一、 色彩的心理屬性
(一)、心理顏色
日常生活中觀察的顏色在很大程度上受心理因素的影響，即形成心理顏色視覺。在色度學中，顏色的命名是三刺激值(X，Y，Z);(R，G，B);色相，明度，純度，主波長等。然而在生產中則習慣用桃紅、金黃、翠綠、天藍、亮不亮、濃淡、鮮不鮮等來表示顏色，這些通俗的表達方法，不如色度學的命名準確，名稱也不統(tǒng)一。根據(jù)這些名稱的共同特征，大致可分為三組。將色相、色光、色彩表示的歸納為一組;明度、亮度、深淺度、明暗度、層次表示的歸納為一組;飽和度、鮮度、純度、彩度、色正不正等表示的歸納為一組。這樣的分組只是一種感覺，沒有嚴格的定義，彼此的含義不完全相同。例如，色相不等于色光，明度也不等于亮度，飽和度也不等到于純度、鮮度、深淺度。但是在判斷顏色時，它們也是三個變數(shù)，大致能和色度學中三個變數(shù)相對應。主波長對應于色相。人們常說的紅色就有一定的波長范圍，紅色在色度圖上也只是一個區(qū)域，人們絕不會把500nm的單色光稱為紅色。色度學中的亮度對應于明度、亮度、 主觀亮度、明亮度、明暗度和層次等，在相同的背景上，亮度小的顏色一般總是比亮度大的顏色顯得暗些。色度學中的純度對應于飽和度、鮮度、彩度、純度等。
心理顏色視覺的名稱，雖然和色度學中的幾個物理量相對應，但這種對應關系，不是簡單的正比關系，也不是一對一的關系，它們之間有許多不同的特征，例如，色度學中的純度分為刺激純和色度純兩種。認為白光的純度為零，一切單色光的純度(不分刺激純或色度純)均為1。色度純的定義為，色光中所含單色光的比例，表示某顏色與某中性色或白光的接近程度，但是，心理顏色視覺在分辨色光與中性色的區(qū)別時，卻認為各個單色光的純度并不是一樣的。同樣的單色光，黃、綠和白光的差別不大，紅、藍和白光的差別顯著。所以在心理上認為，黃色光盡管也是單色光，但純度卻比藍色光低些。這些心理上的顏色與白光的差別，通常稱為飽和度，以區(qū)別于色度學上的純度。心理上的亮度又可分為兩種，一種是聯(lián)系到物體，另一種是不聯(lián)系物體的亮度。例如通過一個小孔觀察物體的表面，這時觀察者看不見物體，無法聯(lián)系物體來判斷亮度，但它也與色度學中的亮度有差別，為了把物體表面的光亮和色度學中的亮度分開，稱它為明度。
在混合色方面，心理顏色和色度學的顏色也不相同，當看到橙色時，會感到它是紅與黃的混合，看到紫紅色時，會感到是藍與紅的混合等。但看到黃光時，卻不會感到黃光可以由紅光和綠光混合而成。在心理顏色視覺上一切色彩“好像”不能由其他顏色混合出來。一般覺得，顏色有紅中帶黃的橙，綠中帶藍的青綠，綠中帶黃的草綠，但是，卻沒有黃中帶藍或紅中帶綠的顏色。
因此在心理上把色彩分為紅、黃、綠、藍四種，并稱為四原色。通常紅-綠、黃-藍稱為心理補色。任何人都不會想象白色從這四個原色中混合出來，黑也不能從其它顏色混合出來。所以，紅、黃、綠、藍加上白和黑，成為心理顏色視覺上的六種基本感覺。盡管在物理上黑是人眼不受光的情形，但在心理上許多人卻認為不受光只是沒有感覺，而黑確實是一種感覺。例如看黑色的物體和閉著眼睛的感覺是不同的。奧斯特瓦爾德(德國)等在制作色標時，把黑和白放在重要的地位，以及赫林的紅、綠、黃、藍、黑、白對立學說等，表明這六種顏色是有生理和心理基礎的。
心理顏色和色度學顏色的另一區(qū)別是，色度學所研究的是色光本身，而不牽涉到研究的環(huán)境和觀察者在空間的位置以及觀察角度的變化等因素。例如，色光的背景，在CIE系統(tǒng)中是暗黑無色，并且用實驗證明了不同的背景并不改變匹配數(shù)值。但是，在心理顏色視覺上則不然，當背景改變時，許多心理作用如顏色分辨力、色相、飽和度、明度等都會改變。
色度學中視野的大小對匹配有影響，黃斑在小視野中起的作用(如降低對藍光的靈敏度)影響到匹配。而在大視野時，由于一部分視野超過黃斑范圍，此時視桿細胞將起一定的作用。在日常生活中看到的不只是色，而是色和物體，不只是色光，而是與其他許多光夾在一起的混合色光，這樣便使問題進一步復雜了。
(二)、色彩的基本屬性
自然界的色彩是千差萬別的，人們之所以能對如此繁多的色彩加以區(qū)分，是因為每一種顏色都有自己的鮮明特征。
日常生活中，人們觀察顏色，常常與具體事物聯(lián)系在一起。人們看到的不僅僅是色光本身，而是光和物體的統(tǒng)一體。當顏色與具體事物聯(lián)系在一起被人們感知時，在很大程度上受心理因素(如記憶，對比等)的影響，形成心理顏色。為了定性和定量地描述顏色，國際上統(tǒng)一規(guī)定了鑒別心理顏色的三個特征量即色相、明度和飽和度。心理顏色的三個基本特征，又稱為心理三屬性，大致能與色度學的顏色三變數(shù)---主波長、亮度和純度相對應。色相對應于主波長，明度對應于亮度，飽和度對應于純度。這是顏色的心理感覺與色光的物理刺激之間存在的對應關系。每一特定的顏色，都同時具備這三個特征。
1、色相
色相不等于色調。
色相是指顏色的基本相貌，它是顏色彼此區(qū)別的最主要最基本的特征，它表示顏色質的區(qū)別，從光的物理刺激角度認識色相：是指某些不同波長的光混合后，所呈現(xiàn)的不同色彩表象。從人的顏色視覺生理角度認識色相：是指人眼的三種感色視錐細胞受不同刺激后引起的不同顏色感覺。因此，色相是表明不同波長的光刺激所引起的不同顏色心理反應。例如紅、綠、黃、藍都是不同的色相。但是，由于觀察者的經(jīng)驗不同會有不同的色覺。然而每個觀察者幾乎總是按波長的次序，將光譜按順序分為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫以及許多中間的過渡色。紅色一般指610nm以上，黃色為570~600nm，綠色為500~570nm，500nm以下是青以及藍，紫色在420nm附近，其余是介于他們之間的顏色。因此，色相決定于刺激人眼的光譜成分。對單色光來說，色相決定于該色光的波長;對復色光來說，色相決定于復色光中各波長色光的比例。如圖5-1所示，不同波長的光，給人以不同的色覺。因此，可以用不同顏色光的波長來表示顏色的相貌，稱為主波長。如紅(700nm)，黃(580nm)。
? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖5-1 色相的差異
色相和主波長之間的對應關系，會隨著光照強度的改變而發(fā)生改變，如圖5-2所示的是顏色主波長隨光照強度的改變而發(fā)生偏移的情況。只有黃(572nm)、綠(503nm)、藍(478nm)三個主波長恒定不變，稱之為恒定不變顏色點。通常所談的色相是指在正常的照度下的顏色。
圖5-2顏色主波長隨光照強度的改變而偏移
在正常條件下，人眼能分辨光譜中的色相150多種，再加上譜外品紅色30余種，共約180種。為應用方便，就以光譜色序為色相的基本排序即紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。包裝印刷行業(yè)是以三原色油墨黃、品紅、青為主色，加上其間色紅、綠、藍共六種基本色彩組成印刷色相環(huán)，如彩圖5-3所示。在色環(huán)中，相距90度以內的兩個顏色有共同的成份，稱之為類似色;位于90度---180度之間的兩個顏色由于它們的共同成分減少或消失，稱之為對比色;位于180度上的兩個顏色是互補色，在0度線上的所有顏色由于組成它們的是共同的色相和不同亮度，因此稱它們?yōu)橥N色。
? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖5-3 印刷色環(huán)圖
在包裝設計中，常將顏色分為三部分，一部分是長波長光包括紅、橙、黃等色相，叫暖色;一部分是短波長光包括青、藍、紫等色相，叫冷色;一部分是中波長光即綠色光，叫中性色。
2、明度
明度不等于亮度。根據(jù)光度學的概念，亮度是可以用光度計測量的、與人視覺無關的客觀數(shù)值，而明度則是顏色的亮度在人們視覺上的反映，明度是從感覺上來說明顏色性質的。
明度是表示物體顏色深淺明暗的特征量，是顏色的第二種屬性。對于發(fā)光體(光源)發(fā)出的光的刺激所產生的主觀感覺量，則常用"明亮度"一詞。
通常情況下是用物體的反射率或透射率來表示物體表面的明暗感知屬性的。圖5-4所示的是不同色相由于反射率的不同引起的明度差異，圖5-5所示的是相同色相反射率不同引起的明度不同的情況。
? ? ? ? ? ? 圖5-4 不同色彩的分光曲線
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖5-5明度的差異
反射或透射光的能量取決于兩個量：物體的表面照度和物體本身的表面狀況。物體的表面照度與入射光的強度有關;物體的表面是否光潔，將直接影響光的反射率或透射率大小。
對消色物體來說，由于對入射光線進行等比例的非選擇吸收和反(透)射，因此，消色物體無色相之分，只有反(透)射率大小的區(qū)別，即明度的區(qū)別。如圖5-6所示，白色A最亮，黑色E最暗，黑與白之間有一系列的灰色，深灰D、中灰C與淺灰B等，就是由于對入射光線反(透)射率的不同所致。
? ? ? 圖5-6 消色物體明度與反射率的關系
在觀察物體顏色的明暗程度時，還會受到該物體所處環(huán)景色的影響，如圖5-7所示，中間為均勻灰度的物體，由于物體與背景的不同亮度對比作用，增強或減弱了物體的固有亮度，因此，在包裝色彩設計和印刷辨色時，一定要特別注意這種情況。
? ? ? ? ? 圖5-7 物體的明度受環(huán)境的變化
在彩色攝影、彩色印刷、彩色包裝等色彩的應用中，色彩的明暗變化是十分重要的。一個畫面只有顏色而沒有深淺的變化，就顯得呆板，缺乏立體感，不生動，從而失去真實性。因此，明度是表達彩色畫面立體空間關系和細微層次變化的重要特征。
3、飽和度
飽和度是指顏色的純潔性。可見光譜的各種單色光是最飽和的彩色。當光譜色加入白光成分時，就變得不飽和。因此光譜色色彩的飽和度，通常以色彩白度的倒數(shù)表示。在孟塞爾系統(tǒng)中飽和度用彩度來表示。
物體色的飽和度取決于該物體表面選擇性反射光譜輻射能力。物體對光譜某一較窄波段的反射率高，而對其它波長的反射率很低或沒有反射，則表明它有很高的選擇性反射的能力，這一顏色的飽和度就高。如圖5 -8所示，分光反射率曲線A比曲線B顯示的顏色飽和度高。
物體的飽和度還受物體表面狀況的影響。在光滑的物體表面上，光線的反射是鏡面反射，在觀察物體顏色時，我們可以避開這個反射方向上的白光，觀察顏色的飽和度。而粗糙的物體表面反射是漫反射，無論從哪個方向都很難避開反射的白光，因此光滑物體表面上的顏色要比粗糙物體表面上顏色鮮艷，飽和度大些。例如絲織品比棉織品色彩艷麗，就是因為絲織品表面比較光滑的緣故。雨后的樹葉、花果顏色顯得格外鮮艷，就是因為雨水洗去了表面的灰尖，填滿了微孔，使表面變得光滑所致。有些彩色包裝要上光覆膜，目的就是增加包裝表面的光滑程度，使色彩更加飽和鮮艷。
4、顏色三屬性的相互關系
顏色的三個屬性在某種意義上是各自獨立的，但在另外意義上又是互相制約的。一個顏色的某一個屬性發(fā)生了改變，那么，這個顏色必然要發(fā)生改變。
為了便于理解顏色三屬性的獨立性和制約性，以圖示來加以說明。圖5-9表示明度相同而色相發(fā)生變化的情況;圖5-10表示色相相同、飽和度相同而明度不同的情況;圖5-11表示色相相近，飽和度不同的情況。
? ? ? ? 圖5-9反射率相同色相不同的情況
? ? ? 圖5-10色相相同明度值不同的情況
? ? ? ? ? ? ? 圖5-11飽和度不同的情況
為了便于理解顏色三特征的相互關系，可用三維空間的立體來表示色相、明度和飽和度。如圖5-12所示，垂直軸表示黑、白系列明度的變化，上端是白色，下端是黑色，中間是過渡的各種灰色。色相用水平面的圓圈表示。圓圈上的各點代表可見光譜中各種不同的色相(紅、橙、黃、綠、青、藍和紫)，圓形中心是灰色，其明度和圓圈上的各種色相的明度相同。從圓心向外顏色的飽和度逐漸增加。在圓圈上的各種顏色飽和度最大，由圓圈向上(白)或向下(黑)的方向變化時，顏色的飽和度也降低。在顏色立體的同一水平面上顏色的色相和飽和度的改變，不影響顏色的明度。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖5-12 顏色立體
二、色彩空間的幾何模型
為了使各種顏色能按照一定的排列次序并容納在一個空間內，將三維坐標軸與顏色的三個獨立參數(shù)對應起來，使每一個顏色都有一個對應的空間位置，反過來，在空間中的任何一點都代表一個特定的顏色，我們把這個空間稱為色彩空間。色彩空間是三維的，作為色彩空間三維坐標的三個獨立參數(shù)可以是色彩的心理三屬性：色相、明度、飽和度(圖5-12)，也可以是其它三個參數(shù)如RGB、Lab或者CMY，只要描述色彩的三個參數(shù)相互獨立都可以作為色彩空間的三維坐標。例如，以色料三原色黃、品紅、青為基色，對應三維空間作色量的均勻變化，互相交織起來，組成一個理想的顏色立方體，如圖5-13所示。
首先將兩個基色，利用x、y軸方向，交叉成一個平面，每個基色的色量作從0-100%的變化。然后再用第三個基色在z軸方向上也作色量從0-100%的變化，這樣就組成了一個理想的顏色立方體。
? ? ? ? ? ? ? 圖5-13理想的顏色立方體
在顏色立方體中三個基色的變化都是從0到100%連續(xù)地變化，因此它是一個連續(xù)性漸變的色立體。在這個色立體中的每一個點都可以用坐標y、m、c表示。y、m、c就是三個基色即黃、品紅、青的百分比色量。由于這是一個連續(xù)調色立體，給應用和標定顏色帶來了一定的困難。為此也可將每一基色的色量變化進行分割，將0-100%的變化分割成0-9的10個梯級，對應關系如圖5-14所示。
? ? ? ? ? ? 圖5-14理想色立體的色量分割
在這樣的顏色立方體中，任何一點的顏色都能以一個數(shù)字來表示，這個數(shù)字就是三原色黃、品紅、青的分量，例如顏色762為黃七成、品紅六成、青二成合成后的顏色;顏色167為黃一成、品紅六成、青七成合成后的顏色;顏色544為黃五成、品紅四成、青四成合成后的顏色。如圖5-15所示。
? ? ? ? 圖5-15色立體中顏色編號的意義
顏色立方體從某種意義上可以認為是色譜的立體化，在顏色立方體中分割成103個即1000個顏色。當然這是人為的，如果每個基色分割成20個等級，則顏色數(shù)量就大大的增加了。
電子分色機中，對色彩的復制技術是用彩色計算機來完成的，彩色計算機的工作模式也是顏色立方體。在色立體中，8個頂點分別為黑、白、紅、綠、藍、黃、品紅、青，其中黑、白是兩個極點，它們的連線為一根中性灰線，如圖5-16所示。黃、品紅、青三點為三原色或稱第一次色，紅、綠、藍為三間色或稱第二次色。
? ? ? ? ? ? 圖5-16色立體中的中性灰線
在實際工作中，黑白兩頂點的距離是用定標的方法來決定的，也就是圖象的反差可以人為設定。但是，由于種種原因，其中包括濾色片、感光片、油墨等性能上的缺陷，使三原色和三間色的位置不能到達理想的頂點，實際能表現(xiàn)的色彩遠遠低于理想值，它們的位置在色立體中間的某些點上。未經(jīng)顏色糾正的分色片會存在很大的色誤差。電分機糾色的原理就是將偏色的色點用調整電平的方法糾正到較理想的位置上去。
