1.物体色彩的原理
物体为什么会有色彩?色彩是哪里来的?根据物理学,物体的色彩由两部分构成:首先来自光线。色彩是光波的表现,不同的光波,色彩感觉不同。其次是物体表面对光波吸收反射功能的特征。一束白光照在物体表面上,一部分被吸收转化成热能和其他能量,阳光下的皮肤会感到温暖就是光能被吸收的作用。另一部分光线被不同程度地反射回空间,形成反射光。如果物体表面对光波具有选择性吸收和反射,就会表现出物体色彩特征。一个物体表面只把长波段的红光反射出来,而吸收其他波长的光波,此时物体表面是红色的。以此类推,可以获得各种不同的物体表现色彩。
如果物体表面对光波是等比例地反射和吸收,则物体表面呈现出不同的灰色;全部反射则是呈现白色;全部吸收则呈现黑色。黑、白、灰统称消失色。
2.色光
白光投在不透明的物体上,或被物体吸收,或被反射回空间;投在无色透明物体上,除一小部分被反射回空间之外,大部分会穿过透明体。如果投射光是白色的,透过光也是白色。当一束白光投到有色透明体,除一小部分白光被物体表面反射回空间外,其余的光线则被有选择地吸收或透过,此时与透明体色彩相应的波长光线可以透过,形成有色光,其他波长的光线则被吸收。白光投在红色透明体上,只有红色光可以穿透,会形成红光。
3.获得色彩的方法
在绘画中,可以通过颜料的混合,获得各种色彩。在光学里,可以利用色光的混合获得各种不同色彩。色光的混合有三种方法。
(1)加色法混合
利用色彩光线,把一种颜色的感觉加到另一种颜色上,就产生一种新的色彩感觉。
我们做一个试验。用三台幻灯机,分别装上红、绿、蓝三个滤色镜,打出三个色彩光环。
在光学中,红、绿、蓝称为原色光。黄、品、青相对称为补色光。红色光圆圈里不包含青色光,把一定量的青色光加进红色光里(与红光混合)就能把红光变成白光。同样,绿色光不含有品红,蓝色光不含有黄光。黄、品、青与红、绿、蓝是相对的补色关系。
两种色光相加(或混合)能得到第三种色彩,如红光与绿光相加得到黄色,绿光与蓝光相加得到青色,蓝光与红光相加得到品红色。
在实践中,将不同色相、不同饱和度、不同亮度和不同比例色光相加可获得千万种不同的色彩感觉,可以再现出自然的丰富的色彩。
这种获得色彩的方法称为加色法。
(2)减色法混合
加色法是把几种不同的色光混合相加,从而获得一个新的色彩。减色法与其相反,是从某个已知色彩中减去某些色彩成分,从而得到一种新的色彩。
白光(红光+绿光+蓝光)照在红色表面上,蓝色和绿色光被红色表面吸收,只有红色光被反射出来,物体表面看起来是红色的感觉。这就是减色法,即从白光中减去蓝光和绿光得到红光。
减色法混合结构图是以补色为主构成色彩关系。黄光加品红色光得到红色;品红色光加青色光得到蓝色;青色加黄色光得到绿色。
这就是说,“原色光”可以通过补色光互相混合获得。任何色彩都可以通过混合获得。之所以称作原色光是因为在这段波长里色彩纯度最高,混合获得的三原色始终达不到应有的饱和度。
黄、品、青三补色相加获得黑色。
在光学中,减色法是通过三个补色滤光镜从某个已知色彩中减去相应的色彩成分,从而获得新的色彩感觉。
白光穿透黄色滤光镜时:只有黄光能通过,其他色光都被减掉了,白光变成黄光。
红光穿透黄色滤光镜时:红光是由黄光和品红色光组成,因此,穿透黄色滤光镜时,黄光很容易通过,品红色光则被“减掉”。至于减掉多少,由黄色滤光镜密度所决定。
我们可以控制黄色滤光镜的密度,从而达到调节色彩的目的。红光穿透黄滤光镜时,品红色成分相对减少,黄色成分相对多了,红色偏黄偏暖,改变原有的红色感觉。
绿光穿透黄色滤光镜时:绿光是由黄色光和青色光组成的,因此,穿透黄色滤光镜时,黄色光很容易通过,青色光被减弱。绿色偏黄偏暖,成为绿黄色,改变原有的绿色感觉。(www.xing528.com)
蓝光穿透黄色滤光镜时:蓝光是由品红色光和青色光组成的,因此,穿透黄色滤光镜时,品红色和青色都被减弱了。因此蓝色饱和度、亮度都被减弱,变成不饱和的暗蓝色。改变程度可以通过黄色滤光镜的密度控制。
白光和三原色光穿透品红和青色滤光镜时,色彩改变原理与前面黄色滤光镜相似,这里不再累述。
颜料的混合是按减色法原则进行的。画家在调色盘上调色,印刷、染色工艺等都是按减色法原理进行的。
(3)并置法混合
并置法是利用视觉混色原理从而获得新的色彩感觉的方法。当许多很小的不同色块并置在一起,在一定距离上观看,人眼看不见这些小色块,看见的是这些小色块反射的混合的色光。
小色块并列,在光的人照射下“闪动”感很强,有强烈的阳光感觉。因此印象派绘画用并置法来调色,被称为“点彩”派绘画。
4.电视彩色原理
人们在近处,或者通过放大镜观察彩色电视荧光屏上的色彩图像时会发现,它是由许多红、绿、蓝色发光小点镶嵌集合而成的。根据被观察平面的色彩,各个色彩小点的亮度是不同的。在红色小块里,红色小点发光特别明亮;在黄色小块里,红色和绿色小点发光明亮,蓝色小点较暗黑;而在白色小块里,三种彩色小点全都发光明亮。这些彩色小点是细小的荧光点,也就是发光材料形成的小点,它们被涂在显像管内侧,受到电子束轰击而发光。
在较远的距离观察时,人们就看不出各个彩色小点,见到的只是均匀带有某种颜色的小块,例如天空的蓝色块、土地的黄色块、树叶的绿色块等。这时眼睛离荧光屏的距离已达到视觉锐度不再能区分各个小点的程度,各个彩色小点射出的光线同时作用到人眼视网膜细胞上,使之产生一种整体的彩色感觉。电视屏幕上的彩色是通过各个发光点的彩色,即红色、绿色和蓝色相混合而产生的。通过这样的混合而获得彩色,称为加色法。
5.电影彩色原理
电影彩色胶片的原理,也是加色法原理。三层乳剂分别对红、绿、蓝感光并记录在胶片上,保存了大千世界缤纷的彩色影像。放映过程则是减色法过程,拷贝片就如一块滤色镜,把投射在拷贝片上的白光,一部分吸收阻挡掉,只让与影像相同的色光通过,投在银幕上,构成色彩缤纷的影像。
6.色光的三属性
色光像色彩一样具有三种属性。
(1)色相
即色光的种类。在自然光光谱中,色光分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫,相当于一条狭窄的光谱频带或主波长。
(2)饱和度
在色彩学中是指色彩纯度,即色彩的含灰量。含灰量越大,色彩饱和度越低。
在色光中,饱和度同样是指色光的纯度。它是由色光与白光的混合程度决定的。白光含量越少,饱和度越高。
(3)亮度
亮度的含义比较广泛,在不同场合有不同的意义。在照明中,亮度有时是指光源发光的强度,有时是指物体表面反射光的强度(如雪是亮的、煤是黑的);在曝光表上,亮度是指光线强度的绝对值;在画面构成中,物体的亮度是指物体之间亮度的对比关系。
在色光中,亮度是指有色光的强度。但有色光色相相同而亮度不同时,在视觉感受上往往相差很大,饱和度通常难以与亮度区分。例如,同一个红色物体在不同照度下,反射出的红光亮度不同,给人的视觉感受不同。照度非常强大时,红色发亮、发白,好像饱和度降低了;而当照度微弱时,红色发暗、发黑;只有照度适中时,色光的饱和度显得最高。又如,晴天时天空是蔚蓝色的,好像蓝色很纯、饱和度很高,其实天空蓝色的饱和度是很低的。
白光照在有色物体上,呈现出物体本身色彩的特征。而有色光照在有色体上能产生加强、减弱或改变原有色的特征。如红光照在红色物体上,能加强红色的饱和度,而黄光照射在红色物体上,能减弱红光饱和度;蓝光照在红色物体上却能变红色为紫色或黑色。
色光照在消失色物体上,能使消失色变成有色。如红光照在灰色物体上,能使灰色变成红色。
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