光与色的研究与应用

光与色的研究与应用（广州光与影照明科技有限公司 黄于民）

　　没有光就没有色，光是人们感知色彩的必要条件，色来源于光。所以说：光是色的源泉，色是光的表现。
　　五光十色、绚丽缤纷的大千世界里，色彩使宇宙万物充满情感显得生机勃勃。色彩作为一种最普遍的审美形式，存在于我们日常生活的各个方面。衣、食、住、行、用，人们几乎无所不包，无时不在地与色彩发生着密切的关系。色彩现象是一种变化万千的自然景象。没有色彩就没有花红柳绿，没有色彩就没有碧海蓝天，没有色彩就没有诗，没有音乐，没有艺术。没有色彩的世界无疑是个黑暗死寂的世界。人的一生自始至终都处在绚丽的色彩包围之中，并在这包围之中感受到时光的美好，时间的温馨，人生的愉悦。色彩现象是客观存在的，而且永恒。
　　色彩是一种视觉感受，客观世界通过人的视觉器官形成信息，使人们对它产生认识。所以，视觉是人类认识世界的开端。来自外界的一切视觉形象，如物体的形状、空间、位置以及它们的界限和区别都由色彩和明暗关系来反映。

一、光色的感觉

　　色彩心理学是十分重要的学科，在自然欣赏、社会活动方面，色彩在客观上是对人们的一种刺激和象征；在主观上又是一种反应与行为。色彩是与人的感觉（外界的刺激）和人的知觉（记忆、联想、对比…）联系在一起的。色彩感觉总是存在于色彩知觉之中，很少有孤立的色彩感觉存在。色彩心理透过视觉开始，从知觉、感情而到记忆、思想、意志、象征等，其反应与变化是极为复杂的。色彩的应用，很重视这种因果关系，即由对色彩的经验积累而变成对色彩的心理规范，当受到什么刺激后能产生什么反应，都是色彩心理所要探讨的内容。

　　心理颜色和色度学颜色的另一区别是，色度学所研究的是色光本身，而不牵涉到研究的环境和观察者在空间的位置以及观察角度的变化等因素。例如，色光的背景，在CIE系统中是暗黑无色，并且用实验证明了不同的背景并不改变匹配数值。但是，在心理颜色视觉上则不然，当背景改变时，许多心理作用如颜色分辨力、色相、饱和度、明度等都会改变。

　　各种色彩的象征：

　　红色―― 热情、活泼、热闹、革命、温暖、幸福、吉祥、危险……
　　橙色―― 光明、华丽、兴奋、甜蜜、快乐……
　　黄色―― 明朗、愉快、高贵、希望、发展、注意……
　　绿色―― 新鲜、平静、安逸、和平、柔和、青春、安全、理想……
　　蓝色―― 深远、永恒、沉静、理智、诚实、寒冷……
　　白色―― 纯洁、纯真、朴素、神圣、明快、柔弱、虚无……
　　黑色―― 崇高、严肃、刚健、坚实、粗莽、沉默、黑暗、罪恶、恐怖、绝望、死亡……

　　色彩本身是不体现思想感情的。但是，在人类对客观世界的认识和改造过程中，自然景物的色彩却逐步给人造成了一定的心理影响，产生了冷暖、软硬、远近、轻重等感受，以及由色彩所产生的种种联想。例如，从红色联想到火焰，蓝色联想到大海，这种联想便产生了明确的概念，使人对不同的色彩产生不同的感觉。总之，我们看到的色彩，是光线的一部分经有色物体反射刺激我们的眼睛，在头脑中所产生的一种反映。

　　色彩不是使用越多越好，心理学试验测定表明，在视觉两大构成因素“形”与“色”中，人类对色彩的敏感力为80％，对形状的敏感力约为20％，色彩是影响感官的第一要素。日本东京就出现过“色彩骚动”，不少人面对艳丽的、高彩度的公交车和出租车，以及色彩迷幻闪烁的霓虹灯、五颜六色的广告和刺眼的玻璃幕墙，感到头晕目眩、心绪烦躁，为此提出了严厉的批评，迫使东京不得不设法纠正色彩的偏差。

二、 环境对色彩的影响

　　色是一种物理刺激作用于人眼的视觉特性，而人的视觉特性是受大脑支配的，也是一种心理反映。所以，色彩感觉不仅与物体本来的颜色特性有关，而且还受时间、空间、外表状态以及该物体的周围环境的影响，同时还受各人的经历、记忆力、看法和视觉灵敏度等各种因素的影响。此外，观视距离的远近、物体的大小、物体表面粗糙度等等都会影响人们对物体颜色的感觉。

　　1、亮度的变化
　　自然光源受气候条件的影响，时刻发生亮度的变化，很不稳定。如晴天和阴天的太阳光强度相差很大。人造光源比自然光源稳定，但也有亮度的变化。例如白炽灯，亮度增大时，颜色趋向于白；亮度减弱时，颜色趋向于红。光源的亮度变化对物体颜色有直接的影响。物体的固有色在入射光亮度适中的时候表现最充分。太亮的强光会使固有色变浅，太暗则会使固有色灰暗乃至消失。

　　2、距离的变化
　　光源与观察者距离的变化，会使光源色发生改变。如白炽灯光，随着距离的推远，其颜色由黄逐渐向橙、橙红、红色变化。
　　光源色对物体色的影响主要表现在物体的光亮部位。不同的光源色对物体色彩变化的影响程度各不相同，大致以红光最强﹑白光次之﹑再次为绿、蓝、青、紫等。

　　3、环境色对物体颜色的影响
　　物体在标准日光下的颜色，称为固有色。
　　自然界中的一切物体都有其固有的本征频率，对入射的白光都有固定的选择吸收特性，也就具有固定的反射率和透射率。因此人们在标准日光下看到的物体颜色是稳定的。固有色给人的印象最深刻，形成了记忆，又称为记忆色。
　　环境色对物体色的影响在物体的暗部表现得比较明显。环境色对物体的颜色的影响取决于环境色的强弱，邻近物体与被观视物体的距离，被观视物体表面粗糙程度和颜色等性质。一般地说，邻近物体与被观视物体靠得越近，被观视物体表面越光滑，反射光线越强，则环境对被观视物体的颜色所施加的影响也越大。反之，与邻近物体距离越远，表面越粗糙，颜色越浅，物体受环境色的影响越小。
　　环境对颜色的影响还有另一种形式，如图所示，中央的小方块都具有同样的灰度，但由于受到周围的颜色的影响，使人对每一块色块有的不同感受。因此，如不把观视条件确定下来，无法把同一色块的物理性质和它所引起的视觉感受统一起来的。为此国际标准照明委员会(CIE)推荐了一套标准观视条件。

　　物体的基本颜色特征是固有色，但由于光源色与环境色的影响使物体表面的色彩丰富多变。在特定的光源与环境下物体呈现的颜色称为条件色。每一物体的颜色都是物体的固有色与条件色的综合体现。一般说来，物体的固有色很容易确认，而条件色却很复杂。一件好的灯光艺术作品，恰恰是通过条件色来充分体现其复杂的空间关系的。

三、光色的混合

　　几种单独光源的波长按能量的不同加在一起。

　　光色的混合。光亮度会提高，混合色的总亮度等于相混合各色光亮度之总合。颜色方面是由不同光源光谱的能量决定的。

　　色光混合中，三原色光是朱红、翠绿、蓝紫，它们都不能用其它色光相混产生。朱红与翠绿 相混得黄色光；翠绿与蓝紫相混得蓝色光；蓝紫与朱红相混得紫红色光；黄色光、蓝色光、紫色光为间色光。当三源色光按照一定比例相混时，所得到的光是无彩色的白色光或灰色光。

　　在混合色方面，心理颜色和色度学的颜色也不相同，当看到橙色时，会感到它是红与黄的混合，看到紫红色时，会感到是蓝与红的混合等。但看到黄光时，却不会感到黄光可以由红光和绿光混合而成。在心理颜色视觉上一切色彩“好像”不能由其他颜色混合出来。一般觉得，颜色有红中带黄的橙，绿中带蓝的青绿，绿中带黄的草绿，但是，却没有黄中带蓝或红中带绿的颜色。

　　通常看到的不只是色，而是色和物体，不只是色光，而是与其他许多光夹在一起的混合色光，这样便使问题进一步复杂了。

四、光色混合的错觉与幻觉

　　色彩同化－―当某一色被其他色所包围时，如果被包围的色在色相、明度方面与包围色非常接近，或者两者面积对比十分悬殊，被包围之色面积很小，那么，被包围之色就会被包围之色“吃掉”，这种色彩现象称之为色彩同化。其原因是色彩对比的视觉刺激值小于视觉的可见值。例如，在大面积浅黄色背景上配以与此色明度非常接近的浅橙色，橙色在视觉上不起作用。色彩构成时应恰当地调节各色之间在色相、明度、纯度以及面积比例的对比度，充分发挥各色的视觉作用，减少发生色彩同化效应。

　　棉花的生活色彩记忆和联想的支配。由于人们看到的外部世界总是经过主观补正的世界，因此在色彩感知过程中，要把视觉以外的知觉心理因素全部排除，只是看到纯粹色是很困难的。显然，主观色觉守恒对强光照色觉守恒 ―－大脑对来自眼睛的视觉信息作出的色觉反映，有时并不完全是客观的，总或多或少地带有主观色彩成分。同一物体在不同光源的照射下，由于光谱成分的变化，客观上应该改变其物理色彩效应，但是人们仍会以生活经验中听积累的色彩记忆来判断它。人们长期以来把阳光照射作为确定物体色彩标准的所谓“固有色”的印象是不可忽视的。色彩学上称这种主观色彩现象为色觉守恒。例如，强光照射下的煤炭和晚间微弱光线照射下的棉花，从光学物理角度上讲，在明度上强光照射下的煤炭的“黑”比弱光照射厂的棉花的“白”要亮的多，然而人们仍会固执地认为煤炭是“黑”的，棉花是“白”的，因为色彩感觉觉常常受到黑色煤炭和白色射下的炭黑变成灰色的变化总是“视而不见”。

　　物体的色觉恒常与光源光谱的成分有关，在太阳光、日光灯照射下，色觉守恒性明显；在霓虹灯、水银灯、钠灯的照射下，由于其光谱成分单纯，故物体色觉恒常性就低一些。其次，色觉恒常性与物体所处的明暗环境有关，明亮环境中色觉恒常性高，黑暗环境中色觉恒常性低。

五、 光色的对比并置

　　凡两种色光相加呈现白光，两种颜色相混呈现灰黑色，那么这两种色光和这两种颜色即互为补色。补色的位置，在色相环上属一直径的两端，也就是对顶角的位置。

　　同时对比作用――结果使相邻之色改变原来的性质，都带有相邻色的补色光。　
　　同一黑色在红底上呈绿灰色，在绿底上呈红灰色，在紫底上呈黄灰色，在黄底上呈紫灰色。
　　同一灰色在红、橙、黄、绿、青、紫底上都稍带有背景色的补色
　　红与紫并置，红倾向于橙，紫倾向于蓝。相邻之色都倾向于将对方推向自己的补色方向。

　　继时对比作用――当看了一种色彩再看一种色彩时，会把前一种色彩的补色加到后一种色彩上。例如看了绿色再看黄色时，黄色就有鲜红的感觉。在色彩对比的状态下，由于相互作用的缘故，与单独见到的色彩是不一样。这种现象是由是视觉残像引起的。当我们短时间注视某一色彩图形后，再看白色背景时，会出现色相、明度关系大体相仿的补色图形。如果背景是有色彩的，残像色就与背景色混色。并置色的情况下，就出现相互影响的情况。因此，当我们进行配色设计时。就应当考虑到由于补色残像下形成的视觉效果，并作出相应的处理。

　　边缘对比――两种颜色对比时，在两种颜色的边缘部分对比效果最强烈，这种现象称为边缘对比。尤其是两种颜色互为补色时候，对比更强烈。红色和绿色是补色关系，形成强烈的对比，两色的边缘感觉带有一种耀眼的边线，实际上是没有边线的。这就是强烈对比产生的错觉。

　　色相对比――将相同的橙色，放在红色或黄色上，我们将会发现，在红色上的橙色会有偏黄的感觉，因为橙色是由红色和黄色调成的，当他和红色并列时，相同的成份被调和而相异部份被增强，所以看起来比单独时偏黄，以其他色彩比较也会有这种现象，我们称为色相对比。

　　现将色彩对比的规律归纳如下：
　　1、亮色与暗色相邻，亮者更亮，暗者更暗；灰色与艳色并置，艳者更艳，灰者更灰；冷色与暖色并置，冷者更冷、暖者更暖。　
　　2、不同色相相邻时，都倾向于将对方推向自己的补色。　
　　3、补色相邻时，由于对比作用强烈，各自都增加了补色光，色彩的鲜明度也同时增加。　
　　4、对比效果，随着纯度增加而增加，同时以相邻交界之处即边缘部分最为明显。　
　　5、对比作用只有在色彩相邻时才能产生，其中以一色包围另一色时效果最为醒目。

　　强化对比效果的方法：　
　　（1）提高对比色彩的纯度，强化纯度对比作用；　
　　（2）使对比之色建立补色关系，强化色相对比作用；　
　　（3）扩大面积对比关系，强化面积对比作用。　

　　抑制对比效果的方法：　
　　（1）改变纯度，提高明度，缓和纯度对比作用；　
　　（2）破坏互补关系，避免补色强烈对比；　
　　（3）采用间隔、渐变的方法，缓冲色彩对比作用；　
　　（4）缩小面积对比关系，建立面积平衡关系。　
　　例如：橙色底上配青灰能强化对比作用；而橙色底上配黄灰就能抑制对比作用。

		夜景照明中色彩的应用（点击链接）
		全新的理念诞生――混光灯（点击链接）
		浅谈节约能耗与环保（点击链接）

编辑：中国照明网 叶子