色彩的基本原理

为什么世间万物有各种各样的色彩？我们又是为什么能够看到这些五彩斑澜的色彩？这些色彩来自哪里呢？大家一定很想知道这些问题的答案，下面就让我来为大家详细的阐明一下。

物体为什么有各种色彩？
物体之所以会有色彩，这取决于它对不同波长光线的吸收、反射和透过能力，是由物体本身的特点决定的，所有的色彩都是来自物体本身对各种色光的反射。看起来太阳光和灯光似乎没有什么奇特的色彩，只是一束束“白光”而已。但是，如果使光线通过棱镜，就可以发现光线实际上包含了所有的色彩。比如一张洁净的白纸，它能够反射所有的色光，这些色光组合成了白光，所以你看到它是白色的。树叶之所以看起来是绿色的，是因为树叶只反射光线中的绿色光并吸收了其它色光。

我们为什么能看到色彩？－人眼的视觉原理
视网膜通过两种类型的细胞来接管不同地方传来的光线，分别叫杆细胞和锥细胞。亮度、色彩和地位等视网膜收集起来的信息被传送到视神经，它能把这些信息送到大脑的视觉皮层，翻译成我们自身的意识。(怎么成上生理课了^_^)

杆细胞是对比简单的一种，它只用来感知光线的地位和亮度。本色上，杆细胞是色盲，它只能识别黑白。其实也不是真正的黑白，它所感知的只是光线的亮度罢了。在光线的刺激下，杆细胞发生大量的神经传递素，光线越强，神经传递素就越多。

锥细胞是另外一种细胞，更加繁杂。它有三个根本部分吸收不同波长的光线，根据不同波长的光线的强度发生不同数量的不同的神经传递素。根本上，锥细胞的三种受体分别用来吸收红色、绿色和蓝色波长的光线。每一种受体都根据不同波长的光线的强度释放不同类型的神经传递素。紫色是红色和蓝色的混淆，因此红光和蓝光受体都释放不同数量的神经传递素，而绿光受体则一点儿都不释放。这些信息传到大脑皮层，你就“看”到了紫色。
二、色彩的三要素
自然界的色彩虽然各不相同，但任何色彩都具有色相、明度、饱和度这三个根本属性。

■色相：
色相是指色彩的相貌，是指各种色彩之间的区别，是色彩最明显的特点，是不同波长的色光被感觉的结果。光谱中有红、橙、黄、绿、蓝、紫六种根本色光，人的眼睛可以分别出约180种不同色相的色彩。
色相环：
■饱和度：
饱和度是指色彩的鲜艳水平，也称色彩的纯度。饱和度取决于该色中含色成分和消色成分(灰色)的比例。含色成分越大，饱和度越大；消色成分越大，饱和度越小。
■明度：
明度是指色彩的深浅、明暗，它决定于反射光的强度，任何色彩都存在明暗变化。其中黄色明度最高，紫色明度最低，绿、红、蓝、橙的明度相近，为中间明度。另外在同一色相的明度中还存在深浅的变化。如绿色中由浅到深有粉绿、淡绿、翠绿等明度变化。

三、RGB色彩体系
人们把红(Red)、绿(Green)、蓝(Blue)这三种色光称之为“三原色光”，RGB色彩体系就是以这三种色彩为根本色的一种体系。目前这种体系普遍应用于数码影像中，如：电视、计算机屏幕、数码相机、扫描仪等。RGB值是从0至255之间的一个整数，不同数值叠加会发生不同的色彩。而当相同数值的RGB叠加时，则会变成白色。
四、CMYK色彩体系
CMYK分别代表青(Cyan)、品红(Magenta)、黄(Yellow)、黑(Black)，这是一种基于反光的色彩体系，常用于彩色印刷中。CMYK值是以浓度0-100%来表示，不同浓度叠加会发生不同的色彩。理论上相同浓度的CMY叠加，则会变成黑色，但实际混淆色料后并不会呈现黑色而是暗灰色，所以将黑色独立出来，增加印刷时色彩的领域。

色彩关系中最大的整体就是画面的色调。也就是画面中各物体的颜色搭配要协调，这实际上也是变化统一。我们通常说一幅画是绿色调、红色调、红绿色调、灰色调、冷色调、暖色调等等，是说一幅画中尽管有不同颜色的物体，但我们能感觉到一种基本的整体的色彩倾向。比如说在一幅静物写生中，有绿色的桔子、红色的苹果、棕色的罐子、白色的盘子、灰色的衬布。在这个组合中，如果灰色衬布的面积比较大，那么往往会影响到它周围的小物体的颜色，会使整体画面倾向于灰色调。除此之外，光源的颜色也会影响到画面的色调。我们在观察各物体的颜色变化之前应该先眯着眼睛大体地感受一下整体的色彩倾向，定下画面的色调，再去表现色彩变化，这样才能做到心中有整体。
色彩关系的第二个整体关系是冷暖变化。明暗变化中往往会产生冷暖变化。比如亮部偏暖，暗部就会偏冷，反之亦然。还有空间距离也会影响冷暖变化，一般是近暖远冷。
色彩关系里边还有一个补色关系。所谓互补色，就是在色相环里面对面的那两个颜色。比如红与绿，黄与紫，蓝与橙等。我们平时留心生活的话会发现物体亮部与暗部的颜色往往会呈现一种互补的关系，在处理画面时合理运用补色关系会使画面色彩更加明快、和谐。
色彩的三要素是色相、纯度、明度。我们画色彩时对色相都比较注意，这里不多讲。明度的变化影响到明暗关系，包含在素描关系里。而纯度往往是很多同学所忽视的问题。在通常情况下，亮部的纯度要高于暗部，近处的纯度要高于远处，这是自然规律。为什么说是通常情况呢，我们观察高纯度背景前的灰色物体，会发现亮部的纯度不如暗部高（暗部呈现强烈的背景色）。出于处理画面的需要，主体物的纯度可略高于次要物体。
在画色彩时，每画一笔都要同时考虑到色相、纯度与明度。否则，明暗对了，色相和纯度会错。色相对了，明暗又错。改来改去，永无止境。
根据人们画色彩的习惯可分为两大类。一类人画主观色，也就是理论色。这种人根据平时的经验，不管对象色彩如何变化，都按一定的规律去搭配。这种画往往装饰性比较强，但可能会缺乏表现力。另一种情形是根据自己的观察，结合理论分析，重实际，重感受。这种方法难度较大，因为有时候要看准色彩是很难的，这就涉及到我们平时所说的色彩感觉。
色彩感觉有先天的因素，但后天也可以培养。方法是多比较，多分析。如果盯住一个地方看，可能一会儿觉得它偏绿，一会儿又觉得它偏紫，一会儿又觉得它偏黄。其实色彩与明暗的道理是一样的，它也是比较的结果。黄灰色的东西跟纯黄的东西比，它肯定不黄，甚至可能会偏紫。这就是为什么黄色物体的暗部往往会偏紫的道理。

色彩基本原理就是色彩的叠加　，记得画水粉画吗？　我们并不是用纯色　，特别是黑色老师根本不让用，老师一般都让我自己去调色．就是这个原理　记得我以前调黑色是用　普蓝，深红加柠檬黄　，呵呵，就是这样的了　色彩当然与光学是有关系的　，记得以前学物理就学到跟光的波长，频率还是相关呢

我们见到的颜色，如苹果的红色、天空的蓝色、草的绿色，其实都是在一定条件下才出现的色彩。这些条件，主要可归纳为三项，就是光线、物体反射和眼睛。光和色是并存的，没有光，就没有颜色，可以说，色彩就是光线到我们眼内产生的知觉。
1.光的波长
凡是能作用于人们的眼睛，并引起明亮视觉的那种电磁辐射，即被称作光，电磁辐射可以通过数据来描述，这种数据叫波长。电磁辐射的波长范围很广，我们能见到的光的波长，范围在380至780毫米之间，随着波长由短到长，出现的色彩是由紫到红，如图所示。
不同波长的光所反射的强度是不同的，因此，测量物体所反射的波长分布，便可以确定该物体是甚么颜色，例如一个物体在700至760这段波长内有较多的反射，则该物体倾向红色，如果在500至570这段波长内有较多的反射，则物体倾向绿色。通过测量物体反射光量的方法，科学家可以很精确的推定，两件物体的颜色是否相同。
2.人眼与RGB颜色空间
测量光量反射的方法固然很精确，但不好用，因为眼睛并非以波长来认知颜色。在眼睛的网膜内分布着两种细胞，杆状细胞和椎状细胞，这些细胞对光线作出反应，便形成色彩的知觉。
杆状细胞是一种灵敏度很高的接收系统，能够分别极微小的亮度差别，协助我们辨识物体的层次，但是却不能分辨颜色。椎状细胞较不灵敏，但是却有分辨颜色的能力。所以在亮度很弱的情况下，物体看起来都是灰灰白白的，因为椎状细胞在这时已不发挥作用，只有杆状细胞在工作。
椎状细胞对光量的反应并非是一样的。当一束光线射到眼睛网膜上，椎状细胞敏感性分别是感受红光、绿光及蓝光的三种视色素。即是说，眼睛只需以不同强度和比例的红绿蓝三色组合起来，便能产生出任何色彩的知觉，因而红绿蓝可说是人眼的三基色。利用三基色色光的相加迭合，我们基本上能够模拟自然界中出现的各种色彩，这就是著名的光学三色原理。以这种方法产生色彩亦叫做加法混色。显示器显像和摄影就是使用这种混色方法的具体应用，也就是我们通常说的RGB颜色模式。RGB颜色模型如图所示。
3. 人眼与Lab颜色空间
RGB颜色模式很好的说明了各种颜色的混和现象，但不能满意的解释色盲现象。按照人眼分别有感受红光、绿光及蓝光的三种视色素的原理来说，至少应该有三种不同的色盲，红色盲、绿色盲、蓝色盲。但事实上几乎所有的红色盲同时也是绿色盲，几乎所有蓝色盲同时也是黄色盲，色盲是成对出现的。
根据研究发现，在视网膜上的椎状细胞是一个三个颜色的机制，在视觉信息向大脑的传导通路中则变成了一种三对颜色的机制。即光的强弱反应（黑—白，L）、红—绿反应（R—G）、黄—蓝反应（Y—B），每对颜色都是一个颜色兴奋而另一个颜色就会抑制。
根据人的这种视觉机制，制定出了Lab颜色模式，Lab色彩模型用三组数值表示色彩：
L ： Lightness 亮度数值，从0到100。
a ： 红色和绿色两种原色之间的变化区域，数值从-120到+120
b ： 黄色到蓝色两种原色之间的变化区域，数值从-120到+120
Lab颜色模式包含了人眼睛能看到的所有颜色，此色彩模式与光线和设备无关，并且处理速度与RGB模式同样快，比CMYK模式快很多。因此，可以放心大胆的在图像编辑中使用Lab模式。而且，Lab模式在转换成CMYK模式时色彩没有丢失或被替换。因此，最佳避免色彩损失的方法是：应用Lab模式编辑图像，再转换为CMYK模式打印输出。
将RGB模式转换成CMYK模式时，Photoshop将自动将RGB模式转换为Lab模式，再转换为CMYK模式。在表达色彩范围上，处于第一位的是Lab模式，第二位的是RGB模式，第三位是CMYK模式。
4. CIE XYZ色度图
CIE XYZ 是国际照明委员会（Commission Internationale de L'Eclairage / International Commission on Illumination），在1931 年开发并在1964 修订的CIE 颜色系统(CIE Color System)，该系统是其他颜色系统的基础。它使用相应于红、绿和蓝三种颜色作为三种基色，而所有其他颜色都从这三种颜色中导出。通过相加混色或者相减混色，任何色调都可以使用不同量的基色产生。CIE 1931 色度图(CIE 1931 Chromaticity Diagram).
CIE 1931色度图是用标称值表示的CIE 色度图，x 表示红色分量，y 表示绿色分量。图中的E 点代表白光，它的坐标为(0.33，0.33)；环绕在颜色空间边沿的颜色是光谱色，边界代表光谱色的最大饱和度，边界上的数字表示光谱色的波长，其轮廓包含所有的感知色调。所有单色光都位于舌形曲线上，这条曲线就是单色轨迹，曲线旁标注的数字是单色(或称光谱色)光的波长值。
自然界中各种实际颜色都位于这条闭合曲线内，任何颜色都可以在CIE 1931色度图中找到相应的坐标。这就是色彩管理的基础，所有颜色都在色度图上有相应的坐标，不同色彩空间的颜色都可以通过其在色度图上的坐标相互转换。
5.色域
色域是颜色系统可以显示或打印的颜色范围。
在各种颜色模型中，Lab具有最宽的色域，包括 RGB 和 CMYK 色域中的所有颜色。Lab的色域完全符合CIE 1931色度图。通常，对于可在计算机显示器或电视机显示器（它们发出红、绿和蓝光）上显示的颜色，RGB色域包含这些颜色的子集。
CMYK色域较窄，仅包含使用印刷色油墨能够打印的颜色。当不能打印的颜色显示在显示器上时，称其为溢色－即超出 CMYK 色域之外。
6.色温
日常生活中存在许多种的光源，如日光、月光、白炽光等。有些光源发出的光中占有大量的蓝色光，有些光源发出的光中占有大量的黄色光，而日光中含有大量波长400-500 nm的高能量光。不同的光源含有不同颜色光的量不同，因此，在不同的光源下，物体显示出的色调(颜色)不同。
光色越偏蓝，色温越高；偏红则色温越低。一天当中画光的光色亦随时间变化：日出后40分钟光色较黄，色温3,000K；正午阳光雪白，上升至4,800-5,800K，阴天正午时分则约6,500K；日落前光色偏红，色温又降至纸2,200K。
为了统一对颜色的认识，首先必须要规定标准的照明光源。CIE规定了四种标准照明体的色温标准：
标准照明体A：代表完全辐射体在2856K发出的光。
标准照明体B：代表相关色温约为4874K的直射阳光。
标准照明体C：代表相关色温大约为6774K的平均日光，光色近似阴天天空的日光。
标准照明体D65：代表相关色温大约为6504K的日光。
标准照明体D：代表标准照明体D65以外的其它日光。
我国印刷行业一般使用D50作为标准光源，这就要求我们的工作环境的照明最好是D50的标准光源。当然，这样难度比较大，但我们可以购买专业的标准光源的看图灯箱。同时将显示器的色温也调整在这一范围内，才能在视觉上得到一致的颜色。