淺談色彩學

彩色視覺 Color vision

彩色視覺三原素：光、物體、視覺系統

光

• 1666年牛頓（Isaac Newton）發現太陽光經三稜鏡的折射後可呈現彩色光，稱為光的色散現象。
• 1801年，英國學者湯瑪士‧楊格（Thomas Young）首先研究人眼對顏色的感覺。
• 德國學者赫爾曼·馮·亥姆霍茲（Hermann von Helmholtz）在1856年至1867年，繼續深入對顏色的研究，確立了光的三原色理論。

• 光通常指的是人類眼睛可以見到的電磁波（可見光），視知覺就是對於可見光的知覺。
• 紫外線（英語：ultraviolet，縮寫 UV）為波長在10nm至400nm之間的電磁波；其波長比可見光短，但比X射線長。
• 可見光只是電磁波譜上的某一段頻譜，一般是定義為波長介於400 nm至700 nm之間的電磁波，也就是波長比紫外線長，比紅外線短的電磁波。
• 紅外線（英語：Infrared，簡稱IR）是波長介乎微波與可見光之間的電磁波，其波長在760nm至1mm之間。
• 在光電效應中，光是由光子的基本粒子組成的粒子流。因為光同時具有粒子性與波動性，所以說光具有「波粒二象性」。

色彩三屬性：色相Hue、明度Value、彩度Chroma

• 依據光波的波長之長短來區別色彩的【色相】hue，呈現不同的顏色。
• 依據光波的反射率之高低來區別色彩的【明度】，即色彩的明暗程度，如黃色明度高，藍色明度低。中國傳統水墨畫講求「墨分五彩」即指明度。
• 依據光波本身振幅之高低差區別色彩的【彩度】，即色彩的飽和程度，黑色為無彩度。
• 在一純色中加入白色會使得明度提高，彩度降低。

物體

• 物體色彩的主要成因是光線照射物體時，經由反射（reflection）、透射（transmission）、吸收（absorption）作用之後，最後射入視覺系統的剩餘光線所產生的。
• 眼睛所看到的香蕉，其「黃色」是表面色。
• 光源對物體色的顯色影響稱為【演色性】。
• 以綠色光線照射攤販上賣的紅色蘋果，蘋果會呈現【黑褐色】。
• 以紅色光線照射攤販上賣的綠番石榴，番石榴會呈現【暗褐色】。
• CMF設計領域（CMF design）：色彩Color、材料Material、表面處理Finish。

視覺系統：感光細胞Photoreceptor cell

感光細胞（英語：photoreceptor cell，photosensitive cell）是一種在視網膜中發現的特殊類型神經上皮細胞，具有感受光線且進行光轉導功能的神經元。

• 視錐細胞（英語：cone cell）是視網膜上一種色覺感光細胞，因樹突呈錐形而名；負責明暗感覺，在相對明亮的光線下，其功能最佳。
• 視桿細胞（英語：rod cell）是視網膜上與視錐細胞相稱的一種細胞，主要分布在視網膜中心周圍，且較視錐細胞對光更敏感，幾乎主要全部用於夜視力，並作為外圍視力的支持。
• 色盲最多的是紅綠色盲。
• 一張白紙，拿到陰暗處，仍覺得它是白色，稱為【色彩恆常性】。
• 當人們從室內暗房出到戶外時，眼睛會暫時無法適應，此現象稱為【暗適應】。

混色原理Color mixing

• 兩種第一次色混合而成的顏色叫做【第二次色】。
• 顏料的第一次色相當於色光的【第二次色】。

色光三原色RGB model

• 色光三原色係指：紅red、綠green、藍blue
• 加色法Additive color：電腦顯示器和電視是加色法最常見的形式。
• 色光加法混色原理：綠光G+紅光R=黃光Y；紅光R+藍光B=洋紅光M；藍光B+綠光G=青光C；紅光+綠光+藍光=白光。

色料三原色CMY model

• 色料三原色為：青cyan、洋紅magenta、黃yellow
• 印刷四分色模式 CMYK color model：青Cyan、洋紅Magenta、黃Yellow、Key plate 或黑black
• 減色法Subtractive color：油漆、顏料和彩色濾光片會用減色。
• 色料減法混色原理：洋紅色M+黃色Y=紅色R；洋紅色M+青色C=藍色B；青色C+黃色Y=綠色G；紅色+綠色+藍色=黑色。
• 紅色R+黃色Y=橙色；紅色+綠色=偏紅的深灰色。
• 新印象派中，畫家秀拉（G. Seurat）的點描畫作品，其顯色的效果是屬於【並置混合】。
• 色彩印刷，演色表標示 C80%+M10%+Y80%+BK10%，接近【綠色】
• 色彩印刷，演色表標示 C60%+M100%+Y80%+BK10%，接近【褐色】

色彩體系化Color System

Gradient RGB/CMY color wheel

RGB色彩立方體

RGB顏色模型對映到一個立方體上。水平的x軸代表紅色，向左增加。y軸代表藍色，向右下方向增加。豎直的z軸代表綠色，向上增加。原點代表黑色，遮擋在立方體背面。

孟塞爾顏色系統Munsell Color System

• 這個顏色描述系統是由美國藝術家阿爾伯特·孟塞爾（Albert H. Munsell，1858－1918）在1898年創製的，在1930年代為USDA採納為泥土研究的官方顏色描述系統。至今仍是比較色法的標準。
• 透過色相（hue）、明度（value）/彩度（chroma）三個維度，化為色彩數值來描述顏色的方法。
• 例：5R 4/6 比 5BG 7/4 明度低、彩度高。
• 色立體的中心軸為明度階。
• 圖示孟塞爾顏色系統之中中等明度（5）而中等略偏高彩度（6）的色相環、明度由全暗（0）到全亮（10）的黑白漸變色柱、中等明度（5）的紫藍色（5PB）彩度漸進帶。
• 色環主色有5個色相： 紅（R）、黃（Y）、綠（G）、藍（B）、紫（P）。

NCS（Nature Color System）色彩體系

• 色環主色有4個色相：紅（R）、黄（Y）、綠（G）、藍（B）彩色4種；白（W）、黒（S）無彩色2種類。

P.C.C.S.色彩體系

• 1951年根據日本色彩研究所所發行的標準色票「色彩之標準」，制定教學色彩體制與色票，完成之早期色彩體系就叫做「日本色研表色系」， 其1-14-10的表色意義是：色相紅、明度14、彩度10。。
• 後於1965年日本色彩研究所發表的「實用色彩配色體系」(Practical Color Co-ordinate System，簡稱為P.C.C.S.)，擷取奧斯華德與修正曼賽爾表色系的優點，是為「日本色研配色體系」(P.C.C.S.)。
• 色相（Hue）：以心理四原色の紅R・黄Y・綠G・藍B，色相環上相鄰的顏色為類似色。
• 明度（Lightness）
• 彩度（Saturation）：畫份為1S到9S，共9階段。
• PCCS色彩體系最大的特色：將明度與彩度統合稱色調（tone），如深色調(dp:deep)、淺色調（ltg:light）、淡色調（p:pale）等

奧斯特瓦爾德色彩系統Ostwald color system

• 奧斯特瓦爾德色彩系統是一個色彩系統，呈上下對稱的三角錐形，由德國化學家威廉·奧斯特瓦爾德（Wilhelm Ostwald）於1920年發表。是顯色系。
• 在這個系統認為，所有顏色都是由「黑」（B），「白」（W），「純色」（F）三種成分按照一定的面積比例旋轉混色得到，而且 W+B+F=100（%）。
• 色相：常用色相編號從1到24。先指定兩對相反色，紅綠和黃青（ultramarine blue），分別置於色相環四分之一的位置，之後在他們之間配置出四種中間色，即紅+黃=橙，紅+青=紫，青+綠=青綠（turquoise），黃+綠=黃綠（leaf green），最後將這八種基本色各分成三種，形成24色的色相環。
• 明度：黑白邊分成8階，按照字母順序從白到黑分別為（白）a, c, e, g, i, l, n, p（黑）。這樣平行於白-純色邊的顏色，用兩個字母表示，如pe-ne-le-ie-ge,它們的黑色成分是一樣的（都是e級），稱為「等黑系列」；同理，平行於黑-純色邊的顏色，如la-lc-le-lg-li，成為「等白系列」。
• 查表得知g的白色含量為22%、黑色含量為78%，c的白色含量為56%、黑色含量為44%，則8gc的純色含量是34%。

色彩心理

• 酸與甜在色彩意象之傳達，其影響因素為【色相】。
• 影響色彩輕重感覺最主要的屬性是【明度】。-相同重量的物品，用水藍色包裝比墨綠色包裝，感覺會比較輕是因為【明度】的關係。

冷色與暖色

• 暖色是指帶有紅色、橙色、黃色等色調的色彩，因為紅、橙色使人聯想到太陽、火焰，使人感到溫暖、熱烈，所以暖是觀者的視覺心理感受。暖色給人以向前、逼近的感覺，所以暖色又稱進色。
• 冷色是指帶有藍色、青色、綠色、紫色等色調的色彩，因為藍色使人聯想到天空、水、冰等，使人感到涼爽或寒冷，所以冷是觀者的視覺心理感受。冷色給人以後退、遠離的感覺，所以冷色又稱退色。

互補色

• 互補色是對立的顏色，又稱對比色或相反色。
• 色料補色，現代色彩理論使用RGB加色模型或CMY減色模型，其中互補成對為：紅色 ▉ - 青色 ▉；綠色 ▉ - 洋紅色 ▉；藍色 ▉ - 黃色 ▉。
• 心理補色：藍色 ■ 與 ■ 黃色；紅色 ■ 與 ■ 綠色；黑色 ■ 與 □ 白色。
• 醫護人員在一般病房穿白色工作服，但在手術房則穿綠色工作服，其作用是補色心理。
• 注視白紙上的綠色圖形30秒後，將視線移往另一張白紙上，此時視覺會產生【紅色】圖形。

色彩計畫

配色

• 在白色的背景上，下列何種純色的注目性最高：1)黃色、2)綠色、3)紫色、4)橙色。
• 下列何者色彩搭配的明視度最高？1)綠底黃字、2)黑底黃字、3)紅底橙字、4)黃底白字。
• 警告危險，視認性最高的配色是【黃+黑】色。
• 表示有放射能危險：【黃+紫紅】

設計

• 7-Eleven連鎖店，其招牌的標準色有：綠、紅、橙。

中國傳統色彩

• 方位色彩觀：東屬木為青；西屬金為白；南屬火為朱紅；北屬水為玄黑。

色彩度量

色溫Color Temperature

• 色溫是表示光源光色的尺度，最早是由凱爾文（Kelvin）制定的，所以用凱爾文的名字作計量單位，並用英文字母K作為代表符號，單位為K(Kelvin)。

國際照明委員會

• 國際照明委員會（英文：International Commission on Illumination，法文：Commission internationale de l'éclairage，採用法文縮寫：CIE）是一個有關光學、照明、顏色和色度空間科學領域的國際權威組織，成立於1913年，其總部位於奧地利維也納。1931年，CIE推出了三種標準光源：
• A：相當於白熾燈泡的光源
• B：相當於日光的光源（直射光）
• C：相當於日光的光源（間接光）

計算

• 甲色寫4R 8/6，乙色為6RP 4/3，甲：乙恰當的平衡面積比為 1：4
• 漸層色的表示法：M20%-M80%