Friday, September 5, 2008

从【不可测量的东东就要大胆说不知道啦基本原理】出发、畅谈【色盲悖论】-【色反猜想】的研究小总结。。。。。嘻嘻:):)


刚才看见豆瓣逻辑小组的帖子里面在讨论【色盲悖论】、搜索啦1下、发现1个比较详细的讨论:
http://hi.baidu.com/antaresy/blog/item/f5466c81511bb2dabd3e1e69.html

上面的讨论中已经分析啦很多情况(如只调换蓝和绿。。。。。等)、下面仅就最"困难"的情况进行讨论(就是倒霉蛋同学所有的视觉都基本颠倒啦、连"颜色圈"都是反的):首先这时、倒霉蛋同学已经不是色盲啦、因为色盲是指不能分辨某些颜色、但是倒霉蛋同学既可以分辨颜色、又可以在表述颜色、所以不是色盲、简称色反、所以下面讨论【色反猜想】:某1特定颜色-光谱、在人的眼里的反应是什么、在脑里的反应又是什么?不同人之间能不能比较?

这个问题比较复杂、要分几种情况讨论:

如果对于某1特定颜色-光谱的刺激、人眼-视觉神经-记忆系统、对于该刺激的反应、"在误差范围内"、存在可提取/可分辨特征的、那么【色反猜想】可以判定:采用定量的分析、包括视觉电位分析、视觉神经活动脑热成像分析(如脑兴奋点红外分布分析)、视觉神经活动脑电成像分析(如脑兴奋点电分布分析):
http://www.cnki.com.cn/Article/CJFD2001-ZGXS200102003.htm
首先提取一组随机人群对于蓝光和绿光的"视觉电位分布"、然后提取倒霉蛋同学对于蓝光和绿光的"视觉电位分布"、然后进行比较:

如果这2个分布正好相反(最简单的情况)、那么把这个证据给倒霉蛋同学看、再加上耐心但同时又诚恳的解释、他应该可以相信自己虽然不是色盲、但却是【色反】的:):)

如果人眼-视觉神经-记忆系统、对于某1特定颜色-光谱的刺激、此乃在不止1个模式(比如类似于血型)、这时如果倒霉蛋同学属于模式中的1个、则属于正常、否则可以继续研究是否存在新的模式

其实、对于同样的光谱、每个人"看见"的、肯定有1些差别、但是倒霉蛋同学吧整个B和G都调换啦、这个差别就太大啦、所以倒霉蛋同学的严眼睛估计是有毛病啦:倒霉蛋同学的问题、辉常可能是因为:他的3个锥状细胞中的2个、相互交换啦、也就是说:
1束蓝色的激光、会激活正常人眼睛里面的"蓝-锥状细胞"、但是却激活啦倒霉蛋同学眼睛里面的"绿-锥状细胞"
1束绿色的激光、会激活正常人眼睛里面的"绿-锥状细胞"、但是却激活啦倒霉蛋同学眼睛里面的"蓝-锥状细胞"
这个问题、是完全可以检测的


如果1000-1不存在可提取/可分辨特征的、那么就比较麻烦啦:这时因为我们无法测量"看到"的什么、所以任意的假设都是可能啦:倒霉蛋同学可能看到的是蓝绿交换的图像、也可能是交换啦1半的图像、但是具体是什么、就无法真正知道啦

最后是【关于色反猜想的哲学讨论】:):)


视觉能力的重要组成部分、是辨识能力、建模能力、记忆能力

假设1个小娃从来没有看过红色、现在大人给他看1个红方块、然后告诉他这是红色、夏娃首先感知这个颜色、然后再大脑里为这个感觉建模、并记忆这个感觉模型
第2天大人在给他看一个红圆形的时候、小娃可以再次感知这个颜色、然后在大脑里回忆比较、最后认出这是红色

在内视过程中(如迷幻过程)、小娃闭上眼睛、也可以看见颜色:小娃可以"看见"模型、但是无法纯粹的描述模型:他必须借助记忆和词语符号等来描述:但是使用符号来描述颜色、本质上是在比较符号、而不是在比较感觉背后的模型:如果2个小娃使用同样的符号、那末我们只能认为这2个相同符号的背后的模型是一样的、但是究竟背后的模型是否真一样、对于这种符号比较方法来说、是未知的、所以我们必须采用其他方法来试图直接研究颜色感知模型本身、包括从外部对于眼睛、大脑等进行电/热信号的测量

在以上过程中、小娃可以辨识、建模、回忆、但是小娃本身、不能描述自己为某个颜色建立的模型本身是什么、也就是说:我们可以通过对眼睛、视神经的物理/生物测量、来试图分析这个模型是什么、但是小娃自己、虽然他可以建立这个模型、但是他不能描述这个模型究竟是什么、所以对于这个模型的分析、必须要把外部的测量包括进去:光是小娃自己、是说不清的、而正因为小娃自己说不清、所以小娃之间也无法直接比较、这正是我们不能从小娃内部获得"看到"的准确定义的原因

也就是说、从小娃内部主观方向出发去研究颜色的话、会遇到一个"彼岸"、一个主观普朗克常数东东: 在我派这叫做"武学障"、和别派的"知见障"相同。。。。。嘻嘻

这样、【色反猜想】变成一个符号学的问题:符号的背后另有东东(模型)、但是这个东东:
- 只凭对于其对应符号的研究、到一定深度后就有极限
- 只从主观方向研究这个东东的话、到一定深度后也有极限:因为主体可以把东东和符号联系起来、也可以感觉东东、但是不能自己完全描述东东(必须借助外部观测、才能研究的更深)

蓝激光束、眼睛看见蓝光、蓝-锥形细胞输出电位分布、脑的活动、模型/记忆、"看见蓝颜色"、"蓝-符号"、"看见蓝颜色"和"蓝-符号"之间建立关系并记忆这个关系、在这里:

小娃自己不能完全的描述"看见蓝颜色":他经常要借助外部的比较(比如和昨天看见的蓝光束的比较、和"蓝-符号"的比较等)、来描述、所以在某些情况下、这种借助于其他因素的描述、就会失效、无法进行确切的比较

对此、和【能指-所指滑移】相似、我们提出【感觉-能指滑移】:【色反猜想】是一种【感觉-能指滑移】、起本质在于能指("蓝"这个字)、和小娃的感觉("看见蓝颜色")、之间、发生滑移、这个滑移、是小娃本身所不能完全解决的、解决这个滑移的办法之一、就是不再借助于能指("蓝"这个字)、(因为滑移啦、这个能指就失效啦、所以不再继续使用啦)、而是从外部出发去直接测量"看见蓝颜色"这个东东本身

如果不存在可提取/可分辨特征、那么"看成"这个语词、本身有问题:因为如果我们不能提取/可分辨特征、那么我们就无法定义什么叫做"看成"、因此在这种情况下、如果说"假设他把我眼睛里的蓝色看成绿色"、这就变成啦自然语言游戏、无法回答啦

以色盲测试为例:吧2个不同的图给色盲者看、他不能分辨其差别、或色盲者不能分辨一个测试图中"隐藏"的数字、那么我们可以做出判定、但是在【色反猜想】中、假设不存在可提取/可分辨特征、那么这时、我们实际上精确的构造啦一个、使得目前所有已知的判定方法都失效的问题、也就是说、我们自己用语言构造啦一个、类似于哥德尔数、那样的问题、所以因此、这样1个人造的问题、目前就是无解啦:因为这时、"看成"在这里的用法、和"针尖上究竟有几个天使在跳舞"、"所有集合构成的集合"、辉常神似、看起来貌似很合理很简单、但是如果默认这个"看成"、假设这个"看成"是成立的、那后面就会自己和自己搅在1起、不要再想讨论清楚啦

自然语言的功能是辉常强大的、由自然语言构造的问题中、有一部分、是用自然语言所无法回答的、所以如果承认任何由自然语言构造的问题的存在、那么就也要同时承认、1部分这样的问题、是无解的

如果不存在可提取/可分辨特征、那么这时、对于认识主体、和在"客观方向"遇到的普朗克常数一样、我们遇到啦"主观方向"的普朗克常数、也就是说:如果不存在可提取/可分辨特征、那么、"对于1个特定光谱、人究竟看到的是什么"、这个问题是没有答案的



【参考资料】

维基百科-颜色

【《多媒体技术基础及应用》  林福宗】
清华大学智能技术与系统国家重点实验室 林福宗

http://www.dmtjx.com/Html/shuzitx/194324320.html

【图像的三个基本属性-真彩色、伪彩色与直接色 】

描述一幅图像需要使用图像的属性。图像的属性包含分辨率、像素深度、真/伪彩色、图像的表示法和种类等。本节介绍前面三个特性。

  搞清真彩色、伪彩色与直接色的含义,对于编写图像显示程序、理解图像文件的存储格式有直接的指导意义,也不会对出现诸如这样的现象感到困惑:本来是用真彩色表示的图像,但在vga显示器上显示的图像颜色却不是原来图像的颜色。

1. 真彩色(true color)

  真彩色是指在组成一幅彩色图像的每个像素值中,有r,g,b三个基色分量,每个基色分量直接决定显示设备的基色强度,这样产生的彩色称为真彩色。例如用rgb 5∶5∶5表示的彩色图像,r,g,b各用5位,用r,g,b分量大小的值直接确定三个基色的强度,这样得到的彩色是真实的原图彩色。

如果用rgb 8:8:8方式表示一幅彩色图像,就是r,g,b都用8位来表示,每个基色分量占一个字节,共3个字节,每个像素的颜色就是由这3个字节中的数值直接决定,如图5-08(a)所示,可生成的颜色数就是224 =16 777 216种。用3个字节表示的真彩色图像所需要的存储空间很大,而人的眼睛是很难分辨出这么多种颜色的,因此在许多场合往往用rgb 5:5:5来表示,每个彩色分量占5个位,再加1位显示属性控制位共2个字节,生成的真颜色数目为215 = 32k。

在许多场合,真彩色图通常是指rgb 8:8:8,即图像的颜色数等于224,也常称为全彩色(full color)图像。但在显示器上显示的颜色就不一定是真彩色,要得到真彩色图像需要有真彩色显示适配器,目前在pc上用的vga适配器是很难得到真彩色图像的。

2. 伪彩色(pseudo color)

  伪彩色图像的含义是,每个像素的颜色不是由每个基色分量的数值直接决定,而是把像素值当作彩色查找表(color look-up table,clut)的表项入口地址,去查找一个显示图像时使用的r,g,b强度值,用查找出的r,g,b强度值产生的彩色称为伪彩色。

彩色查找表clut是一个事先做好的表,表项入口地址也称为索引号。例如16种颜色的查找表,0号索引对应黑色,... ,15号索引对应白色。彩色图像本身的像素数值和彩色查找表的索引号有一个变换关系,这个关系可以使用windows 95/98定义的变换关系,也可以使用你自己定义的变换关系。使用查找得到的数值显示的彩色是真的,但不是图像本身真正的颜色,它没有完全反映原图的彩色。如图5-08(b)所示。

3. 直接色(direct color)

  每个像素值分成r,g,b分量,每个分量作为单独的索引值对它做变换。也就是通过相应的彩色变换表找出基色强度,用变换后得到的r,g,b强度值产生的彩色称为直接色。它的特点是对每个基色进行变换。

用这种系统产生颜色与真彩色系统相比,相同之处是都采用r,g,b分量决定基色强度,不同之处是前者的基色强度直接用r,g,b决定,而后者的基色强度由r,g,b经变换后决定。因而这两种系统产生的颜色就有差别。试验结果表明,使用直接色在显示器上显示的彩色图像看起来真实、很自然。

这种系统与伪彩色系统相比,相同之处是都采用查找表,不同之处是前者对r,g,b分量分别进行变换,后者是把整个像素当作查找表的索引值进行彩色变换。


【图像的三个基本属性-像素深度】

描述一幅图像需要使用图像的属性。图像的属性包含分辨率、像素深度、真/伪彩色、图像的表示法和种类等。本节介绍前面三个特性。

5.4.2 像素深度

  像素深度是指存储每个像素所用的位数,它也是用来度量图像的分辨率。像素深度决定彩色图像的每个像素可能有的颜色数,或者确定灰度图像的每个像素可能有的灰度级数。例如,一幅彩色图像的每个像素用r,g,b三个分量表示,若每个分量用8位,那末一个像素共用24位表示,就说像素的深度为24,每个像素可以是224=16 777 216种颜色中的一种。在这个意义上,往往把像素深度说成是图像深度。表示一个像素的位数越多,它能表达的颜色数目就越多,而它的深度就越深。

  虽然像素深度或图像深度可以很深,但各种vga的颜色深度却受到限制。例如,标准 vga支持4位16种颜色的彩色图像,多媒体应用中推荐至少用8位256种颜色。由于设备的限制,加上人眼分辨率的限制,一般情况下,不一定要追求特别深的像素深度。此外,像素深度越深,所占用的存储空间越大。相反,如果像素深度太浅,那也影响图像的质量,图像看起来让人觉得很粗糙和很不自然。

  在用二进制数表示彩色图像的像素时,除r,g,b分量用固定位数表示外,往往还增加1位或几位作为属性(attribute)位。例如,rgb 5∶5∶5表示一个像素时,用2个字节共16位表示,其中r,g,b各占5位,剩下一位作为属性位。在这种情况下,像素深度为16位,而图像深度为15 位。

  属性位用来指定该像素应具有的性质。例如在cd-i系统中,用rgb 5∶5∶5表示的像素共16位,其最高位(b15)用作属性位,并把它称为透明(transparency)位,记为t。t的含义可以这样来理解:假如显示屏上已经有一幅图存在,当这幅图或者这幅图的一部分要重叠在上面时,t位就用来控制原图是否能看得见。例如定义t=1,原图完全看不见;t=0,原图能完全看见。

  在用32位表示一个像素时,若r,g,b分别用8位表示,剩下的8位常称为α通道 (alpha channel)位,或称为复盖(overlay)位、中断位、属性位。它的用法可用一个预乘α通道(premultiplied alpha)的例子说明。假如一个像素(a,r,g,b)的四个分量都用规一化的数值表示,(a,r,g,b)为(1,1,0,0)时显示红色。当像素为 (0.5,1,0,0)时,预乘的结果就变成(0.5,0.5,0,0),这表示原来该像素显示的红色的强度为1,而现在显示的红色的强度降了一半。

  用这种办法定义一个像素的属性在实际中很有用。例如在一幅彩色图像上叠加文字说明,而又不想让文字把图复盖掉,就可以用这种办法来定义像素,而该像素显示的颜色又有人把它称为混合色(key color)。在图像产品生产中,也往往把数字电视图像和计算机生产的图像混合在一起,这种技术称为视图混合(video keying)技术,它也采用α通道。


【图像的三个基本属性-分辨率 】

描述一幅图像需要使用图像的属性。图像的属性包含分辨率、像素深度、真/伪彩色、图像的表示法和种类等。本节介绍前面三个特性。

5.4.1 分辨率

  我们经常遇到的分辨率有两种:显示分辨率和图像分辨率。

1. 显示分辨率

  显示分辨率是指显示屏上能够显示出的像素数目。例如,显示分辨率为640×480表示显示屏分成480行,每行显示640个像素,整个显示屏就含有307200个显像点。屏幕能够显示的像素越多,说明显示设备的分辨率越高,显示的图像质量也就越高。除像手提式那样的计算机用液晶显示 lcd(liquid crystal display)外,一般都采用crt显示,它类似于彩色电视机中的crt。显示屏上的每个彩色像点由代表r,g,b三种模拟信号的相对强度决定,这些彩色像点就构成一幅彩色图像。

  计算机用的crt和家用电视机用的crt之间的主要差别是显像管玻璃面上的孔眼掩模和所涂的荧光物不同。孔眼之间的距离称为点距(dot pitch)。因此常用点距来衡量一个显示屏的分辨率。电视机用的crt的平均分辨率为0.76 mm,而标准svga显示器的分辨率为0.28 mm。孔眼越小,分辨率就越高,这就需要更小更精细的荧光点。这也就是为什么同样尺寸的计算机显示器比电视机的价格贵得多的原因。

  早期用的计算机显示器的分辨率是0.41 mm,随着技术的进步,分辨率由0.41→0.38→0.35→0.31→0.28一直到0.26 mm以下。显示器的价格主要集中体现在分辨率上,因此在购买显示器时应在价格和性能上综合考虑。

2. 图像分辨率

  图像分辨率是指组成一幅图像的像素密度的度量方法。对同样大小的一幅图,如果组成该图的图像像素数目越多,则说明图像的分辨率越高,看起来就越逼真。相反,图像显得越粗糙。

  在用扫描仪扫描彩色图像时,通常要指定图像的分辨率,用每英寸多少点(dots per inch,dip)表示。如果用300 dip来扫描一幅8″×10″的彩色图像,就得到一幅2400×3000个像素的图像。分辨率越高,像素就越多。

  图像分辨率与显示分辨率是两个不同的概念。图像分辨率是确定组成一幅图像的像素数目,而显示分辨率是确定显示图像的区域大小。如果显示屏的分辨率为640×480,那末一幅320×240的图像只占显示屏的1/4;相反,2400×3000的图像在这个显示屏上就不能显示一个完整的画面。

  这里顺便说一下,在显示一幅图像时,有可能会出现图像的宽高比(aspect radio)与显示屏上显示出的图像的宽高比不一致这种现象。这是由于显示设备中定义的宽高比与图像的宽高比不一致造成的。例如一幅200×200像素的方形图,有可能在显示设备上显示的图不再是方形图,而变成了矩形图。这种现象在20世纪80年代的显示设备上经常遇到。


【彩色空间的线性变换标准】

为了使用人的视角特性以降低数据量,通常把rgb空间表示的彩色图像变换到其他彩色空间。目前采用的彩色空间变换有三种:yiq, yuv和ycrcb。每一种彩色空间都产生一种亮度分量信号和两种色度分量信号,而每一种变换使用的参数都是为了适应某种类型的显示设备。其中,yiq适用于ntsc彩色电视制式,yuv适用于pal和secam彩色电视制式,而ycrcb适用于计算机用的显示器。

5.3.1 yuv与yiq模型

  在彩色电视制式中,使用yuv和yiq模型来表示彩色图像。在 pal彩色电视制式中使用yuv模型,其中的yuv不是那几个英文单词的组合词,而是符号,y表示亮度,uv用来表示色差,u、v是构成彩色的两个分量;在ntsc彩色电视制式中使用yiq模型,其中的y表示亮度,i、q是两个彩色分量。

  yuv表示法的重要性是它的亮度信号(y)和色度信号(u、v)是相互独立的,也就是y信号分量构成的黑白灰度图与用u、v信号构成的另外两幅单色图是相互独立的。由于y、u、v是独立的,所以可以对这些单色图分别进行编码。此外,黑白电视能接收彩色电视信号也就是利用了yuv分量之间的独立性。

  yuv表示法的另一个优点是可以利用人眼的特性来降低数字彩色图像所需要的存储容量。人眼对彩色细节的分辨能力远比对亮度细节的分辨能力低。若把人眼刚能分辨出的黑白相间的条纹换成不同颜色的彩色条纹,那末眼睛就不再能分辨出条纹来。由于这个原因,就可以把彩色分量的分辨率降低而不明显影响图像的质量,因而就可以把几个相邻像素不同的彩色值当作相同的彩色值来处理,从而减少所需的存储容量。

  例如,要存储rgb 8∶8∶8的彩色图像,即r、g和b分量都用8位二进制数表示,图像的大小为640×480像素,那末所需要的存储容量为921 600字节。如果用yuv来表示同一幅彩色图像,y分量仍然为640×480,并且y分量仍然用8位表示,而对每四个相邻像素(2×2)的u、v值分别用相同的一个值表示,那末存储同样的一幅图像所需的存储空间就减少到460 800字节。这实际上也是图像压缩技术的一种方法。

  无论是用yiq、yuv和ycrcb还是用hsl模型来表示彩色图像,由于现在所有的显示器都采用rgb值来驱动,这就要求在显示每个像素之前,须要把彩色分量值转换成rgb值。这种转换需要花费大量的计算时间。这是一个要在软硬件设计中需要综合考虑的因素。

5.3.2 yuv与rgb彩色空间变换

  在考虑人的视觉系统和阴极射线管(crt)的非线性特性之后,rgb和yuv的对应关系可以近似地用下面的方程式表示:

y = 0.299r + 0.587g + 0.114b
u = - 0.147r- 0.289g + 0.436b
v = 0.615r - 0.515g - 0.100b

或者写成矩阵的形式,

5.3.3 yiq与rgb彩色空间变换

rgb和yiq的对应关系用下面的方程式表示:

y = 0.299r + 0.587g + 0.114b
i = 0.596r - 0.275g - 0.321b
q = 0.212r - 0.523g + 0.311b

或者写成矩阵的形式,

5.3.4 ycrcb与rgb彩色空间变换

  数字域中的彩色空间变换与模拟域的彩色空间变换不同。它们的分量使用y、cr和cb来表示,与rgb空间的转换关系如下:

y=0.299r+0.578g+0.114b
cr=(0.500r-0.4187g-0.0813b)+128
cb=(-0.1687r-0.3313g+0.500b)+128

或者写成矩阵的形式,

rgb与ycrcb之间的变换关系可写成如下的形式,


【图像的颜色模型】

一个能发出光波的物体称为有源物体,它的颜色由该物体发出的光波决定,使用rgb相加混色模型;一个不发光波的物体称为无源物体,它的颜色由该物体吸收或者反射哪些光波决定,用cmy相减混色模型。

5.2.1 显示彩色图像用rgb相加混色模型

  电视机和计算机显示器使用的阴极射线管(cathode ray tube,crt) 是一个有源物体。crt使用3个电子枪分别产生红(red)、绿(green)和蓝(blue)三种波长的光,并以各种不同的相对强度综合起来产生颜色,如图5-03所示。组合这三种光波以产生特定颜色称为相加混色,称为rgb相加模型。相加混色是计算机应用中定义颜色的基本方法。

图5-03 彩色显象管产生颜色的原理

  从理论上讲,任何一种颜色都可用三种基本颜色按不同的比例混合得到。三种颜色的光强越强,到达我们眼睛的光就越多,它们的比例不同,我们看到的颜色也就不同,没有光到达眼睛,就是一片漆黑。当三基色按不同强度相加时,总的光强增强,并可得到任何一种颜色。某一种颜色和这三种颜色之间的关系可用下面的式子来描述:

  颜色=r(红色的百分比)+g(绿色的百分比)+b(蓝色的百分比)

  当三基色等量相加时,得到白色;等量的红绿相加而蓝为0值时得到黄色;等量的红蓝相加而绿为0时得到品红色;等量的绿蓝相加而红为0时得到青色。这些三基色相加的结果如图5-04所示。

图5-04 相加混色

一幅彩色图像可以看成由许多的点组成的,如图5-05所示。图像中的单个点称为像素(pixel),每个像素都有一个值,称为像素值,它表示特定颜色的强度。一个像素值往往用r,g,b三个分量表示。如果每个像素的每个颜色分量用二进制的1位来表示,那末每个颜色的分量只有“1”和“0”这两个值。这也就是说,每种颜色的强度是100%,或者是0%。在这种情况下,每个像素所显示的颜色是8种可能出现的颜色之一,如表5-01所示。

图5-05 一幅图像由许多像素组成

表5-01相加色



  对于标准的电视图形阵列(video graphics array,vga)适配卡的16种标准颜色,其对应的r,g,b值如表5-02所示。在microsoft公司的windows中,用代码0~15表示。在表中,代码1~6表示的颜色比较暗,它们是用最大光强值的一半产生的颜色;9~15是用最大光强值产生的。

表5-02 16色vga调色板的值



  在表5-02中,每种基色的强度是用8位表示的,因此可产生224=16 777 216种颜色。但实际上要用一千六百多万种颜色的场合是很少的。在多媒体计算机中,除用rgb来表示图像之外,还用色调-饱和度-亮度(hue-saturation-lightness,hsl)颜色模型

  在hsl模型中,h定义颜色的波长,称为色调;s定义颜色的强度 (intensity),表示颜色的深浅程度,称为饱和度;l定义掺入的白光量,称为亮度。用hsl表示颜色的重要性,是因为它比较容易为画家所理解。若把s和l的值设置为1,当改变h时就是选择不同的纯颜色;减小饱和度s时,就可体现掺入白光的效果;降低亮度时,颜色就暗,相当于掺入黑色。因此在 windows中也用了hsl表示法,16色vga调色板的值也表示在表5-02中。

5.2.2 打印彩色图像用cmy相减混色模型

  用彩色墨水或颜料进行混合,这样得到的颜色称为相减色。在理论上说,任何一种颜色都可以用三种基本颜料按一定比例混合得到。这三种颜色是青色(cyan)、品红(magenta)和黄色(yellow),通常写成 cmy,称为cmy模型。用这种方法产生的颜色之所以称为相减色,乃是因为它减少了为视觉系统识别颜色所需要的反射光。

  在相减混色中,当三基色等量相减时得到黑色;等量黄色(y)和品红(m)相减而青色(c)为0时,得到红色(r);等量青色(c)和品红(m)相减而黄色(y)为0时,得到蓝色(b);等量黄色(y)和青色(c)相减而品红(m)为0 时,得到绿色(g)。这些三基色相减结果如图5-06所示。

图5-06 相减混色

彩色打印机采用的就是这种原理,印刷彩色图片也是采用这种原理。按每个像素每种颜色用1位表示,相减法产生的8种颜色如表5-03所示。由于彩色墨水和颜料的化学特性,用等量的三基色得到的黑色不是真正的黑色,因此在印刷术中常加一种真正的黑色(black ink),所以cmy又写成cmyk。

表5-03 相减色


相加色与相减色之间有一个直接关系,如表5-04所示。利用它们之间的关系,可以把显示的颜色转换成输出打印的颜色。相加混色和相减混色之间成对出现互补色。例如,当rgb为1∶1∶1时,在相加混色中产生白色,而cmy为1∶1∶1时,在相减混色中产生黑色。从另一个角度也可以看它们的互补性。从表5-04中可以看到,在rgb中的颜色为1的地方,在cmy对应的位置上,其颜色值为0。例如 rgb为0∶1∶0时,对应cmy为1∶0∶1。



rgb彩色空间和cmy彩色空间也可以使用图5-07所示的立方体来表示。

图5-07 rgb彩色空间和cmy彩色空间的表示法


【视觉系统对颜色的感知】

颜色是视觉系统对可见光的感知结果。可见光是波长在380 nm~780 nm之间的电磁波,我们看到的大多数光不是一种波长的光,而是由许多不同波长的光组合成的。研究表明,人的视网膜有对红、绿、蓝颜色敏感程度不同的三种锥体细胞,另外还有一种在光功率极端低的条件下才起作用的杆状体细胞,因此颜色只存在于眼睛和大脑。在计算机图像处理中,杆状细胞还没有扮演什么角色。人的视觉系统对颜色的感知可归纳出如下几个特性:

1. 眼睛本质上是一个照相机。人的视网膜(human retina)通过神经元来感知外部世界的颜色,每个神经元或者是一个对颜色敏感的锥体(cone),或者是一个对颜色不敏感的杆状体(rod)。

2. 红、绿和蓝三种锥体细胞对不同频率的光的感知程度不同,对不同亮度的感知程度也不同,如图5-01所示。这就意味着,人们可以使用数字图像处理技术来降低数据率而不使人感到图像质量明显下降。


图5-01 视觉系统对颜色和亮度的响应特性[1][3]

自然界中的任何一种颜色都可以由r,g,b这3种颜色值之和来确定,它们构成一个3维的rgb矢量空间。这就是说,r,g,b的数值不同混合得到的颜色就不同,也就是光波的波长不同。图5-02表示,使用基色波长为700 nm(红色)、546.1 nm(绿色)和435.8 nm(蓝色)时,在可见光范围里,相加混色产生某一波长的光波所需要的三种基色的数值。图中的纵坐标表示标称单位光强度,横坐标表示波长,负值表示某些波长(即颜色)不能精确地通过相加混色得到。使用等量的三基色可匹配等能量的白光。


图5-02 产生波长不同的光所需要的三基色值[1]


【彩色数字图像基础】

图像是多媒体中携带信息的极其重要的媒体,有人发表过统计资料,认为人们获取的信息的70%来自视觉系统,实际就是图像和电视。但是,图像数字化之后的数据量非常大,在因特网上传输时很费时间,在盘上存储时很占“地盘”,因此就必须要对图像数据进行压缩。压缩的目的就是要满足存储容量和传输带宽的要求,而付出的代价是大量的计算。几十年来,许多科技工作者一直在孜孜不倦地寻找更有效的方法,用比较少的数据量表达原始的图像。

  图像数据压缩主要根据下面两个基本事实来实现的。一个是图像数据中有许多重复的数据,使用数学方法来表示这些重复数据就可以减少数据量;另一个事实是人的眼睛对图像细节和颜色的辨认有一个极限,把超过极限的部分去掉,这也就达到压缩数据的目的。利用前一个事实的压缩技术就是无损压缩技术,利用后一个事实的压缩技术就是有损压缩技术。实际的图像压缩是综合使用各种有损和无损压缩技术来实现的。

  为了了解人的视觉系统如何认识彩色、计算机系统中如何表示彩色图像从而更有效地减少数据量,本章将介绍表示数字彩色图像所需要的最基本的常识,以及目前使用得相当广泛的jpeg压缩标准。



【色彩与视觉的原理】
http://graphic.chinahtml.com/4/2005/1112971176.shtml

一、 色彩与视觉的原理

1.光与色
光色并存,有光才有色。色彩感觉离不开光。
(1)光与可见光谱。光在物理学上是一种电磁波。从0.39微米到0.77微米波长之间的电磁波,才能引起人们的色彩视觉感觉受。此范围称为可见光谱 。波长大于0.77微米称红外线,波长小于0.39称紫外线。
(2)光的传播。光是以波动的形式进行直线传播的,具有波长和振幅两个因素。不同的波长长短产生色相差别。不同的振幅强弱大小产生同一色相的明暗差别。光在传播时有直射、反射、透射、漫射、折射等多种形式。光直射时直接传入人眼,视觉感受到的是光源色。当光源照射物体时,光从物体表面反射出来,人眼感受到的是物体表面色彩。当光照射时,如遇玻璃之类的透明物体,人眼看到是透过物体的穿透色。光在传播过程中,受到物体的干涉时,则产生漫射,对物体的表面色有一定影响。如通过不同物体时产生方向变化,称为折射,反映至人眼的色光与物体色相同。
2.物体色
自然界的物体五花八门、变化万千,它们本身虽然大都不会发光,但都具有选择性地吸收、反射、透射色光的特 性。当然,任何物体对色光不可能全部吸收或反射,因此,实际上不存在绝对的黑色或白色。
常见的黑、白、灰物体色中,白色的反射率是64%-92.3%;灰色的反射率是10%-64%;黑色的吸收率是90%以上。
物体对色光的吸收、反射或透射能力,很受物体表面肌理状态的影响,表面光滑、平整、细腻的物体,对色光的反射较强,如镜子、磨光石面、丝绸织物等。表面粗糙、凹凸、疏松的物体,易使光线产生漫射现象,故对色光的反射较弱,如毛玻璃、呢绒、海绵等。
但是,物体对色光的吸收与反射能力虽是固定不变的,而物体的表面色却会随着光源色的不同而改变,有时甚至失去其原有的色相感觉。所谓的物体"固有色",实际上不过是常光下人们对此的习惯而已。如在闪烁、强烈的各色霓虹灯光下,所有建筑及人物的服色几乎都失去了原有本色而显得奇异莫测。
另外,光照的强度及角度对物体色也有影响。
二、 色立体及表色系
1.色立体
色立体是依据色彩的色相、明度、纯度变化关系,借助三维空间,用旋围直角坐标的方法,组成一个类似球体的立体模型。它的结构经了比地球仪的形状,北极为白色,南极为黑色,连接南北两极贯穿中心的轴为明度标轴,北半球是明色系,南北半球是深色系。色相环的位置则赤道线上,球面一点到中心轴的重直线,表示纯度系列标准,越近中心,纯度越低,球中心为正灰。
色立体有多种,主要有美国蒙赛尔色立体、德国奥斯特瓦尔德色立体、日本色研色立体等。
2.蒙赛尔表色系
详情请见: http://www.yacou.com/ps/new4.htm (这个网站里还有其它的关于色彩构成方面的知识)
三、色彩三要素及色彩对比
<一>.色相对比的基本类型
  两种以上色彩组合后,由于色相差别而形成的色彩对比效果称为色相对比。它是色彩对比的一个根本方面,其对比强弱程度取决于色相之间在色相环上的距离(角度),距离(角度)越小对比越强,反之则对比越强。
1.零度对比
(1)无彩色对比 无彩色对比虽然无色相,但它们的组合在实用方同很有价值。如黑与白 、黑与灰、中灰与浅灰,或黑与白与灰、黑与深灰与浅灰等。对比效果感觉大方、庄重、高雅而富有现代感,但也易产生过于素净的单调感。
(2)无彩色与有彩色对比 如黑与红、灰与紫,或黑与白与黄、白与灰与蓝等。对比效果感觉既大方 又活泼,无彩色面积大时,偏于高雅、庄重,有彩色面积大时活泼感加强。
(3)同种色相对比 一种色相的不同明度或不同纯度变化的对比,俗称姐妹色组合。如蓝与浅蓝(蓝+白)色对比,橙与咖啡(橙+灰)或绿与粉绿(绿+白)与墨绿(绿+黑)色等对比。对比效果感觉统一、文静、雅致、含蓄、稳重,但也易产生单调、呆板的弊病。
(4)无彩色与同种色相比 如白与深蓝与浅蓝、黑与桔与咖啡色等对比,其效果综合了(2)和(3)类型的优点。感觉既有一定层次,又显大方、活泼、稳定。
2.调和对比
(1)邻接色相对比 色相环上相邻的二至三色对比,色相距离大约30度左右,为弱对比类型。如红橙与橙与黄橙色对比等。效果感觉柔和、和谐、雅致、文静,但也感觉单调、模糊、乏味、无力,必须调节明度差来加强效果。
(2)类似色相对比 色相对比距离约60度左右,为较弱对比类型,如红与黄橙色对比等。效果较丰富、活泼,但又不失统一、雅致、和谐的感觉。
(3)中差色相对比 色相对比距离约90度左右,为中对比类型,如黄与绿色对比等,效果明快、活泼、饱满、使人兴奋,感觉有兴趣,对比既有相当力度,但又不失调和之感。
3.强烈对比
(1)对比色相对比 色相对比距离约120度左右,为强对比类型,如黄绿与红紫色对比等。效果强烈、醒目、有力、活泼、丰富,但也不易统一而感杂乱、刺激、造成视觉疲劳。一般需要采用多种调和手段来改善对比效果。
(2)补色对比 色相对比距离180度,为极端对比类型,如红与蓝绿、黄与蓝紫色对比等。效果强烈、眩目、响亮、极有力,但若处理不当,易产生幼稚 、原始、粗俗、不安定、不协调等不良感觉。
<二>明度对比的基本类型
两种以上色相组合后,由于明度不同而形成的色彩对比效果称为明度 对比。它是色彩对比的一个重要方面,是决定色彩方案感觉明快、清晰、沉闷、柔和、强烈、朦胧与否的关键。
其对比强决于色彩在明度等差色级数,通常把1--3划为低明度区,8--10划为高明度区,4--7划为中明度区。(图)在选择色彩进行组合时,当基调色与对比色间隔距离在5级以上时,称为长(强)对比,3--5级时称为中对比,1--2级时称为短(弱)对比。据此可划分为九种明度对比基本类型。(图)
(1)高长调 如10:8:1等,其中10为浅基调色,面积应大,8为浅配合色,面积也较大,1 为深对比色,面积应小。该调明暗反差大,感觉刺激、明快、积极、活泼、强烈。
(2)高中调 如10:8:5等,该调明暗反差适中,感觉明亮、愉快、清晰、鲜明、安定。
(3)高短调 如10:8:7等,该调明暗反差微弱,形象不分辩,感觉优雅、少淡、柔和、高贵、软弱、朦胧、女性化。
(4)中长调 如4:6:10或7:6:1等,该调以中明度色作基调、配合色,用浅色或深色进行对比,感觉强 硬 、稳重中显生动、男性化。
(5)中中调 如4:6:8或7:6:3等,该调为中对比,感觉较丰富。
(6)中短调 如4:5:6等,该调为中明度弱对比,感觉含蓄、平板、模糊。
(7)低长调 如1:3:10等,该调深暗而对比强烈,感觉雄伟、深沉、警惕、有爆发力。
(8)低中调 如1:3:6等,该调深暗而对比适中,感觉保守、厚重、朴实、男性化。
(9)低短调 如1:3:4等,该调深暗而对比微弱,感觉沉闷、忧郁、神秘、孤寂、恐怖。
另外,还有一种最强对比的1:10最长调,感觉强烈、单纯、生硬、锐利、眩目等。
<三>纯度对比的基本类型
两种以上色彩组合后,由于纯度不同而形成的色彩对比效果称为纯度对比。它是色彩对比的另一个重要方面,但因其较为隐蔽、内在,故易被。在色彩设计中,纯度对比是决定色调感觉华丽、高雅、古朴、粗俗、含蓄与否的关键。
其对比强弱程度取决于色彩在纯度等差色标上的距离,距离越长对比越强,反之则对比越弱。
如将灰色至纯鲜色分成10个等差级数,通常把1--3划为低纯度区,8--10划为高纯度区,4--7划为中纯度区(图)。在选择色彩组合时,当基调色与对比色间隔距离在5级以上时,称为强对比;3--5级时称为中对比;1--2级时称为弱对比。据此可划分出九种纯度对比基本类型。(图)
(1)鲜强调 如10:8:1等,感觉鲜艳、生动、活泼、华丽、强烈。
(2)鲜中调 如10:8:5等,感觉较刺激,较生动。
(3)鲜弱调 如10:8:7等,由于色彩纯度都高,组合对比后互相起着抵制、碰撞的作用,故感觉刺目、俗气、幼稚、原始、火爆。如果彼此相距离离大,这种效果将更为明显、强烈。
(4)中强调 如4:6:10或7:5:1等,感觉适当、大众化。
(5)中中调 如4:6:8或7:6:3等,感觉温和、静态、舒适。
(6)中弱调 如4:5:6等,感觉平板、含混、单调。
(7)灰强调 如1:3:10等,感觉大方、高雅而又活泼。
(8)灰中调 如1:3:6等,感觉相互、沉静、较大方。
(9)灰弱调 如1:3:4等,感觉雅致、细腻、耐看、含蓄、朦胧、较弱。
另外,还有一种最弱的无彩色对比,如白:黑、深灰:浅灰等,由于对比各色纯度均为零 ,故感觉非常大方,庄重,高雅,朴素。
四>色彩的面积与位置对比
形态作为视觉色彩的载体,总有其一定的面积,因此,从这个意义上说,面积也是色彩不可缺少的特 性。艺术设计实践中经常会出现虽然色彩选择比较适合,但由于面积、位置控制不当而导致失误的情况 。
1.色彩对比与面积的关系
(1)色调组合,只有相同面积的色彩才能比较出实际的差别,互相之间产生抗衡,对比效果相对强烈。
(2)对比双方的属性不变,一方增大面积,取得面积优势,而另一方缩小面积,将会削弱色彩的对比。
(3)色彩属性不变,随着面积的增大,对视觉的刺激力量加强,反之则削弱。因此,色彩的大面积对比可造成眩目效果。如在环境艺术设计中,一般建筑外墙、室内墙壁等都选用高明度、低纯度的色彩,以减低对比的强度,造成明快、舒适的效果。
(4)大面积色稳定性较高,在对比中,对它色的错视影响大;相反,受它色的错视影响小。
(5)相同性质与面积的色彩,与形的聚、散状态关系很大的是其稳定性,形状聚集程度高者受它色影响小,注目程度高,反之则相反。如户外广告及宣传画等,一般色彩都较集中,以达到引人注意的效果。
2.色彩对比与位置的关系
(1)对比双方的色彩距离越近,对比效果越虽,反之则越弱。
(2)双方互相呈接触、切入状态时,对比效果更强。
(3)一色包围另一色时,对比的效果最强。
(4)在作品中,一般是将重点色彩设置在视觉中心部位,最易引人注目。如井字形构图的4个交叉点。
<五>色彩的肌理对比
色彩与物体的材料性质、形象表面纹理关系很为密切,影响色彩感觉的是其表层触觉质感及视觉 感受。
(1)对比双方的色彩,如采用不同肌理的材料,则对比效果更具情趣性。
(2)同类色或同种色相配,可选用异质的肌理材料变化来弥补单调感。如将同样的红玫瑰花印制在薄尼龙沙窗及粗厚的沙发织物上,它们所组成的装饰效果,既成系列配套,又具材质变化色彩魅力。
(3)绘画及色彩表现中,应用各种色料及绘具可产生出不同的肌理效果,如水彩、水粉、油画、丙稀等各色颜料及蜡笔、麦当劳、钢笔、毛笔等各类画笔。
(4)同样的颜料采用不同的的手法创造出许多美妙的肌理效果,以强化色彩的趣味性、情调性美感。如拓、皴、化、防、拔、撒、涂、撒、涂、染、勾、喷、扎、淌、刷、括、点等上色手法。
<六>色彩的连续对比
(1)发生在同一时间、同一视域之内色彩对比称为色彩的同时对比。这种情况下,色彩的比较、衬托、排斥与影响作用是相互依存的。如在黄色纸张上涂一小块灰色,这种感觉越强,出现所谓的补色错视。再如在黑纸上涂一灰色小方块,白纸上涂一同样面积及深浅的灰色小方块,同时对比的视觉感受是黑纸上的灰色更显明亮,形成所谓的明度错视。
(2)色彩对比发生在不同的时间、不同视域、但又保持了快捷的时间连续性,自然数为色彩的连续对比。
人眼看了第一色再看第二色时,第二色会发生错视。第一色看的时候越长,影响越大。第二色的错视倾向于前得的补色。这种现象是视觉残像及视觉生理、心理自我平衡的本能所致。如医院中手术室环境及开刀医、护人员工作服都选用蓝绿色,显然是为了"中和"血液红色,巧妙地利用色彩的连续对比,使医生注视了蓝绿色后,不但可减少、恢复视觉的疲劳,同时更易看清细小的血管、神经等,从而有利于保证手术进行的准确性和安全性。
三 .色彩推移
<一>色彩推移的特点和种类
色彩推移是将色彩按照一定规律有秩序地排列、组合的一种作品形式。种类有色相推移、明度推移、纯度推移、互补推移、综合推移等。其特点是具有强烈的明亮感和闪光感,富有浓厚的现代感和装饰性,甚至还有幻觉空间感。
1、色相推移将色彩按色相环的顺序,由冷到暖或由暖到冷进行排列、组合的一种渐变形式。为了使画面丰富多彩、变化有序,色彩可选用色相环(似地球赤道),也可选用含白色或浅灰的色相环(似地球北半球的纬线),亦可选用含中灰、深灰、黑色的色相环(似地球南半 球的纬度)。
2、明度推移 将色彩按明度等差级系列的顺序,由浅到深或由深到浅进行排列、组合的一种渐变形式。一般都选用单色系列组合,也可选用两个色彩的明度系列,但也不宜择用太多,否则易乱易花,效果适得其反。
3、纯度推移 将色彩按等差级数系列的顺序由鲜到灰或由灰到鲜进行排列组合的一种渐变形式。互补推移是处于色相环通过圆心180度两端位置上一对色相的纯度组合推移形式。
4、综合推移 将色彩将色相、明度、纯度推移进行综合排列、组合的渐变形式,由于色彩三要素的同时加入,其效果当然要比单项推移复杂、丰富得多。
二>色彩推移的基本构图形式
色彩推移是一种特殊的作品形式,其构图及形象组织亦有相应的特点和基本规律 。
1.平行推移 将色彩按平行的垂直线、水平线、斜线、曲线或不规则进行等间隔或不等间隔条纹状、有秩序地安排、处理。
2.放射推移
(1 )定点放射 又称日光放射、离心放射、画面应确定 一个或多个放射点,然后将色彩围绕入射点等角度或不等角度排列、组合。
(2)同心放射 又称电波放射,画面有一个或多个放射中心,将色彩从放射中心作同心圆、同心方、同心三角、同心多边、同心不规则等形象,向外扩散处理、安排。
(3)综合放射 将定点放射和同心放射综合在一个画面中进行组织、处理。
3.综合推移 将平行推移和放射推移的手法同时出现、安排在一个画面中,使作品的形态形成曲、直、宽、窄、粗、细等对比,构图复杂、多变、效果更为丰富、有趣。但为防止产生散、乱、花、杂的弊病,画面一般只应有一个中心或主体,或一主一次,切忌多中心和多主体。
4.错位、透叠及变形
(1)错位 有整体错位和局部错位两种情况 。整体错位是为了进行色相的冷暖对比、明度的明暗对比、纯度的鲜灰对比,将底、图的色彩作整体的、相反的排列。例如底色冷到暖,则图色暖到冷,底色明到暗,则图色暗到明,底色鲜 到灰,图色灰到鲜。
局部错位是处理有规则块状色彩排列时采用的方法。例如第一排用1、2、3、4号色,第二排用2、3、4、5号色,第三排用3、4、5、6号色等,每排错开一级或多级。有时,为了某种光感及立体感处理需要,也可同时向左右两边错位,例如第一排用1、2、3、4号色,左右第二排同时都用2、3、4、5号色作对称式错位。
(2)透叠 是一种当两个形体相重叠时,处理成两者都能显现形体、轮廓的表现手法。色彩透叠可产和透明、轻快的效果,趣味性和现代感很强。当底形和面形重叠时,如果设色相差级数小,则两者小有紧贴感。当色彩级数差增大时,则两者的空间感也随之增大而有远离感。
(3)变形 色彩推移的可变性及创造性开发余地很大,在掌握基本构图形式、凤色规律后进行种种变化,充分发挥个人的构思想象,将会产生无穷无尽的佳作。
变化的形式很多,例如定点放射的放射线一般都处理成直线,可作弧线变形处理,成有单向转动感的风车状,也可作双向交叉处理,则效果更复杂丰富等等。
四、综合对比及色调变化
<一>综合对比
多种色彩组合后,由于色相、明度、纯度等不同差别,所产生的总体效果称为综合对比。这种多属性、多差别对比的效果,显然要比单项对比丰富、复杂得多。事实上,色彩单项对比的情况很难成立,它们不过是色彩对比中一个侧面,因此,在创作和设计实践中都较少应用。设计师在进行多种色彩综合对比时要强调、突出色调的倾向,或以色相为主,或以明度为主,或以纯度为主,使某一主面处于主要地位,强调对比的某一侧面。从色相角度可分为浅、、深等色调倾向。从明度角度可分浅、中、灰等色调倾向。从感情角度可分冷、暖、华丽、古朴、高雅、轻快等色调倾向。
<二>色调倾向的种类及处理
综上所述,色调倾向大致可归纳成鲜色调、灰色调、浅色调、深色调、中色调等。
1.鲜色调
在确定色相对比的角度、距离后,尤其是中差(90度)以上的对比时,必须与无彩色的黑、白、灰及金、银等光泽色相配,在高纯度、强对比的各色相之间起到间隔、缓冲、调节的作用,以达到既鲜艳又直辖市、既变化又统一的积极效果。感觉生动、华丽、兴奋、自由、积极、健康等。
2.灰色调
在确定色相对比的角度、距离后,于各色相之中调入不同程度、不等数量的灰色,使大面积的总体色彩向低纯度方向发展,为了加强这种灰色调倾向,最好与无彩色特别是灰色组配作用。感觉高雅、大方、沉着、古朴、柔弱等。
3、深色调
在确定色相对比的角度、距离时,首先考虑多选用些低明度色相,如蓝、紫、蓝绿、蓝紫、红紫等,然后在各色相之中调入不等数量的黑色或深白色,同时为了加强这种深色倾向,最好与无彩色中的黑色组配使用感觉老练、充实、古雅、朴实、强硬、稳重、男性化等。
4、浅色调
在确定色相对比的角度、距离时,首无考虑多选用些高明度色相,如黄、桔、桔黄、黄绿等,然后在各色相之中调入不等数量的白色或浅灰色,同时为了加强这种粉色调倾向,最好与无彩色中的白色组配使用。
5、中色调
是一种使用最普遍、数量最众多的配色倾向,在确定色相对比的角度、距离后,于各色相中都加入一定数量黑、白、灰色,使大面积的总体色彩呈现不太浅也不太深,不太鲜也不太灰的中间状态。感觉随和、朴实、大方、稳定等。
在优化或变化整体色调时,最主要的是先确立基调色的面积统治优势。一幅多色组合的作品,大面积、多数量使用鲜色,热必成为鲜调,大面积、多数量使用灰色,势必成为灰调,其他色调依此类推。这种优势在整体的变化中能使色调产生明显的统一感,但是,如果只有基调色而没有感到单调、乏味。如果设置了小面积对比强烈的点缀色、强调色、醒目色,由于其不同色感和色质的作用,会使整个色彩气氛丰富。活跃起来。但是整体与对比是矛盾的统一体,如果对比、变化过多或面积过大,易破坏整体,失去统一效果而显得杂乱无章。反之,若面积太小则易被四周包围的色彩同化、融合而失去预期的作用。
<三>色调变化及类型
变调即色调的转换,是艺术设计中色彩选择多方案考虑及同品种多花色系列设计的重要课题,变调的形式一般有定形变调、定色变调、定形定色变调等。
1、定形变调
实质为保持形态(图案、花形、款式等)不变的前提下,只变化色彩而达到改变色调倾向的目的,是纺织、服装、装潢、包装、装帧、环艺等多种实用美术中,经常采用的产品同品种、同花形、多色调的设计构思方法。
定形变调主要有两种形式。
(1)同明度、同纯度、异色相变调即根据原有设计色调,保持明度、纯度不弯,只变化色相(原有色相对比距离不变)而改变色调的倾向。其色彩选择与组合的关键实质,在于要将原有整组色彩的结构保持不变,然后在色立体中围绕中心N轴,沿色相环作水平移动,基调色移到某一色相区,就形成某一色调。如移至红色相区组成红色调,移至蓝色相区且成蓝色调等。
(2)异色相、异明度、异纯度变调 根据原有色调将色相、明度、纯度做全面改变,使其完全不同的色调类型。如鲜调…灰调(…表示左右箭头)、浅调…深调、中调…鲜调、中调…浅调、深调…中调、灰调…中调、灰调…浅调、浅调…鲜调、深调…灰调、鲜调…深调等。
2、定色变调
定色变调实质是保持色彩不变,变化图案、花形、款式等,即变化色彩的面积、形态、位置、肌理等因素,达到改变总体色调倾向之目的,是实用美术中产品、作品同色彩多方案多品种的系列设计构思方法
色调转变的关键最要在于大面积基调色的变化,其次是将色彩作小面积点、线、面形态的交叉、穿插、并置组合,利用色彩的空间混合效应,少色产生多色的效果,鲜色产生含灰色的感觉,使色彩之间互相呼应、取代、置换、反转与交织,做到你中有我,我中有你,使各色调既有变化又很统一,既有整体性又有独立性,从而增强系列配套之感。
3、定形定色变调
在各色调的花形与色彩都相同的前提下,可考虑大小、位置、布局进行适当变化的系列设计构思方法。
五、色彩混合
将两种或多种色彩互相进行混合,造成与原有色不同的新色彩称为色彩的混合。它们可归纳成加色法混合、减色法混合、空间混合、空间混合等三种类型。
< 一>、加色法混合
加色法混合即色光混合,也称第一混合,当不同的色光同时照射在一起时,能产生另外一种新的色光,并随着不同色混合量的增加,混色光的明度会逐渐提高将红(橙)、绿、蓝(紫)三种色光分别作适当比例的混合,可以得到其他不同的色光。反之,其他色光无法混出这三种色光来,故称为色光的三原色,它们相加后可得白光。
加色法混合效果是由人的视觉器官来完成的,因此它是一种视觉混合。加色法混合的结果是色相的改变、明度的提高、而纯度不并不下降。 加色法混合被广泛 应用于舞台灯光照明及影视、电脑设计等领域。
<二>减色法混合
减色法混合即色料混合,也称第二混合。在光源不变的情况下,两种或多种色料混合后所产生新色料,其反射光相当于白光减去各种色料的吸收光,反射能力会降低。故与加色法混合相反,混合后的色料色彩不但色相发生变化,而且明度和纯度都会降低。所以混合的颜色种类越多,色彩就越暗越浊,最后近似于黑灰的状态。
人们平时在绘画、设计、染色、粉刷中的色彩调合,都属减色法应用。
<三>空间混合
亦称中性混合、第三混合。将两种或多种颜色穿插、并置在一起,于一定的视觉空间之外,能在人眼中造成混合的效果。故称空间混合。其实颜色本身并没有真正混合,它们不是发光体,而只是反射光的混合。因此,与减色法相比,增加了一定的光刺激值,其明度等于参加混合色光的明度平均值,既不减也不加。
由于 它实际比减色法混合明度显然要高,因此色彩效果显得丰富、响亮,有一种空间的颤动感,表现自然、物体的光感,更为闪耀。
空间混合的产生须具备必要的条件。
(1)对比各方的色彩比较鲜艳,对比较强烈。
(2)色彩的面积较小,形态为小色点、小色块、细色线等,并成密集状。
(3)色彩的位置关系为并置、穿插、交叉等。
(4)有相当的视觉空间距离。
六、强刺激调及形式美手法
<一>色彩刺激调和
色彩的美感能提供给人精神、心理方面的享受,人们都按照自己的偏好与习惯去选择乐于接受的色彩。以满足各方面的需求。从狭义的色彩调和标准而言,是要求提供不带尖锐的刺激感的色彩组合群体,但这种含义仅提供视觉舒适的一方面。因为过分调和的色彩组配,效果会显得模糊、平板、乏味、单调,视觉可辩度差,多看容易使人产生厌烦、疲劳的不适应等。但是色相环上大角度色相对比的配色类型,对人眼的刺激强烈,过分眩目的效果,更易引起视觉疲劳,而产生极不舒服的不适应感,使人心理随着失去平衡而显得焦躁、紧张、不安,情绪无法稳定。因此,在很多场合中,为了改善由于色彩对比过于强烈而造成的不和谐局面,达到一种广义的色彩调和境界,即色调既鲜艳夺目、强烈对比、生机勃勃、而又不过于刺激、尖锐、眩目,这就必须运用强刺激调和的手法。
1.面积法
将色彩对比特点是色相对比强烈的双方面积反差拉大,使一方处于绝对优势的大面积状态,造成其稳定的主导地位,另一方则为小面积的从属性质。如中国古诗词里的"万绿丛中一点红"等。
2.阻隔法
又称色彩间隔法、分离法等。
(1)强对比 阻隔 在组织鲜色调时,将色相对比强烈的各高纯度色之间,嵌入金、银、黑、白、灰等分离色彩的线条或块面,以调节色彩的强度,使原配色有所缓冲,产生新的优良色彩效果。
(2)弱对比阻隔为了补救因色彩间色相、明度、纯度各要素对比过于类似而产生的软弱、模糊感觉,也常采用此法。如浅灰绿、浅蓝灰、浅咖啡等较接近的色彩组合时,用深灰色线条作勾勒阻隔处理,能求得多方形态清晰、明朗、有生气,而又不对比色调柔和、优雅、含蓄的色彩美感。
3.统调法
在多种色相对比强烈色彩进行组合的情况 下,为使其达到整体统一、和谐协调之目的,往往用加入某个共同要素而让统一色调去支配全体色彩的手法,称为色彩统调,一般有三种类型。
(1)色相统调 在众多参加组合的所有色彩中,同时都含有某一共同的色相,以使配色取得既有对比又显调和的效果。如黄绿、橙、黄橙、黄等色彩组合,其中由黄色相统调。
(2)明度统调 在众多参加组合的所有色彩中,使其同时都含有白色或黟 以,以求得整体色调在明度方面的近似。如粉绿、血牙、粉红、浅雪青、天蓝、浅灰等色的组合,由白色统一成明快、优美的"粉彩"色调。
(3)纯度统调 在众多参加组合的所有色彩中,使其同时都含有灰色,以求得整体色调在纯度方面的近似。如蓝灰、绿灰、灰红、紫灰、灰等色彩组合,由灰色统一成雅致、细腻、含蓄、耐看的灰色调。
4、削弱法
使原来色相对比强烈的多方,从明度及纯度方面拉开距离,减少色彩同时对比下越看越显眼、生硬、火爆的弊端,起到减弱矛盾、冲突的作用,增强画面的成熟感和调和感。如红与绿的组合,因色相对比距离大,明度、纯度反差小,感觉粗俗、烦燥、不安。但分别加入明度及纯度因素后,情况会改观。如红+白=粉红、绿+黑= 墨绿,它们组合后好比红花绿叶的牡丹,感觉变得自然生动美丽。
5、综合法
将两种以上方法综合使用。如黄与紫色组合时,用面积法使黄面小,紫 面大,同时使黄中调入白色,紫中混入灰色,则变成淡黄与紫灰的组合,感觉既有力又调和,这就是同时运用了面积法和削弱法的结果。
<二>色彩形式美手法
1.色彩平衡
(1)色彩对称对称是一种形态美学构形式,有左右对称,放射对称,回旋对称等。在中心对称轴左右两边所有的色彩形态对应点都处于相等距离的形式,称为色彩的左右对称,其色彩且合形象如通过镜子反映出来的效果一样如对称点为中心,两边所有的色彩对应点都等距,按照一定的角度将原形置于点的周围配置排列的形式,称为色彩的放射对称。回转角作180度处理时,两翼成螺旋浆似形态称为色彩的回旋对称。
对称是一种绝对的平衡。色彩的对称给人以庄重、大方、稳重、严肃、安定、平静等感觉,但也易产生平淡、呆板、单调、缺少活力等不良印象。
(2)色彩均衡均衡是形式美的另一构成形式。虽非对称状态,但由于力学上支点左右显示异形同量、等量不等形的状态及色彩的强弱、轻重等性质差异关系,表现出相对稳定的视觉生理、心理感受。这种形式既有活泼、丰富、多变、自由、生动、有趣等特点,又有良好的平衡状态,因此,最能适应大多数人的审美要求,是选择配色的常用手法与方案。色彩的平衡还有上下平衡及前后均衡等,都要注意从一定的空间、立场、出发作好适当的布局调整。
(3)色彩不均衡色彩布局没有取得均衡的构成形式,称为色彩的不均衡。在对称轴左右或不下显示色彩的强弱、轻重、大小存在着明显的差异。表现出视觉心理及心理的不稳定性。由于它有奇特、新潮、极富运动感、趣味性足等特点,在一定的环境及方案中可大胆加以应用而被人们所接受和认可,称为"不对称美"。但若处理不当,极易产生倾斜、偏重、怪诞、不安定、不大方的感觉,一般认为是不美的。 色彩不均衡设计,一般有两种情况 ,一是形态本身具有对称性,而色彩布局不对称,如马戏团的半白半黑小丑装。另一种形态本身呈不对称状,如欧美的袒露单肩、半胸的夜礼服。再有上下不对称的手法。
2.色彩比例
色彩比例是指色彩组合设计中各部分局部与局部、局部与整体之间,长度、面积大小的比例关系。它随着形态的变化、位置空间变换的不同而产生,对于色彩设计方案的整体风格和美感起着决定性的作用。
常用的比例有等差数列、等比数列、费波那齐数列、贝尔数列、柏拉图矩形比、平方根矩形数列、黄金分割等。
(1)黄金比例 即1:1.618为其简约比数,实用中通常将色彩比例关系处理为2:3、3:5、5:8等序列。
(2)非黄金比例 色彩面积有大小、主次之分的配合,都被 认为是富有对比情趣而值得采用的。因为只有一方处于大面积优势地位,一方处于小面积从属状态时,才能形成 色调的明确倾向,表现出对比美的和谐感觉。
3.色彩节奏
即明显带有时间及运动的特 征,能感知有规律的反复出现的强 弱及长短变化,是秩序性形式美的一种。通过色彩的聚散、重叠、反复、转换等,在色彩的更动、回旋中形成节奏、韵律的美感。一般有三种形式。
(1)重复性节奏 通过色彩的点、线、面等单位形态的重复出现,体现秩序性美感。简单的节奏有较短时间周期和重复达到统一的特 征,事宜 机械和理性的美感。
(2)渐变怀节奏 将色彩按某种定向规律作循序推移系列变动,它相对淡化了"节拍"意识,有较长时间的周期特 征,形成反差明显、静中见动、高潮迭起的闪色效应。渐变性节奏有色相、明度、纯度、冷暖、补色、面积、综合等多种推移形式。
(3)多元性节奏 由多种简单重复性节奏组成,它们在运动中的急缓、强弱、行止、起伏也受到一定规律的约束,亦可称为较复杂的韵律性节奏。其特点是色彩运动感很强,层次非常丰富,形式起伏多变。但如处理、运用不当,易出现杂乱无章的"噪色"不良效果。
4.色彩呼应
亦称色彩关联。为使用一或相关平面、空间不同位置的色彩,相互之间有所联系避免孤立状态,采用"你中有我,我中有你"相互照应、相互依存、重复使用的手法,从而取得具有统一协调、情趣盎然的反复节奏美感。色彩呼应手法一般有两种:
(1)分散法将一种或几种色彩同时出现在作品画面的不同部位,使整体色调统一在某种格调中,如浅蓝、浅红、墨绿等色组合,浅色作大面积基调色,深色作小面积对比色,成为粉彩的高长调类型。此时,墨绿色最好不要仅在一处出现,相对集中以外,可适当在其他部位作些呼应,使其产生相互对照的势态。但色彩不亦过于分散,以免使画面出现平板、模糊、零乱、累赘之感。
(2)系列法 使一个或多个色彩同时出现在作品、产品的不同平面与空间、,组成系列设计,能产生协同,整体的感觉。
5.色彩重点
在组配色调过程中,有时为了改进整体设计单调、平淡、乏味的状况,增强活力感觉,通常在作品或产品某个部位设置强调、突出的色彩,以起到画龙点晴的作用。为了吸引观者的注意力,重点色 一般都应选择安排在画面中心或主要地位重点色彩的使用在适度和适量方面应注意如下几点:(1)重点色面积不宜过大,否则易与主调色发生冲突,抵消,而失去画面的整体统一感。面积过小,则易被四周的色彩所同化,不被人们注意而失去作用。只有恰当面积的重点色,才能为主调色作积极的配合和补充,使色调显得既统一又活泼,而彼此相得益彰。(2)重点色应选用比基调色更强烈或相对比的色彩。(3)重点色设置不宜过多,否则多重点既无重点,多中心的安排将成为过头设计,将会破坏主次有别、井然有序的效果,产生无序、
杂乱的弊端。(4)并非所有的作品都设置重点色彩。(5)重点色同时应注意与整体配色的平衡。

七.色彩感情
认识色彩除了客观方面还有主观的方面,即有关色彩的视觉心理基础理论知识。
<一>色彩视觉心理
不同波长色彩的光信息作用于人的视觉器管,通过视觉神经传入大脑后,经过思维,与以往的记忆及经验产生联想,从而形成一系列的色彩心理反应。
1.共同感受色觉 心理
(1)色彩的冷、暖感 色彩本身并无冷暖的温度差别,是视觉 色彩引起人们对冷暖感觉的心理联想。
暖色:人们见到红、红橙、橙、黄橙、红紫等色后,马上联想到太阳、火焰、热血等物像,产生温暖、热烈、危险等感觉。
冷色:见到蓝、蓝紫、蓝绿等色后,则很易联想到太空、冰雪、海洋等物像,产生寒冷、理智、平静等感觉。
色彩的冷暖感觉,不仅表现在固定的色相上,而且在比较中还会显示其相对的倾向性。如同样表现天空的霞光,用玫红画早霞那种清新而偏冷的色彩,感觉很恰当,而描绘晚霞则需要暖感强的大红了。但如与橙色对比,前面两色又都加强了寒感倾向。(这个示意图在最后贴。)
人们往往用不同的词汇表述色彩的冷暖感觉,暖色--阳光、不透明、刺激的、稠密、深的、近的、重的男性的、强性的、干的、感情的、方角的、直线型、扩大、稳定、热烈、活泼、开放等。冷色--阴影、透明、镇静的、稀薄的、淡的、远的、轻的、女性的、微弱的、湿的、理智的、圆滑、曲线型、缩小、流动、冷静、文雅、保守等。
中性色:绿色和紫色是中性色。黄绿、蓝、蓝绿等色,使人联想到草、树等植物,产生青春、生命、和平等感觉。紫、蓝紫等色使人联想到花卉、水晶等稀贵物品,故易产生高贵、神秘感感觉。至于黄色,一般被认为是暖色,因为它使人联想起阳光、光明等,但也有人视它为中性色,当然,同属黄色相,柠檬黄显然偏冷,而中黄则感觉偏暖。
(2)色彩的轻、重感 这主要与色彩的明度有关。明度高的色彩使人联想到蓝天、白云、彩霞及许多花卉还有棉花,羊毛等。产生轻柔、飘浮、上升、敏捷、灵活等感觉。明度低的色彩易使人联想钢铁,大理石等物品,产生沉重、稳定、降落等感觉。
(3)色彩的软、硬感其感觉主要也来自色彩的明度,但与纯度亦有一定的关系。明度越高感觉越软,明度越低则感觉越硬,但白色反而软感略改。明度高、纯底低的色彩有软感,中纯度的色也呈柔感,因为它们易使人联想起骆驼、狐狸、猫、狗等好多动物的皮毛,还有毛呢,绒织物等。高纯度和低纯度的色彩都呈硬感,如它们明度又低则硬感更明显。色相与色彩的软、硬感几乎无关。
(4)色彩的前、后感 由各种不同波长的色彩在人眼视网膜上的成像有前后,红、橙等光波长的色在后面成像,感觉比较迫近,蓝、紫等光波短的色则在外侧成像,在同样距离内感觉就比较后退。
实际上这是视错觉的一种现象,一般暖色、纯色、高明度色、强烈对比色、大面积色、集中色等有前进感觉,相反,冷色、浊色、低明度色、弱对比色、小面积色、分散色等有后退感觉。
(5)色彩的大、小感 由于色彩有前后的感觉,因而暖色、高明度色等有扩大、膨胀感,冷色、低明度色等有显小、收缩感。
(6)色彩的华丽、质朴感 色彩的三要素对华丽及质朴感都有影响,其中纯度关系最大。明度高、纯度高的色彩,丰富、强对比 色彩感觉华丽、辉煌。明度低、纯度低的色彩,单纯、弱对比的色彩感觉质朴、古雅。但无化何种色彩,如果带上光泽,都能获得华丽的效果。
(7)色彩的活泼、庄重感 暖色、高纯度色、丰富多彩色、强对比色感觉跳跃、活泼有朝气,冷色、低纯度色、低明度色感觉庄重、严肃。
(8)色彩的兴奋与沉静感 其影响最明显的是色相,红、橙、黄等鲜艳而明亮的色彩给人以兴奋感,蓝、蓝绿、蓝紫等色使人感到沉着、平静。绿和紫为中性色,没有这种感觉。纯度的关系也很大,高纯度色兴奋感,低纯度色沉静感。最后是明度,暖以系中高明度、高纯度的色彩呈兴奋感,低明度、低纯度的色彩呈沉静感。
2.色彩的心理联想
色彩的联想带有情绪性的表现。受到观察者年龄、性别、性格、文化、教养、职业、民族、宗教、生活环境、时代背景、生活经历等各方面因素的影响,。色彩的联想有具象和抽象两种:
(1)具象联想 人们看到某种色彩后,会联想到自然界、生活中某些相关的事物。(这个示意图在最后贴)
(2)抽象联想 人们看到某种色彩后,会联想到理智、高贵等某些抽象概念。(这个示意图在在前面的网址里有详细介绍。后面就不贴了。)
一般来说,儿童多具有具像 联想,成年人较多抽象联想。
<二>色彩性格
各种色彩都其独特的性格,简称色性。它们与人类的色彩生理、心理体验相联系,从而使客观存在的色彩仿佛有了复杂的性格。
(1)红色 红色的波长最长,穿透力强,感知度高。它易使人联想起太阳、火焰、热血、花卉等,感觉温暖、兴奋、活泼、热情、积极、希望、忠诚、健康、充实、饱满、幸福等向上的倾向,但有时也被认为是幼稚 、原始、暴力、危险、卑俗的象征。
红色历来是我国传统的喜庆色彩。
深红及带紫味的红给人感觉是庄严、稳重、而又热情的色彩、常见于欢迎贵宾的场合。含白的高明度粉红色,则有柔美、甜蜜、梦幻、愉快、幸福、温雅的感觉,几乎成为女性的专用色彩。
(2)橙色橙与红同属暖色,具有红与黄之间的色性,它使人联想起火焰、灯光、霞光、水果等物象,是最温暖、响亮的色彩。感觉活泼、华丽、辉煌、跃动、炽热、温情、甜蜜、愉快、幸福竺,但也有疑惑、嫉妒、伪诈等消极倾向性表情。含灰的橙成咖啡色,含白的橙成浅橙色,俗称血牙色,与橙色本身都是装中常用的甜美色彩也是众多消费者特别是女妇,儿童,青年喜爱的服装色彩。
(3)黄色黄色是所有色相中明度紧高的色彩,具有轻快、光辉、透明、活泼、光明、辉煌、希望、功名、健康等印象。但黄色过于明亮而显得刺眼,并且与他色相混即易失去其原貌,故也有轻薄、不稳定、变化无常、冷淡等不良含义。 含白的淡黄色感觉平 和、温柔,含大量淡灰的米色或本白则是很好的休闲自然色,
深黄色却另有一种高贵、庄严感。由于黄色极易使人想起许多水果的表皮,因此它能引起富有酸性的食欲感。 黄色还被用作安全色,因为这极易被人发现,如室外作业的工作服。
(4)绿色在大自然中,除了天空和江河、海洋、绿色所占的面积最大,草、叶植物,几乎到处可见,它象征生命、青春、和平、安详、新鲜等。绿色最适应人眼的注视,有消除疲劳、调节功能。黄绿带给人们春天的气息,颇受儿童及年轻人的欢迎。蓝绿、深绿是海洋、森林的色彩,有着深远、稳重、沉着、睿智等含义。含灰的绿、如土绿、橄榄绿、咸菜绿、墨绿等色彩,给人以成熟、老练、深沉的感觉,是人们广
泛选用及军、警规定的服色。
(5)蓝色 与红、橙色相反,是典型的寒色,表示沉静、冷淡、理智、高深、透明等含义,随着人类对太空事业的不断开发,它又有了象征高科技的强烈现代感。浅蓝色系明朗而富有青春朝气,为年轻人所钟爱,但也有不够成熟的感觉。深蓝色系沉着、稳定,为中年人普遍喜爱的色彩。其中略带暖味的群青色,充满着动人的深邃魅力,藏青则给人以大度、庄重印象。靛蓝、普蓝因在民间广泛应用,似乎成了民族特色的象征。当然,蓝色也有其另一面的性格,如刻板、冷漠、悲哀、恐惧等。
(6)紫色 具有神秘、高贵、优美、庄重、奢华行的气质,有时也感孤寂、消极。尤其是较暗或含深灰的紫,易给人以不祥、腐朽、死亡的印象。但含浅灰的红紫或蓝紫色,却有着类似太空、宇宙色彩的幽雅、神秘之时代感、为现代 生活所广泛采用。
(7)黑色黑色为无色相无纯度之色。往往给人感觉沉静、神秘、严肃、庄重、含蓄,另外,也易让人产生悲哀、恐怖、不祥、沉默、消亡、罪恶等消极印象。尽管如此,黑色的组合适应性却极广,无论什么色彩特别是鲜艳的纯色与其相配。都能取得赏心悦目的良好效果。但是不能大面积使用,否则,不但其魅力大大减弱,相反会产生压抑、阴沉的恐怖感。
(8)白色 白色给人印象中洁净、光明、纯真、清白、朴素、卫生、恬静等。在它的衬托下,其他色彩会显得更鲜丽、更明朗。多用白色还可能产生平淡无味的单调、空虚之感。
(9)灰色灰色是中性色,其突出的性格为柔和、细致、平稳、朴素、大方、它不像黑色与白色那样会明显影响其他的色彩。因此,作为背景色彩非常理想。任何色彩都可以和灰色相混合,略有色相感的含灰色能给人以高雅、细腻、含蓄、稳重、精致、文明而有素养的高档感觉。当然滥用灰色也易暴露其乏味、寂寞、忧郁、无激情、无兴趣的一面。
(10)土褐色 含一定灰色的中、低明度各种色彩,如土红、土绿、熟褐、生褐、土黄、咖啡、咸菜、古铜、驼绒、茶褐等色,性格都显得不太强烈,其亲和性易与其他色彩配合,特别是和鲜色相伴,效果更佳。 也使人想起金秋的收获季节,故均有成熟、谦让、丰富、随和之感。
(11)光泽色 除了金、银等贵金属色以外,所有色彩带上光泽后,都有其华美的特色。金色富丽堂皇,象征荣华富贵,名誉忠诚;银色雅致高贵、象征纯洁、信仰,比金色温和。它们与其他色彩都能配合。几乎达到"万能"的程度。小面积点缀,具有醒目、提神作用,大面积使用则会产生过于眩目负面影响,显得浮华而失去稳重感。如若巧妙使用、装饰得当、不但能起到画龙点晴作用,还可产生强烈的高科技现代美感。

No comments: