色彩与视觉的原理

1.光与色
光色并存，有光才有色。色彩感觉离不开光。
（1）光与可见光谱。光在物理学上是一种电磁波。从0.39微米到0.77微米波长之间的电磁波，才能引起人们的色彩视觉感觉受。此范围称为可见光谱 。波长大于0.77微米称红外线，波长小于0.39称紫外线。
（2）光的传播。光是以波动的形式进行直线传播的，具有波长和振幅两个因素。不同的波长长短产生色相差别。不同的振幅强弱大小产生同一色相的明暗差别。光在传播时有直射、反射、透射、漫射、折射等多种形式。光直射时直接传入人眼，视觉感受到的是光源色。当光源照射物体时，光从物体表面反射出来，人眼感受到的是物体表面色彩。当光照射时，如遇玻璃之类的透明物体，人眼看到是透过物体的穿透色。光在传播过程中，受到物体的干涉时，则产生漫射，对物体的表面色有一定影响。如通过不同物体时产生方向变化，称为折射，反映至人眼的色光与物体色相同。
2.物体色
自然界的物体五花八门、变化万千，它们本身虽然大都不会发光，但都具有选择性地吸收、反射、透射色光的特 性。当然，任何物体对色光不可能全部吸收或反射，因此，实际上不存在绝对的黑色或白色。
常见的黑、白、灰物体色中，白色的反射率是64％-92.3％；灰色的反射率是10％-64％；黑色的吸收率是90％以上。
物体对色光的吸收、反射或透射能力，很受物体表面肌理状态的影响，表面光滑、平整、细腻的物体，对色光的反射较强，如镜子、磨光石面、丝绸织物等。表面粗糙、凹凸、疏松的物体，易使光线产生漫射现象，故对色光的反射较弱，如毛玻璃、呢绒、海绵等。
但是，物体对色光的吸收与反射能力虽是固定不变的，而物体的表面色却会随着光源色的不同而改变，有时甚至失去其原有的色相感觉。所谓的物体"固有色"，实际上不过是常光下人们对此的习惯而已。如在闪烁、强烈的各色霓虹灯光下，所有建筑及人物的服色几乎都失去了原有本色而显得奇异莫测。
另外，光照的强度及角度对物体色也有影响。
二、 色立体及表色系
1.色立体
色立体是依据色彩的色相、明度、纯度变化关系，借助三维空间，用旋围直角坐标的方法，组成一个类似 球体的立体模型。它的结构经了比地球仪的形状，北极为白色，南极为黑色，连接南北两极贯穿中心的轴为明度标轴，北半球是明色系，南北半球是深色系。色相环的位置则赤道线上，球面一点到中心轴的重直线，表示纯度系列标准，越近中心，纯度越低，球中心为正灰。
色立体有多种，主要有美国蒙赛尔色立体、德国奥斯特瓦尔德色立体、日本色研色立体等。
2.蒙赛尔表色系
详情请见： http://www.yacou.com/ps/new4.htm （这个网站里还有其它的关于色彩构成方面的知识）
三、色彩三要素及色彩对比
<一>.色相对比的基本类型
两种以上色彩组合后，由于色相差别而形成的色彩对比效果称为色相对比。它是色彩对比的一个根本方面，其对比强弱程度取决于色相之间在色相环上的距离（角度），距离（角度）越小对比越强，反之则对比越强。
1.零度对比
（1）无彩色对比 无彩色对比虽然无色相，但它们的组合在实用方同很有价值。如黑与白 、黑与灰、中灰与浅灰，或黑与白与灰、黑与深灰与浅灰等。对比效果感觉大方、庄重、高雅而富有现代感，但也易产生过于素净的单调感。
（2）无彩色与有彩色对比 如黑与红、灰与紫，或黑与白与黄、白与灰与蓝等。对比效果感觉既大方 又活泼，无彩色面积大时，偏于高雅、庄重，有彩色面积大时活泼感加强。
（3）同种色相对比 一种色相的不同明度或不同纯度变化的对比，俗称姐妹色组合。如蓝与浅蓝（蓝+白）色对比，橙与咖啡（橙+灰）或绿与粉绿（绿+白）与墨绿（绿+黑）色等对比。对比效果感觉统一、文静、雅致、含蓄、稳重，但也易产生单调、呆板的弊病。
（4）无彩色与同种色相比 如白与深蓝与浅蓝、黑与桔与咖啡色等对比，其效果综合了（2）和（3）类型的优点。感觉既有一定层次，又显大方、活泼、稳定。
2.调和对比
（1）邻接色相对比 色相环上相邻的二至三色对比，色相距离大约30度左右，为弱对比类型。如红橙与橙与黄橙色对比等。效果感觉柔和、和谐、雅致、文静，但也感觉单调、模糊、乏味、无力，必须调节明度差来加强效果。
（2）类似色相对比 色相对比距离约60度左右，为较弱对比类型，如红与黄橙色对比等。效果较丰富、活泼，但又不失统一、雅致、和谐的感觉。
（3）中差色相对比 色相对比距离约90度左右，为中对比类型，如黄与绿色对比等，效果明快、活泼、饱满、使人兴奋，感觉有兴趣，对比既有相当力度，但又不失调和之感。
3.强烈对比
（1）对比色相对比 色相对比距离约120度左右，为强对比类型，如黄绿与红紫色对比等。效果强烈、醒目、有力、活泼、丰富，但也不易统一而感杂乱、刺激、造成视觉疲劳。一般需要采用多种调和手段来改善对比效果。
（2）补色对比 色相对比距离180度，为极端对比类型，如红与蓝绿、黄与蓝紫色对比等。效果强烈、眩目、响亮、极有力，但若处理不当，易产生幼稚 、原始、粗俗、不安定、不协调等不良感觉。
<二>明度对比的基本类型
两种以上色相组合后，由于明度不同而形成的色彩对比效果称为明度 对比。它是色彩对比的一个重要方面，是决定色彩方案感觉明快、清晰、沉闷、柔和、强烈、朦胧与否的关键。
其对比强决于色彩在明度等差色级数，通常把1--3划为低明度区，8--10划为高明度区，4--7划为中明度区。（图）在选择色彩进行组合时，当基调色与对比色间隔距离在5级以上时，称为长（强）对比，3--5级时称为中对比，1--2级时称为短（弱）对比。据此可划分为九种明度对比基本类型。（图）
（1）高长调 如10：8：1等，其中10为浅基调色，面积应大，8为浅配合色，面积也较大，1 为深对比色，面积应小。该调明暗反差大，感觉刺激、明快、积极、活泼、强烈。
（2）高中调 如10：8：5等，该调明暗反差适中，感觉明亮、愉快、清晰、鲜明、安定。
（3）高短调 如10：8：7等，该调明暗反差微弱，形象不分辩，感觉优雅、少淡、柔和、高贵、软弱、朦胧、女性化。
（4）中长调 如4：6：10或7：6：1等，该调以中明度色作基调、配合色，用浅色或深色进行对比，感觉强 硬 、稳重中显生动、男性化。
（5）中中调 如4：6：8或7：6：3等，该调为中对比，感觉较丰富。
（6）中短调 如4：5：6等，该调为中明度弱对比，感觉含蓄、平板、模糊。
（7）低长调 如1：3：10等，该调深暗而对比强烈，感觉雄伟、深沉、警惕、有爆发力。
（8）低中调 如1：3：6等，该调深暗而对比适中，感觉保守、厚重、朴实、男性化。
（9）低短调 如1：3：4等，该调深暗而对比微弱，感觉沉闷、忧郁、神秘、孤寂、恐怖。
另外，还有一种最强对比的1：10最长调，感觉强烈、单纯、生硬、锐利、眩目等。
<三>纯度对比的基本类型
两种以上色彩组合后，由于纯度不同而形成的色彩对比效果称为纯度对比。它是色彩对比的另一个重要方面，但因其较为隐蔽、内在，故易被。在色彩设计中，纯度对比是决定色调感觉华丽、高雅、古朴、粗俗、含蓄与否的关键。
其对比强弱程度取决于色彩在纯度等差色标上的距离，距离越长对比越强，反之则对比越弱。
如将灰色至纯鲜色分成10个等差级数，通常把1--3划为低纯度区，8--10划为高纯度区，4--7划为中纯度区（图）。在选择色彩组合时，当基调色与对比色间隔距离在5级以上时，称为强对比；3--5级时称为中对比；1--2级时称为弱对比。据此可划分出九种纯度对比基本类型。（图）
（1）鲜强调 如10：8：1等，感觉鲜艳、生动、活泼、华丽、强烈。
（2）鲜中调 如10：8：5等，感觉较刺激，较生动。
（3）鲜弱调 如10：8：7等，由于色彩纯度都高，组合对比后互相起着抵制、碰撞的作用，故感觉刺目、俗气、幼稚、原始、火爆。如果彼此相距离离大，这种效果将更为明显、强烈。
（4）中强调 如4：6：10或7：5：1等，感觉适当、大众化。
（5）中中调 如4：6：8或7：6：3等，感觉温和、静态、舒适。
（6）中弱调 如4：5：6等，感觉平板、含混、单调。
（7）灰强调 如1：3：10等，感觉大方、高雅而又活泼。
（8）灰中调 如1：3：6等，感觉相互、沉静、较大方。
（9）灰弱调 如1：3：4等，感觉雅致、细腻、耐看、含蓄、朦胧、较弱。
另外，还有一种最弱的无彩色对比，如白：黑、深灰：浅灰等，由于对比各色纯度均为零 ，故感觉非常大方，庄重，高雅，朴素。
四>色彩的面积与位置对比
形态作为视觉色彩的载体，总有其一定的面积，因此，从这个意义上说，面积也是色彩不可缺少的特 性。艺术设计实践中经常会出现虽然色彩选择比较适合，但由于面积、位置控制不当而导致失误的情况 。
1.色彩对比与面积的关系
（1）色调组合，只有相同面积的色彩才能比较出实际的差别，互相之间产生抗衡，对比效果相对强烈。
（2）对比双方的属性不变，一方增大面积，取得面积优势，而另一方缩小面积，将会削弱色彩的对比。
（3）色彩属性不变，随着面积的增大，对视觉的刺激力量加强，反之则削弱。因此，色彩的大面积对比可造成眩目效果。如在环境艺术设计中，一般建筑外墙、室内墙壁等都选用高明度、低纯度的色彩，以减低对比的强度，造成明快、舒适的效果。
（4）大面积色稳定性较高，在对比中，对它色的错视影响大；相反，受它色的错视影响小。
（5）相同性质与面积的色彩，与形的聚、散状态关系很大的是其稳定性，形状聚集程度高者受它色影响小，注目程度高，反之则相反。如户外广告及宣传画等，一般色彩都较集中，以达到引人注意的效果。
2.色彩对比与位置的关系
（1）对比双方的色彩距离越近，对比效果越虽，反之则越弱。
（2）双方互相呈接触、切入状态时，对比效果更强。