颜色的分类与彩色的三特性

9.1.2　颜色的分类与彩色的三特性

最普遍的颜色是物体色，它是被感知为某一物体所具有的颜色。它可分为自发光物体色（又称光源色）和非自发光物体色（又称为表面色，包括透射物体色和反射物体色）。从色调感觉的角度，可将颜色分为无彩色和彩色两大类。人眼对颜色的感知意义是一种包括彩色和无彩色及其任意组合的视知觉属性。

无彩色（或称非彩色）是指由白色、各种深浅不同的灰色（浅灰、中灰到深灰）和黑色等感知上没有色调的颜色所组成的白黑系列。无彩色的白黑变化对于物体来说，代表着光反射率的变化，在视觉上是明度（即人眼对物体明亮感觉）的变化。越接近白色，明度越高；越接近黑色，明度越低。例如，当物体表面对可见光谱所有波长辐射的反射率都在80％～90％以上时，该物体为白色，其明度很高；当其反射率都在4％以下时，该物体为黑色，只有很低的明度。应该指出，白色、黑色和灰色物体对光谱各波长的反射没有选择性，它们是中性色。而对于光源来说，非彩色的白黑变化相应于白光的亮度变化。当白光的亮度非常高时，人眼感觉是白色的；当光的亮度很低时，感觉发暗或发灰；无光时则感觉是黑色的。还要指出，一般来说，明度的变化相应于亮度的变化，光源或物体表面的亮度越高，则人眼感觉到的明度也越高；然而，两者的关系并不等同也不完全固定，还受到一些其它因素的影响。

彩色是指白黑系列以外的感知上具有色调的各种颜色。无彩色只有明度的差别；而表征彩色感觉的则有三种属性，即色调、饱和度与明度（亮度），因此，它是三维的。

（1）色调：它是指各种彩色藉以相互区分的一种特性。对可见光谱，不同波长的辐射在视觉上表现为不同的色调，如红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等，色调大体相当于主波长这一色度概念。因此，色调与光的波长有关，改变光的波长成分，就可使光的色调发生变化。从感知意义的角度说，色调是根据所观察区域呈现的感知色与红、绿、黄、蓝的一种或两种组合的相似程度来判定的视觉属性。对于光源来说，其色调取决于辐射光谱的组成；对于物体来说，其色调取决于照射物体的光源光谱组成以及物体表面所反射（或透射）各种波长辐射的比例。例如，在日光照射下，一个物体反射640～750nm波段的辐射，而相对吸收其它波长的辐射，则该物体表面为红色；当某物体对可见光谱的短波辐射有较强的反射，而吸收480nm以上的长波辐射时，则该物体表面呈蓝紫色。

（2）饱和度：表示某种彩色的深浅（或浓淡）程度，实际上是用以表征彩色的纯洁性，大体上相当于纯度这一色度概念。它是可用于估价光谱纯色在整个色感觉中所占成分比例的一种视觉特性。饱和度高，表明这种彩色是深色；反之，为浅色。可见光谱的各单色光具有最高的饱和度；光谱色中掺入的白光比例越大，饱和度越低。物体色的饱和度取决于该物体的反射或透射特性。对于反射物体色即取决于表面反射光谱辐射的选择性程度。例如，物体对光谱某一较窄波段的反射率很高，而对其它波长的反射率很低，表明该物体有很高的光谱选择性，因而其饱和度就高。

图9.6　颜色立体

色调与饱和度两种特性可共同用于表征不同辐射在彩色质的方面的差异，因此常称之为“色品”或“色度”。

（3）明度：它是反映被观察物体明亮程度的一种视觉特性，大体相当于物体的亮度因数。具体是指彩色光引起人眼视觉明暗刺激的程度，它由该种辐射的光通量所决定。对于由色调和饱和度确定的彩色光，当其能量增加时，亮度增强，因而明度提高。

对于非自发光的彩色反射物体，其表面的反射率越高，则明度也越高。例如，黄褐色物体表面对光谱各波长反射都比红色物体表面反射更多的辐射能量，从而使眼产生更高的亮度感觉。因此，黄褐色物体比红色物体具有更高的明度。

以下，彩色均称为颜色。颜色的三特性—色调、饱和度和明度，可以用如图9.6所示的一个三维空间的纺锤体表示，通常称之为“颜色立体”。图中垂直轴代表白黑系列明度的变化；色调由水平面的圆周表示，圆周上各点代表光谱上各种不同的色调，圆形的中心是中灰色，其明度与圆周上各种色调的明度相同；沿圆半径方向的变化表示饱和度的变化，从圆周过渡到圆心，颜色的饱和度逐渐降低至0。需要指出，色调与饱和度的变化不一定伴随着明度的变化，当颜色在颜色立体的同一水平截面上变化时，只改变色调或饱和度，而不改变明度；还应指出，图9.6是颜色三特性理想化的模型。