怎么理解颜色？颜色如何定量描述与计算？
2023-03-28
什么是颜色？颜色是光作用于人眼所产生的一种视觉反应，不同的光源由于光谱能量分布的不同，我们就会看到不同的颜色。而在颜色科学和测量领域，颜色可以用颜色三要素来描述，即色调、明度和饱和度。
怎么理解颜色？
颜色是人眼对可见光的视觉感知响应，通常认为可见光的波长范围在380nm～780nm之间，不同波长的可见光辐射会带给人眼不同的视觉感受。人眼之所以能够看到自然界中的物体呈现出不同的颜色外貌，主要原因是物体对光具有选择性吸收和反射的结果，当采用不同光源照射同一物体时，由于光源的光谱能量分布不同会导致物体呈现出不同的颜色。
在颜色科学和颜色测量领域，颜色可用颜色三要素来描述，即色调、明度和饱和度。色调又称色相，是不同颜色的相貌称谓，是颜色的首要特征，有了它就可以准确的区别红、黄、蓝、绿等各种颜色。明度又称亮度，反映的是人眼对于光源和物体表面明暗程度的感觉，主要由光线的强弱决定，同一色调中的浅蓝、天空蓝、深海蓝就是明度变化的效果。饱和度又称彩度、纯度，主要取决于这一色调发射光的单一程度，其反映了颜色纯度的强弱，纯度越高，颜色感觉越明确、鲜艳，纯度越低，颜色感觉则越含糊、浑浊。当我们从科学的角度描述一种颜色时，这三种属性需同时出现，不能分离。
颜色定量描述方法：
目前对颜色进行定量描述的方法主要有：显色系统表示法和混色系统表示法。其中，显色系统以色彩外观收集不同类型的色彩为基础，按照心里对物体表面颜色视觉的感知进行排列和归纳，并且通过文字、数字以及空间位置与不同的色样一一对应；混色系统则是以光的三原色（R、G、B）为基元，通过不同的混合，匹配出各类不同颜色色彩。
颜色定量计算方法：
通常的颜色可简单分为彩色和非彩色两类。彩色是指具有明度、色调和饱和度三种特性的除黑白以外的颜色；而非彩色是指黑色、白色以及呈现深浅不同的各种灰色等；其中色调是各类彩色彼此区分的特性；而非彩色相比彩色而言只有明度这一特性。颜色作为一种物质的表观属性，有利于人们观察到不同颜色物体并将其区分。但是，人眼视觉对颜色的感知是通过光线对物体的反射产生，必定会受到光源条件的影响。所以，将同一照明下获得的不同物体颜色看作是物体对光线的调制。假设光源光谱成分为p（λ），物体对光谱的调制作用为φ（λ），物体对光源调制后的反射光谱成分则为p（λ）.φ（λ）。
根据光源颜色刺激值计算公式，可得物体色的三刺激值公式如下所示：
由上面公式可以看出，物体颜色会随光源产生变化。所以在颜色检测过程中，应尽量保持光源的稳定性。
颜色的视觉理论：
颜色是通过外界的刺激、人眼视觉和人的心理综合作用产生的结果，所以通常将人眼对外界的颜色感知称为颜色视觉。
人眼视觉中有两种不同的感光细胞：锥体细胞和杆体细胞。锥体细胞作为人眼的明视器官，通过光照作用辨别颜色；而杆体细胞作为人眼的暗视器官，在光线较暗的时候产生暗视觉。人的视网膜有三个独立的颜色处理通道，这些通道的产生是由锥体细胞的不同种类视觉色素引起。具体三类颜色感觉纤维对光谱的吸收曲线如下图所示：
图中的三种锥体细胞可分别感受红光、绿光和蓝光，由于这三类锥体细胞对不同光谱的吸收能力各不相同，所以才会使得锥体细胞对不同波长的光产生不同程度的反应，人们看到的颜色完全由这三种细胞的不同比例决定。
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