神经纤维，每 种神经纤维的兴奋都能引起一种原色的感觉。不 同波长的光引起三种纤维的兴奋程度不同，人眼 就产生不同的颜色感觉。 可很好解释三原色可混合出各种颜色这一现象， 无法解释色盲现象。
2、颜色的属性与规律
颜色的基本规律（格拉斯曼定律 1854年）
④在加混合色中，其混合色取决于参加混合的颜色 的外貌，而与它们的光谱组成无关。换言之，凡是 在视觉上相同的颜色都是等效的。
比例法则：一个单位量的颜色A与另一个单位量的颜色B相 同，那么当这两个颜色的数量同时扩大或缩小相同的倍数n时 所得到的两个颜色仍然相同，即：若 A=B 则nA=nB。 加法法则：在视觉上相同的两个颜色A与B和另个两个相同 的颜色C与D分别相加后得到的两个新的颜色仍然相同,即若 A=B ,C=D 则 A+C=B+D。 颜色替代律：只要在感觉上是相同的颜色便可以在相同的 条件下互相替代，所得到的视觉效果是相同的，因而可以利 用颜色混合方法来产生或代替所需要的颜色。
Dean B. Judd（颜色科学的先驱之一） 颜色是物体与光所呈现的面貌，这个面貌取决于 到达眼睛视网膜的辐射能的光谱成分，也取决于 它在视网膜上的时间与空间分布。 GT/T 5698-2001 《颜色术语》 颜色：光作用于人眼引起除空间属性以外的视觉 特征。
1、什么是颜色
颜色的定义
颜色是眼睛和神经系统对光线的感觉，它是光线 在眼睛的视网膜上形成的讯号刺激大脑皮层产生 的反应。
3、色度学理论
人的视觉特点：颜色学说
赫林的对比色学说（四色学说） 假设视网膜中有三对视素：白-黑视素、红-绿、黄蓝。这三对视素的代谢作用包括建设（同化）和破 坏（异化）两种对立过程。 光刺激破坏白-黑视素，引起神经冲动产生白色感觉。 无光刺激时白-黑视素被重新建设起来，产生黑色感 觉。 对红-绿视素，红光起破坏作用，绿光起建设作用。 对黄-蓝视素，黄光起破坏作用，蓝光起建设作用。 可很好解释色盲现象，无法解释三原色可混合出各 种颜色这一现象。
1、什么是颜色
光谱与颜色
牛顿 （1643.1.4－1727.3.31 ） 英国 物理学家、数学家 天文学家、自然哲学家 白光是各种颜色光的混合。 白光可以分解成从红到紫的七色光谱。 一切自然物体的颜色是因为它们对光的反射性能不同。 对哪一种光反射的更多些，就是哪种颜色。
1、什么是颜色
颜色的定义
3、色度学理论
CIE RGB/XYZ色度坐标
颜色匹配（CIE）
3、色度学理论
CIE RGB/XYZ色度坐标
颜色匹配（CIE） （任意色光的）三刺激值 计算方法 将待测光的光谱分布函数 P(λ)，按波长加权光谱三 刺激值，得到每一波长的 三刺值，再进行积分（在 可见光范围内），就得出 待测光的三刺激值。