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色彩的形成原理

 

第一節   色彩現象的心理性質

  不同波長的光作用與人的視覺器官以后,大腦必然導致對不同的色彩產生某種情感活動,不同的色彩會影響人們的情緒、性情和行動,這是色彩的心理性質。

  幾種常用色彩的情感功能

紅色:興奮、激動、歡樂、危險、緊張、恐怖等

橙色:渴望、健康、躍動、成熟、向上、等

黃色:光明、輕快、豐碩、溫暖、輕薄、頹廢等

綠色:生命、青春、成長、安靜、滿足等

藍色:深遠、純潔、冷靜、沉靜、悲痛、壓抑等

紫色:莊嚴、幽靜、傷痛、神秘等

黑色:深沉、莊嚴、陰森、沉默、凄涼等

白色:純潔、樸素、輕盈、單薄、哀傷等

灰色:平淡、沉悶、寂寞、含蓄、高雅、安適等

1.紅色

紅色是熱烈、沖動、強有力的色彩,它能使肌肉的機能和血液循環加快。由于紅色是可見光波最長的波長這一特性,所以它及易引起注意, 它常傳達有活力,積極,熱誠,溫暖的表情,對于人的心理產生巨大的鼓舞作用。

純色的心理特性:熱情、活潑、引入注目,熱鬧、、革命,同時也給人以恐怖的心理。

2.橙色

橙色的刺激作用雖然沒有紅色大,但它的視認性注目性也很高,即有紅色的熱情又有黃色的光明,活潑的性格,是人們普遍喜愛的色彩。它使人聯想到金色的秋天,豐碩的果實,是一種富足、快樂而幸福的顏色。

3.黃色

黃色是最為光亮的色彩,在有彩色的純色中明度最高,給人以光明、迅速、活潑、輕快的感覺。它的明視度很高,注目性高,比較溫和。

4.綠色

綠色為植物的色彩,明視度不高,刺激性不大,對生理作用和心理作用都極為溫和,因此入對綠色的嗜好范圍很大,給人以寧靜、休息、安靜等。

5.藍色

藍色是博大、深遠的色彩。藍色的注目性和視認性都不太高,但在自然界如天空、海洋均為藍色,所占面積相當大,藍色給人冷靜、智慧、深遠的感覺。

純色的心理特性:天空、水面、太空、寒冷、遙遠、無限、永恒、透明、沉靜、理智,高深、冷酷、沉思、簡樸、憂郁。

6.紫色

紫色因與夜空、陰影相聯系,所以富有神秘感。紫色易引起心理上的憂郁和不安,但紫色又給人以高貴、莊嚴之感,所以女性對紫色的嗜好性很高。

純色的心理特性:朝霞、紫云、優美、憂雅、高貴、嬌媚,溫柔、昂貴、自傲、虛幻、魅力、虔誠。

純色加白(明清色):給人以女性化、清雅、含蓄、清秀、嬌氣、羞澀的心理感覺。

7.灰色

是徹底的中性色,依靠鄰近的色彩獲得生命。灰色意味著一切色彩對比的消失,是視覺最安穩的休息點。所以給人以平淡、沉悶、寂寞之感。

灰色的視認性、注目性都很低。又給人以高雅、含蓄的印象。

8.白色/黑色

白色為不含純度的色,除因明度高而感覺冷外基本為中性色,明視度及注目性都相當高。

白色的心理特性:潔白、明快、清白、純粹、真理、神圣、正義感等

黑色在心理上是一個很特殊的色,它本身無刺激性,但是與其它色配合能增加刺激,黑色是消極色.所以單獨時嗜好率低,可是與其它色彩配合均能取得很好的效果。

黑色的心理特性:黑夜、深沉、莊嚴、陰森、沉默、凄涼、嚴肅、死亡、恐怖等

第二節   色彩現象的物理性質

色彩是我們日常生活中最熟悉、最親近的一種生活中的喜、怒、哀、樂。直到17世紀中葉牛頓進行了一系列科學實驗,人們才將色彩界定于“實驗的”科學理論范疇,色彩和光產生了關系。

一、光的性質

人們對光的本質的認識,最早可以追溯到十七世紀。從牛頓的微粒說到惠更斯的彈性波動說,從麥克斯韋的電磁理論,到愛因斯坦的光量子學說,以至現代的波粒二象性理論。
  光按其傳播方式和具有反射、干涉、衍射和偏振等性質來看,有波的特征;但許多現象又表明它是有能量的光量子組成的,如放射、吸收等。在這兩點的基礎上,發展了現代的波粒二象性理論。
  光的物理性質由它的波長和能量來決定。波長決定了光的顏色,能量決定了光的強度。光映像到我們的眼睛時,波長不同決定了光的色相不同。波長相同能量不同,則決定了色彩明暗的不同。
  在電磁波輻射范圍內,只有波長380nm到780nm(1nm=10-6mm)的輻射能引起人們的視感覺,這段光波叫做可見光。

───┬─────────┬─┬───┬───┬──┬─────
紅外線    │ 紅 │橙│黃│ 綠 │青藍│ 紫 │紫外光
─────┼───────┴─┴─┴─────┴──┴──┼─────
不可見光譜┤←────可見光譜─────→├不可見光譜

在這段可見光譜內,不同波長的輻射引起人們的不同色彩感覺。英國科學家牛頓在1666年發現,把太陽光經過三棱鏡折射,然后投射到白色屏幕上,會顯出一條象彩虹一樣美麗的色光帶譜,從紅開始,依次接臨的是橙、黃、綠、青、藍、紫七色。

在可見光中:紅光波長最長,紫光最短,黃光適中。
    這條依次排列的彩色光帶稱為光譜。這種被分解過的色光,即使再一次通過三棱鏡也不會再分解為其它的色光。我們把光譜中不能再分解的色光叫做單色光。由單色光混合而成的光叫做復色光,自然界的太陽光,白熾燈和日光燈發出的光都是復色光。

光與色的關系

色彩現象是一種視覺的現象,產生視覺的主要條件是光線,物體是受到光線的照射,才產生形與色彩。眼睛所以能看見色彩,是因為有光線的作用,才得以看清四周的景物。所以,色彩是光線產生的現象,沒有光就沒有色,光是人們感知色彩的必要條件,色來源于光。所以說:光是色的源泉,色是光的表現。

光是人們感覺所有物體形態和顏色的唯一物質

色是由物體的化學結構所決定的一種光學特性, 是光作用于人眼引起除形象以外的視覺特性。

第三節 色彩現象的生理性質

光還必須作用與人的健康的視覺器官——眼睛。色光(包括光源或物體反射光)射向我們的健康的眼睛并通過視覺神經傳到支配大腦的視覺中樞,才能使人產生色彩的感覺。這就是色彩現象的生理性質。

一、眼睛的光學系統

  人之所以能夠感知到光線并產生形狀與色彩的反應,是因為眼睛的視覺作用,才產生的。

人眼的構造和照相機的構造一樣,分為眼簾(鏡頭蓋)、虹膜、瞳孔(光圈)、角膜、晶狀體(透鏡)、視網膜(底片)、視覺神經細胞底層(包括錐體、桿體細胞,即等于底片上的感光藥膜)等,只要具有正常視覺功能的眼睛,光線一旦進入后,瞳孔就發揮對光量的控制作用,使形象經過角膜的水晶體和玻璃體到達視網膜上,便產生形狀和色彩。

二、視覺的兩重功能

眼睛是一種視覺裝置,它不但能對物體感應,也能對某些波長作迅速的響應,眼球內主要含有錐體及桿桿二類感光細胞。其中錐體細胞是感覺動作并對明暗之間的差別特別敏感,當亮度減弱時,桿體細胞便會發揮功能,但看不見色彩。而在較亮的情況下,視網膜中的三種錐體細胞始對長、中,短三種光域產生不同的視覺反應,便能讓我們看見光譜中的紅、綠、藍三個主要色域來形成色彩。

   明視覺:錐細胞,能分辨物體的細節和顏色。

暗視覺:桿細胞,只能分辨出物體的形狀、明暗。

視網膜中有三種錐體細胞能分別由紅、綠、藍三種色光的刺激引起興奮。三種錐體不同的興奮量在大腦皮質中綜合,便有如顏料的調配一般,產生各種各樣的色彩感覺。

三、顏色視覺

顏色視覺的生理結構特征,引起了一些特殊的色彩視覺現象。

1、顏色對比(同時對比與連續對比)

   所謂同時對比,就是同時看到兩種顏色所產生的對比現象。 當兩種或兩種以上顏色同時并放在一起,雙方都會把對方推向自己的補色。如:紅和綠放在一起,紅的更紅,綠的更綠;黑和白方在一起,黑的更黑,白的更白,這種現象屬于色彩的同時對比。

   連續對比是先看某種顏色,然后又看到第二種顏色時所產生的對比現象。 連續對比現象與同時對比現象都是視覺生理條件的作用所造成的,它們出于一個原因,但發生在不同的時間條件。同時對比主要指的是同一時間下顏色的對比效果,連續對比指的是不同時間的條件下,或者說在時間運動的過程中,不同顏色刺激之間的對比。如:當我們長久的注視一塊紅顏色之后,看到周圍的東西發綠;當我們在暖色光的環境適應后,突然來到正常光線下,會覺得顏色發冷。

2、顏色適應:人眼在顏色刺激作用下所造成的顏色視覺變化。

在日常生活中,我們經常可以碰到這樣的現象。當你從亮處走進暗室時(如遲到闖入電影院),開始什么也看不清,經過相當長時間后,又逐步開始恢復清晰的視覺,這種現象叫做暗適應;反之,當我們從暗處走向亮處時(如電影院散場以后走出門外),在最初的一瞬間也會感到耀眼發眩,什么都看不清,但經過幾秒鐘后,視覺又恢復正常,這種現象叫明適應。
  眼睛在暗適應過程中,瞳孔直徑擴大,使進眼球的光線增加10-20倍,視網膜上的視桿細胞的感受性迅速興奮,視敏度不斷提高,從而獲得清晰的視覺,完成視覺暗適應的過程大約需要40分鐘。明適應是視網膜在光刺激由弱到強的過程中,視錐細胞和視桿細胞的功能需要迅速轉換,適應時間比暗適應短得多,大約只需要1分鐘。
明適應    受到較強光線的連續作用,引起視網膜對光刺激的敏感度下降。

暗適應    從光亮的環境轉到黑暗處,在黑暗中視覺的感受逐步遞增的過程。

四、顏色視覺理論
1、揚·赫姆霍爾茲的三色理論 
  1807年,英國醫學物理學家揚(T.Young)和德國生理物理學家赫姆霍爾茲(H.LFvonHelmholtz)根據紅、綠、藍三原色光混合可以產生各種色的色光混合規律,假設在視網膜上有三種神經纖維,每種神經纖維的興奮都會引起一種原色的感覺,分別對可見光譜中的紅、綠、藍最敏感。 
  如當一種神經纖維處于興奮狀態,那么就產生一種原色覺,如果兩種或三種神經纖維都處于興奮狀態,那么就產生綜合色覺。如:當“紅”神經纖維受到紅光刺激而興奮時,則產生紅色覺;當“紅”、“綠”、“藍”三種神經纖維同時受到紅、綠、藍三種色光的刺激而興奮時,則產生白色覺。

三色學說的優缺點

優點:

a、能充分說明混色現象,為現代色度學奠定了理論基礎;

b、在顏色測量和數值計算時,與試驗理論符合;

c、現代的彩色印刷復制、攝影、照相分色、彩色電視都是建立在該基礎上的。

缺點:不能滿意地解釋色盲現象。

2、赫林的對立顏色學說 
  德國物理學家赫林的對立顏色學說也叫做四色學說。1878年赫林觀察到存在R、G、B、Y四種心理原色,并且顏色現象總是以紅—藍、黃—藍、黑—白成對關系發生的,因而假設視網膜中有三對視素:白—黑視素、紅—綠視素、黃—藍視素,這三對視素的代謝作用包括建設(同化)和破壞(異化)兩種對立的過程,光刺激破壞白—黑視素,引起神經沖動產生白色感覺。無光刺激時白—黑視素便重新建設起來,所引起的神經沖動產生黑色感覺。對紅—綠視素,紅光起破壞作用,綠光起建設作用。對黃—藍視素,黃光起破壞作用,藍光起建設作用。

特點:

    很好地解釋顏色視覺的一些生理和心理現象,如紅綠色盲、黃藍色盲;

    沒有辦法解釋三原色能產生一切顏色的現象。

3、階段學說

揚·赫姆霍爾茲的三色學說和赫林的四色學說自19世紀以來一直處于對立的地位。事實上,這兩種學說都只是對問題的一個方面獲得了正確的認識,只有通過二者的相互補充才能對顏色視覺獲得較為全面的認識。
  階段學說:三色論與四色論的統一 
  顏色視覺過程假設可以分成三個階段:第一階段,視網膜有三種獨立的錐體感覺物質,它們有選擇地吸收光譜不同波長的輻射,同時每一物質又可單獨產生白和黑的反應,在強光作用下產生白的反應,無光刺激時是黑的反應;第二階段,在神經興奮由錐體感受器向視覺中樞的傳導過程中,這種反應又重新組合;最后階段形成三對對立性的神經反應。
  顏色視覺的機制在視網膜上的錐體細胞感受是一個三色的機制,這種解釋符合揚·赫姆霍爾茲的學說;而在視覺信息向腦皮層視區的傳導通路中則變成四色機制,這種解釋又符合赫林的學說。顏色視覺機制的最后階段發生在大腦皮層的視覺中樞,在這里才產生各種顏色感覺。顏色視覺過程的這種設想常叫做“階段”學說。

 

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