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颜色即是人的视觉系统对可见光的感知结果，颜色可分为彩色系和非彩色系两大类，对人眼来讲，非彩色系只有明暗的变化，而彩色则有三种特性即：明度、色调和彩度。本文对颜色的基本属性及颜色的光学理论基础进行了详细的介绍，对此感兴趣的朋友可以了解一下！

颜色的形成：

光是一种涵盖较广的波长范围的电磁波，而人眼的视觉神经只对一定波长的电磁波有感应。将能对人眼产生视觉刺激的电磁波段的光称为可见光，它的波长范围是380nm～780nm。物体被光照射，其颜色信息被反射到人眼，经过我们的大脑处理，我们才能看到物体颜色，如下图所示，光源、被测物和有效观察者（人眼或者仪器）决定了最终是什么颜色，他们构成了颜色的三大要素。

对于光的可视波长范围视觉感应效果，不同的人之间存在差异的。有些人对长波一端较为敏感，有的人对段波一段更为敏感。因此实际检测中，对一般性的颜色测量和评价，CIE确定了波长范围400nm～700nm。

颜色的三个基本属性：

颜色即是人的视觉系统对可见光的感知结果，光照射在物体上，经过反射、透射、折射、漫反射以及被物体本身吸收等一系列光的综合作用后，所剩余的可见光谱不同波长辐射的相对组合，进入人眼而产生的视觉效应，即为物体的颜色。

颜色又分为彩色系和非彩色系两大类，非彩色系指白色、黑色和各种深浅不同的灰色：而彩色则指白黑系列以外的各种颜色。对人眼来讲，非彩色系只有明暗的变化，而彩色则有三种特性：

（1）色调，为颜色的一个基本属性，是颜色之所以成其为本身的一个特性，即一般所用的红、橙、黄、绿、蓝、紫等基本颜色以及各种混合色的名称，如黄绿、橙红等。物体色的色调则受照射光源和物质本身组成与结构影响，所对应的表示参数为主波长入。

（2）明度，是人眼产生视觉时，对物体明亮程度的感觉。物体的明度决定因素主要有两方面，一是内因，即物质本身的结构组成：二是外因，即表面的抛磨光滑度、琢型等，通常用亮度纯度来表征此参数。

（3）彩度，则是指彩色的纯洁性，即颜色的浓艳程度，当光谱色掺入白光分成愈多时，就愈不饱和。物体色的彩度决定于该物体表面反射光谱辐射的选择性程度，由兴奋纯度这个参数指标来反应此特征。

用一个三维空间的枣形立体可以将颜色的三种基本特性——色调、明度和彩度全部表示出来，如下图所示：

其中，垂直轴代表白黑系列明度的变化，水平圆周上的各点代表光谱上的不同的色调（红、橙、黄、绿、蓝、紫）。从圆周向圆心过渡，以及向圆周上下白黑方向变化都表示颜色彩度的降低。需要说明的是：这只是一个理想化的示意模型，目的是易于理解颜色三特性的相互关系。实际上颜色立体中部的色调圆形平面应该是倾斜的，黄色部分较高，蓝色部分较低。而且该平面的圆周上的各种饱和色调离垂直轴的距离也不一样，因此圆形也并非真正的圆形。

颜色的光学理论基础：

光是一种电磁波，有着极其宽广的波长范围。其中，只有波长在400-700nm范围内的电磁波对人类的视觉神经有刺激作用，被称为可见光。现代光学理论认为，由光源发出的可见光经过物体表面的反射后进入人眼，并在人眼的视网膜上形成关于物体表面颜色的信息，这些颜色信息再经过视觉神经传到大脑的神经中枢，最后在大脑内将这些信息进行加工、处理，形成颜色感知。

由此可见，物体表面颜色的形成需要有以下三个主要部分，即：光源、反射面、人眼。其中，光源的特性是通过光源的“光谱功率分布函数”来描述的，反射面特性是通过“物体表面的光谱反射比函数”来描述的，人眼特性则通常是用“色度观察者”来描述的。

1.光源的光谱功率分布

以波长λ为中心的微小波长宽度dλ范围内的辐射通量若为dφ，则单位波长宽度所对应的辐射通量称为光谱密度Iλ，即：Iλ= dφ/dλ。

将光源的光谱密度Iλ与波长入之间的关系用函数表示时，则称此函数为“光谱功率分布函数”，通常用I（λ）来表示。

2.物体表面的光谱反射比

光入射到物体表面上时会发生部分光被反射的现象，则反射光的辐射通量与入射光的辐射通量之比称为反射比（所以反射比的值总介于0和1之间）。生活中大部分情况下，入射光为一系列单色光的混合，光谱反射比与波长λ之间的关系用函数表示，则称其为“光谱反射比函数”，通常用R（λ）来表示。

3.色度观察者

实践证明，不同的观察者其人眼的颜色视觉特性是多少有些不同的，但是具有正常颜色视觉的人差异并不大，故此可以根据一些正常人眼颜色视觉特性的平均值来描述人眼的颜色视觉特性。

（1）标准照明体

任何可见光都是由某种特定波长和强度的辐射组成的，辐射功率与对应波长构成的函数可以定量地描述所有光源，称为光谱功率分布。为了统一测量标准，国际照明委员会CIE规定了几种标准照明体和标准光源。标准照明体是指CIE规定的一系列光谱功率分布，标准光源是来实现标准照明体的人工器具。

CIE推荐的常用标准照明体有A、B、C、D65、D50、D55、D75等。

（2）标准色度观察者

CIE规定了2°标准色度观察者，在一定程度上解决了仪器检验颜色一致性的研究。实践证明，观察视角的大小对颜色的感觉也是不一样的。CIE认为在1°～4°和大于4°视角的光谱三刺激值并不相同，对颜色测量的测量结果也不同。因此，CIE在原有的2°标准色度观察者基础上增加了10°标准色度观察者。