色度學

色度學是研究人眼對顏色感覺規律的一門科學。

色度學確切的講它是研究人眼對顏色感覺規律的一門科學。
每個人的視覺並不是完全一樣的。在正常視覺的群體中間，也有一定的
差別。目前在色度學上為國際所引用的數據，是由在許多正常視黨人群中觀
測得來的數據而得出的平均結果。就技術套用理論上來說，已具備足夠的代
表性和可靠的準確性。
一、顏色的確切含意
在日常生活中，人們習慣把顏色歸屬於某一物體的本身，把它作為某一
物體所具有的屬於自身的基本性質。比如人們所常講的那是一塊紅布，那是
一張白紙等等。但在實際上，人們在眼中所看到的顏色，除了物體本身的光
譜反射特性之外，主要和照明條件所造成的現象有關。如果一個物體對於不
同波長的可視光波具有相同的反射特性，我們則稱這個物體是白色的。而這
物體是白色的結論是在全部可見光同時照射下得出的。同樣是這個物體，如
果只用單色光照射，那這個物體的顏色就不再是白色的了。
這些現象說明，在人們眼中所反映出的顏色，不單取決於物體本身的特
性，而且還與照明光源的光譜成分有著直接的關係。所以說在人們眼中反映
出的顏色是物體本身的自然屬性與照明條件的綜合效果。我們用色度學來評
價的結論就是這種綜合效果。
二、色彩三要素
任何色彩的顯示，實際上都是色光刺激人們的視覺神經而產生感覺，我
們把這種感覺稱之為色覺。
色別、明度和飽合度是色彩的三個特徵，也是色覺的三個屬性，通常將
色別、色彩明度和色飽合度稱為“色彩三要素”。
1.色別
色彩所具有的最顯著特徵就是色別，也稱色相。它是指各種顏色之間的
差別。從表面現象來講，例如一束平行的白光透過一個三稜鏡時，這束白光
因折射而被分散成一條彩色的光帶，形成這條光帶的紅、橙、黃、綠、青、
藍、紫等顏色，就是不同的色別。從物理光學的角度上來講，各種色別是由
射入人眼中光線的光譜成分所決定的，色別即色相的形成取決於該光譜成分
的波長。
我們所講的光是電磁波譜中的一小部分，波長範圍大約為400～700納米，在這個範圍內各種波長的光呈現出各種不同的色彩。在自然界中所呈現
出的各種色彩大都是由不同波長和強度的光波混合在一起而顯示出來的，有
的則是某個單一波長的固有特性色彩。
總之，色別就是指不同顏色之間質的差別，它們是可見光譜中不同波長
的電磁波在視覺上的特有標誌。
2.明度
明度是指色彩的明暗程度。每一種顏色在不同強弱的照明光線下都會產
生明暗差別，我們知道，物體的各種顏色，必須在光線的照射下，才能顯示
出來。這是因為物體所呈現的顏色，取決於物體表面對光線中各種色光的吸
收和反射性能。前面提到的紅布之所以呈現紅色，是由於它只反射紅光，吸
收了紅光之外的其余色光。白色的紙之所以呈現白光，是由於它將照射在它
表面上的光的全部成分完全反射出來。如果物體表面將光線中各色光等量的
吸收或全部吸收，物體的表現將呈現出灰色或黑色。同一物體由於照射在它
表面的光的能量不同，反射出的能量也不相同，因此就產生了同一顏色的物
體在不同能量光線的照射下呈現出明暗的差別。
白顏料屬於高反射率物質，無什麼顏色摻入白顏料，可以提高自身的明
度。黑顏料屬於反射率極低的物質，因此在各種顏色的同一顏色中（黑除外）
摻黑越多明度越低。
在攝影中，正確處理色彩的明度很重要，如果只有色別而沒有明度的變
化，就沒有縱深感和節奏感，也就是我們常說的沒層次。
3.飽和度
飽和度是指構成顏色的純度，它表示顏色中所含彩色成分的比例。彩色
比例越大，該色彩的飽和度越高，反之則飽和度越低。從實質上講，飽和度
的程度就是顏色與相同明度有消色的相差程度，所包含消色成分越多，顏色
越不飽和。色彩飽和度與被攝物體的表面結構和光線照射情況有著直接的關
系。同一顏色的物體，表面光滑的物體比表面粗糙的物體飽和度大；強光下
比陰暗的光線下飽和度高。
不同的色別在視覺上也有不同的飽和度，紅色的飽和度最高，綠色的飽
和度最低，其餘的顏色飽和度適中。在照片中，高飽和度的色彩能使人產生
強烈、艷麗親切的感覺；飽和度低的色彩則易使人感到淡雅中包含著豐富。
三、三原色和三補色之間的關係
自然界中各種物體所表現出的不同色彩，都是由藍色、綠色和紅色光線
按適當比例混合起來即作用不同的吸收或反射而呈現在人們眼中的。所以，
藍色、綠色和紅色就是組成各種色彩的基本成分。因此我們把這三個感色單
元稱為三原色。
三原色的光譜波長如下：
435.8Nm 波長約400～500 納米的範圍屬藍光範圍；
546.1Nm 波長約500～600 納米的範圍屬綠光範圍；
700Nm 波長約600～700 納米的範圍屬紅光範圍。
這三個原色的光波在可見光光譜中各占三分之一。三個原色中的一個與
另外兩個原色或其中一個原色等量相加，就可得到其它的色彩，其規律可用
下式表示：
紅光綠光黃光
紅光藍光品紅光
綠光藍光青光
紅光綠光藍光白光
（ ）
（ ）
（ ）
（ ）
+ =
+ =
+ =
+ + =
R +G = Y 1
R + B = M 2
G + B = 3
R +G + B = W 4
ì í ïï î ïï
ì í ïï î ïï
由此可見，三原色的構成和疊加可以概括為以下四點：
1.自然界的色彩是由三原色為基本色構成的，三原色按不同的比例相混
合可以合成出自然界中的任何顏色。
2.藍、綠、紅這三種原色是互相獨立的，它們中的任何一種顏都不能用
另外兩種顏色混合得到。
3.三種原色的混合比例決定色別。
4.混合色光的亮度等於各原色光的亮度和。
根據上述色光疊加的規律，我們分別將（1）（2）（3）式代入到（4）
式中。可得
由R+G=Y
得R=Y-G（5）
（5）代入（4）得
Y-G+G+B=W
Y+B=W 黃光+藍光=白光
由R+B=M
得R=M-B（6）
（6）代入（4）得
M-B+G=B=W
M+G=W 品紅光+綠光=白光
由G+B=C 得
G=C-B（7）
（7）代入（4）得
R+C-B+B=W
R+C=W 紅光+青光=白光
黃光藍光白光
品紅光綠光白光
青光紅光白光
+ =
+ =
+ =
Y + B = W
M +G = W
C + R = W
ì íï î
ï
ì íï î
ï
兩種色光相加後如果得到白光，則該兩色光互為補色。與藍光、綠光和
紅光互為補色的三色光分別為黃色、品紅光和青光。我們通常稱這三色光為
“三補色”。這三個補色，在可見光譜中，各約占三分之二。