模块一 色彩与图案设计

项目一 认识色彩

［学习目标］

1.熟悉光源色对物体颜色的影响。

2.熟悉色彩的属性。

3.掌握色彩的混合方法。

4.了解计算机测色配色系统。

［任务引入］

观察不同光照条件下的光源颜色变化对纹织物颜色的影响。

［任务分析］

物体对照射到其表面的色光具有选择性吸收、反射或透射作用，使物体呈现出不同的颜色。纺织产品在不同的光源色条件影响下呈现出不同的色彩。将纺织产品放在标准光源对色灯箱中，并以45°左右角度观察、判断纺织产品的颜色，可避免因光源色及其强弱和观察角度的不同而引起物体的颜色变化，提高对色的辨别准确性。

［知识精讲］

人类社会发展的漫长岁月，与色彩和图案有着千丝万缕的联系。早在远古时期，人类在解决了最低生活资料需求之后，色彩和图案的运用便成为装饰、美化生活的一种重要手段。随着现代经济、科学、文化艺术等的高度发展，社会物质财富的日益丰富，色彩和图案应用不仅成为人们物质生活和精神生活的一种享受，而且对发展生产也起到了不可忽视的作用。

色彩是人的视觉器官对物体反射可见光的一种感觉。人的视觉器官对色彩的视觉过程可简单描述为：光线照射在物体上，物体对光产生吸收与反射作用；被物体反射出来的光进入人的眼睛，经过视神经传递到大脑，人的大脑就形成了对物体的色彩与形状的信息。

产生色彩感觉必不可少的三个基本条件为：光线、物体和视觉，其中任何一个条件的变化都会引起色彩感觉的改变。因此，色彩可用一个简单的公式来描述：

色彩=光源×物体的光学特性×人类的色视觉

一、光和光源

光具有波的性质，在自然科学中有时也称为光波，光波也是一种电磁波。电磁波包括宇宙射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波及交流电波等，它们具有各不相同的波长。人眼所能看到的光的波长在380～780nm之间，这一波长范围内的电磁波叫作可见光谱，或叫做光。其余波长的电磁波都是人眼所看不见的，称为不可见光。波长长于780nm的电磁波叫红外线，短于380nm的电磁波叫紫外线。

1.日光

通常，我们见到的日光是白色的。白光通过三棱镜分解成七种色光，这一现象叫做色散。色散现象在自然界中经常可以见到，夏天雨过天晴，空气中悬浮着许多小水珠，这些小水珠起着三棱镜的作用，使阳光色散，形成美丽的彩虹。由三棱镜分解出红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种不同波长的色光。这些不同波长的色光对人眼的刺激作用，产生各不相同的色彩感觉。在这七种色光中，每一特定波长的色光都不能再单独分解，这些具有特定波长的光叫作单色光。日光是由不同波长的可见光复合而成的，故称为复合光。

2.光源

能发出一定波长范围电磁波的物体称为光源，通常所说的光源是指能发出可见光的发光体。光源可分为自然光源和人工光源，太阳是主要的自然光源，灯光与火光为人工光源，激光器发出的激光也属于人工光源。不同的光源具有不同的色光，如太阳光发白，白炽灯光偏黄，荧光灯偏蓝等，这种色光称之为光源色。受光源色的影响，人们在不同的光源下观察同一物体时，该物体的颜色就会有一定的差异。为了能准确地观察颜色，国际照明委员会（CIE）规定了标准光源，主要用于纺织、印染、印刷等要求识别颜色的场所。

3.色光三原色

三原色，又称为三基色，是用以调配其他色彩的基本色。三原色中的任意一色都不能由另外两种原色混合组成，这三种独立的色称之为三原色，而将三原色按一定的比例混合可以调配出其他色彩。

图1-1 光的三原色与三间色示意图

光谱的色相很多。在物理学中，光谱中最明显的色相是红、橙、黄、绿、蓝、紫六种色光。将红、绿、蓝三种色光以不同的比例可以复合成光谱中的各种色光，所以称为色光三原色。色光混合时亮度增强，所以又称加色三原色，即参加混合的色光愈多，被增强的光线愈多，就愈接近白光。而品红、黄、青则是色光三原色的间色光。

国际照明委员会（CIE）规定，色光三原色为特定波长的单色光，其波长分别为：红（R）λ=700nm，绿（G）λ=546.1nm，蓝（B）λ=435.8nm。如将色光三原色重叠，则出现白光，如图1-1所示。在计算机测色配色系统中采用的就是色光三原色。

二、物体的颜色

色光是发光体引起的视觉反应。在日常生活中，许多物体不是发光体，在受到发光体的照射后，反射光进入人眼，人眼产生了色彩感觉，如红花、绿玻璃、黄塑料布、彩色广告等。

1.物体的光谱特性

物体对照射到其表面的色光有选择性吸收、反射或透射作用，使物体呈现出不同的颜色，物体的这种特性被称为物体的光谱特性。自然界的物体对色光都具有选择性吸收、反射或透射等现象，其颜色就取决于该物体对不同波长色光的吸收、反射或透射情况。例如：当某物体只反射黄色光而吸收了其他色光时，该物体表面看上去呈黄色；另一物体只反射绿光，而其他色光都被吸收，则该物体表面呈绿色。物体的这种对可见光谱中各种波长的光有选择性吸收的现象，被称为选择性吸收。当物体选择性吸收可见光谱的部分色光，反射出其余部分色光时，该物体呈现出不同的色彩。因此，不透明物体的颜色是由它所反射的色光决定的。当某物体将可见光谱中各波长的光均匀地吸收一部分，反射出剩余部分时，则该物体呈灰色。物体的这种对可见光谱中各波长的光做等比例吸收的现象被称为非选择性吸收。物体进行非选择性吸收时，根据物体对光线反射程度的不同，物体呈现出白、黑、不同深浅的灰等无彩色。当物体对所照射光线的反射率为70%以上时，该物体呈白色；如反射率在10%～70%之间时为不同深浅的灰色；而当反射率小于10%时则呈黑色。透明物体的颜色是由它所透过和吸收的色光决定的。绿色的玻璃只能透过绿光而吸收了其他色光，透明的白玻璃几乎能透过所有色光，黑玻璃几乎能吸收所有色光。

2.光源色对物体颜色的影响

同一物体对色光的吸收与反射能力是固定不变的，但该物体的表面色则会随着光源色的不同而发生变化。日常生活中，人眼在观察同一物体时，会受到光源色的影响，如一块白布几乎能反射所有色光，在日光照射下呈现白色，在红光照射下会呈现红色，在绿光下呈绿色，在蓝光下又变成蓝色。以上事例说明，相同的物体在不同的光源下会出现不同的表面色。因此，光源色是影响物体表面色的重要因素。

自古以来，人类已适应在日光下观察物体，故习惯将日光下的物体色称为该物体的“真实颜色”。在不同的光源下，人们所看到的物体颜色与在日光下所看到的颜色是不同的，有可能加强或减弱，甚至会失去原来的色相感。如红光下的红色会更红，而红光下的绿色会变得近似于黑色；白炽灯下的物体带黄，日光灯下的物体偏青。这一切使人感觉到物体失去了“真实颜色”。

光源色对物体色彩的影响叫演色性。纺织产品与其他物体一样，在不同的光源色条件影响下演示出不同的色彩。一般来说，纺织产品色彩的演色性直接受到人工光源与自然光源两方面的影响。

（1）日光的演色性。受地球上不同季节和不同地理环境的影响，日光的演色性是不同的。夏季的日光强烈，冬季的日光温暖；人们在大海边、草原上和沙漠中所感受到的日光光源色也是不一样的。即使在同一地区，由于时间的不同和空间方向的不同，日光也呈现不同的演色性，早晚的日光偏黄，中午的日光偏白；在日光下的同一物体迎光面颜色偏暖，背光面会带有不同程度的灰色。在这些不同的日光光源条件下，纺织产品同样能演示出各种不同的色彩倾向。

（2）普通白炽灯的演色性。普通白炽灯的色光为低纯度橙黄色的暖色光。在这种偏黄的灯光下，红色会变成含有黄色味的红，黄色变成更亮的黄，橙色变得更艳亮，绿色变成暗浊的黄绿色，青色变成灰青暗色，紫色变成暗紫、近黑色等。

（3）日光灯的演色性。常用的白色荧光灯一般色光偏冷、带蓝色。在这种灯光下观察物体的颜色时，红色、橙色系列的色彩（包括赭、褐色类）色相没有什么变化，但明度、纯度会降低；黄色系列的色彩中柠檬黄会带有青色味，土黄类的色彩纯度会变低；青色和绿色系列的色彩，色相不受太大影响，但色彩的冷感变得更冷；紫色系列的色彩在色相上会发生一些变化，失去一部分红色味，蓝色会有所加重。

（4）彩色灯光的演色性。彩色灯光在日常生活中是最常见的，彩色灯光的演色性比其他光源的演色性更强，变化性更大。一般当物体的色彩与灯光色相同或相近时，在光照下颜色会更鲜艳，而物体的颜色与灯光色互为补色时，物体的颜色会变暗。

此外，光源色的光照强度及照射角度也会对物体的颜色产生影响。强光下的物体色会变得淡而亮；弱光下的物体色会变得暗淡模糊。在迎光面、侧光面和背光面观察同一物体的颜色也有所不同。只有在适合的光照强度光线下用适当的角度观察物体时，物体的颜色最清晰、最真实。

物体的表面结构也会影响到物体色彩。如果物体表面粗糙，对光的反射没有规律，会使物体色彩显得暗一些；如果物体表面光滑，对光线反射有规律，色彩就会亮且鲜艳。

依靠目测判断纺织产品的颜色时，要将被检测品放在标准光源对色灯箱底板中部位置呈45°左右角度的灰板上，观察者视线与被检测品垂直进行观察对色，即观察角度以45°光源，90°视线为宜，这样可避免因光源色及其强弱和观察角度的不同而引起物体的颜色变化，提高对色的准确性。在没有标准光源对色灯箱时，要在北窗的自然光下进行纺织产品颜色的鉴别，因为北向自然光受季节、天气和其他条件变化的影响最小。

3.涂料与染料

纺织、印染行业所用的涂料和染料是根据各种物质对色光的吸收和反射能力不同而制成的。有些涂料和染料是天然的植物性或矿物性物质，但大量的涂料和染料是人工制造的化学合成物质。涂料与染料都能反射日光中的某一色光、吸收其他所有色光而形成某一色相。涂料是可以溶于油、树脂之中的微细的彩色粉末。染料比涂料纯净，能溶于水或其他介质以制成溶液或分散液，具有一定的透明感。

三、色彩的分类

自然界中五光十色、千变万化的色彩可分为无彩色系和有彩色系两大类。

1.无彩色系

无彩色系包括黑色、白色以及各种深浅不同的灰色系列。由白渐变到浅灰、中灰、深灰直到黑色，在色度学上称为黑白系列。黑白系列用一条垂直轴表示，上端为白，下端为黑，中间是一系列过渡的灰色。无彩色系没有色相与纯度（两者都是零），而只有明度的变化。色彩的明度可用黑白度来表示，越接近白色，明度越高；越接近黑色，明度越低。

2.有彩色系

有彩色系包括可见光谱中的全部色彩，如红、橙、黄、绿、青、蓝、紫色以及由这七种色变化而来、深浅浓淡各不相同的色彩。

四、色彩的属性

1.色彩三要素

有彩色系的颜色具有三个基本特性：色相、明度和纯度，在色彩学上也称为色彩三要素。

（1）色相。色相是色彩的最大特征，能够比较确切地表示各种色彩相貌的名称，如鲜红、米黄、湖蓝、竹绿等。即便是同一类色，也能分为几种色相，如红色可以分为大红、紫红、玫瑰红、铁锈红等。从光学物理上讲，色相由光波波长的长短所决定，如红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等。标准色相一般是以色相环上的纯色为准。

（2）明度。明度是指色彩的明亮程度，明度也称亮度、深浅度。各种有色物体因其反射光量不同，会产生颜色的明暗不同。当物体吸收的光线越少，反射的光线越多时，看起来就比较明亮，即明度较高。反之明度较低。

色彩的明度有两种情况，一是同一色相有不同明度，同一色相加白混合可以提高明度，加黑混合可以降低明度，加上不同比例的黑色或白色混合后能产生各种不同的明暗层次；二是各种色相有不同明度，每一种纯色都有与其相应的明度。纯黄色明度为最高，纯紫色明度为最低，纯红、纯绿、纯蓝色为中间明度。

（3）纯度。纯度是指色彩的纯净程度，即色彩含有某种单色光的纯净程度。纯净程度越高，色彩越纯；反之，色彩纯度越低。在不同的场合，纯度又称彩度、饱和度、鲜艳度、含灰度等。可见光谱中的各种单色光为极限纯度，是最纯的颜色。当一种色彩加入黑、白或其他颜色时，纯度就产生变化。加入其他色越多，纯度越低。

色相、明度和纯度是有彩色系中不可分割的三个基本特征，色相决定了色的质，明度和纯度都是量的变化。三要素中任何一个要素的改变都将影响原有色彩的面貌，在认识色彩和应用色彩时，必须同时考虑这三个因素。

2.色调

色调是指色彩外观的重要特征与基本倾向。色调由色彩的色相、明度、纯度三要素决定。

从色相方面来分，有红色调、黄色调、绿色调、蓝色调等。

从色彩的明度来分，有明色调、灰色调、暗色调等。把明度与色相结合起来，又有对比强烈色调（包括色相强对比）、柔和色调（明度与色相差都较小）、明快色调（明度较高的类似色为主的配色）等。

从色彩的纯度来分，有清色调（纯色加白或加黑）、浊色调（纯色加灰）。把纯度与明度结合起来，又可分明清色调、中清色调、暗清色调。

色调还常以色彩给人的冷暖感觉来分，有冷色调和暖色调。色彩倾向于青色者为冷色调，倾向于黄色者为暖色调。

3.色料三原色

颜料或染料中的品红、柠檬黄和湖蓝称为色料三原色。色料三原色按不同比例混合后，因其对各种色光的吸收和反射程度不同，可以合成各种色彩。参加混合的色料愈多，被吸收的光线愈多，被反射出的光线愈少，就愈接近黑色，所以也称减色三原色，如图1-2所示。色光三原色和色料三原色是有区别的：色光三原色是红、绿、蓝（蓝紫色），色料三原色是红（品红）、黄（柠檬黄）、青（湖蓝）。

4.补色

在物理学中，将两种相加后呈白光的色光以及两种混合成灰黑色的色料，称为一对互补色。色料的补色关系与色光是不同的，互为补色的色光相混得白光，如红光与青光相加产生白色，绿光与品红光相加亦产生白光；互为补色的色料相混却得灰黑色，如色料中的品红色与绿色相混出现灰黑色，黄色与蓝紫色相混亦产生灰黑色。互为补色的色料在色相环上一般处于直径两端的位置上，如图1-3所示。

图1-2 色料三原色

图1-3 色彩的互补关系

在纺织品印染加工中，运用补色原理来提高或减弱产品的色彩鲜艳度具有十分重要的意义。在调配颜色时，如果要保持其原有的鲜艳度，就必须避免加入带有补色关系的染料。反之，如果为了适当减弱某一颜色的鲜艳度，不妨调入微量的具有补色关系的染料。当需要消除某一颜色的偏色光时，也可运用补色原理加以调节。

五、色彩的混合

色彩的混合包括色光的混合和色料的混合两大类，混合方法有加色混合、减色混合和空间混合三种。

1.加色混合

加色混合是色光的混合。把两束或两束以上颜色的光混合在一起，会产生与这些光的颜色不同的另一个颜色，即加色混合是把色光叠加起来的混色方法。从物理光学实验中可以得出：红、绿、蓝三种色光是三原色光，非其他色光所能混合而成，而将这三种色光以不同的比例混合，几乎可以混配成自然界中所有的颜色。从图1-1中可以得出：

红光+绿光=黄光

红光+蓝光=品红光

绿光+蓝光=青光

红光+绿光+蓝光=白光

如果改变三原色光的混合比例，还能得到其他不同的颜色，如红光与绿光按不同比例混合可得到橙、黄、黄绿等色光；红光与蓝光按不同比例混合可得到品红、红紫、紫红等色光；蓝光与绿光按不同比例混合可得到绿蓝、青、青绿等色光；将蓝光、绿光和红光按不同比例混合还可以得到更多的色光。

加色混合由于是色光的混合，随着不同色光混合量的增加，色光的明度也逐渐加强。当全色光混合时呈现白光，即用色光三原色相加后可得白光。

2.减色混合

减色混合是指把两个或两个以上的有色物体叠加在一起而产生与各有色物体不同的颜色。减色混合的特点刚好与加色混合相反，即参加混合的色彩成分越多，混合出的新色彩明度就越低。各种颜料或各种染料的混合属于减色混合，两种或两种以上有色透明物体的重叠也属于减色混合。

（1）颜料或染料的混合。前面曾经提到，有色物体之所以能显色，是因为物体能对色光进行选择性地吸收与反射，“吸收”即减去的意思。在光源不变的情况下，两种或两种以上的色料混合后，相当于白光减去各种色料的吸收光，剩余的反射光就成为混合后的色料色彩。混合后的新颜色，增加了对色光的吸收能力，而反射能力降低。故色料在混合后色彩的明度、纯度都降低，色相也发生变化。参加混合的色料种类越多，白光被减去的吸收光也越多，相应的反射光就越少，最后呈近似黑灰的色彩。

用颜料的三原色作减色混合可得到：

品红+黄=红（白光-绿光-蓝光）

青+黄=绿（白光-红光-蓝光）

青+品红=蓝（白光-红光-绿光）

品红+黄+青=黑（白光-绿光-蓝光-红光）

根据减色混合原理，品红、黄和青按不同比例进行混合，从理论上讲可以配出所有颜色。因此，品红、黄、青被称为是颜料的三原色，在色彩学上称第一次色；如果把两种不同的原色相混，所得的色彩称第二次色，也称间色；如果将间色与原色相混或间色与间色相混，则称第三次色，也称复色，如图1-4所示。

图1-4 色料的混合

（2）有色透明物体的重叠。有色透明物体的透过光也可给人带来色彩感觉。当两种或两种以上有色透明物体相重叠时得到的新色称之为叠色，叠色的特点是有色透明物体重叠一次，可透过的光亮就减少一次，透明度会明显下降，得出新色的明度必然变暗，因此也属于减色混合的范围。

减色混合原理只是为颜色的混合提供了一个规律，在实际应用中，仅用三原色调配一切颜色是难以办到的。这是因为颜料三原色的纯度不高，使用纯度不高的颜料混合，当然也缩小了混色的范围。绘画、印刷、纺织品染色及印花主要应用减色混合原理。

3.空间混合

空间混合亦称中性混合，是各种颜色的反射光快速先后刺激或同时刺激人眼，从而达到反射色光在视网膜上的混色效果。空间混合方法有两种：一种是旋转混合，即将两种或两种以上不同的颜色涂在圆盘上，通过圆盘的快速旋转，混合出新的颜色；另一种是并列混合，即把不同色彩的点或线相交并置，在一定的视觉距离之外，也能产生近似圆盘旋转的色彩混合效果，如图1-5所示。

图1-5 空间混合

空间混合与加色混合的原理一致，也是色光传入人眼后在视网膜信息传递过程中形成的色彩混合效果，主要区别是加色混合为发光体的色光混合，而空间混合为反射光的混合。空间混合与加色混合虽然有相同之处，但是颜料毕竟不是发光体，而且纯度和明度都很低。加色混合后的混合色，其明度是参加混合色光的明度总和，比混合色的任一色都亮，而旋转混合与并列混合的明度等于参加混合反射光的明度平均值。在混合过程与混合结果中，既不加光也不减光，所以这种色彩混合法又称中性混合。

空间混合有下列规律。

（1）互为补色关系的色彩按一定比例进行空间混合，可得到无彩色系的灰和有彩色系的灰。如红与青绿的混合，可得到红灰、灰、绿灰。

（2）非补色关系的色彩进行空间混合，产生二色的中间色。如红与青按不同比例混合，可得到红紫、紫、青紫。

（3）有彩色系的色与无彩色系的色进行空间混合，也产生二色的中间色。如红与灰的混合，可得到不同纯度的红灰；红与白的混合，可得到不同明度的浅红。

色彩并置产生空间混合是有条件的：其一，混合色应该是细点、细线，同时要成密集状，点线越细越密，混合的效果越明显；其二，色彩并置产生空间混合效果与视觉距离有关，必须在一定的视觉距离之外，才能产生混合，距离越远，混合效果越明显。空间混合中的并列混合在生活中的应用很多，如彩色印刷、绘画、纺织品设计以及其他实用美术设计。

六、计算机测色配色系统

人眼是一种原始的测色仪器，经过训练，人眼可具有敏锐地识别微小色差的能力。长期以来，人们应用目视方法判别颜色，控制产品的颜色质量。但是目视方法带有强烈的主观性，并会受到颜色适应、人眼光谱响应差异等因素的影响。所以目视方法不适合对颜色做定量分析。

计算机测色配色系统由硬件和软件两部分组成，图1-6所示为计算机测色配色系统的硬件组成部分：光谱仪和计算机。光谱光度仪即是进行颜色测量最重要的一类仪器。使用光谱光度仪测量物体颜色时，先将标准光源照射到被测物体上，然后测出该物体反射光的波长及数量，再通过计算机软件将其转换为数字来表述颜色。如前所述，当照射到物体上的光源不同时，该物体的反射光是不同的，因此该系统针对颜色的测量和计算，规定了几种标准光源。

图1-6 计算机测色配色系统的硬件组成部分

随着计算机技术及外部设备的快速发展，采用计算机进行颜色再现的技术已经非常成熟。凡是与着色有关的行业，如染料、颜料制造业、塑料着色加工、涂料、纺织、印染、油墨、印刷等行业均可采用此技术。

［任务实施］

实验观察光源对纹织物颜色的影响。

思考与练习

1.叙述几种色的混合方法及特点，并联系日常生活分别举例。

2.什么是色光三原色？什么是色彩三要素？

3.色调可分为哪些类型？

4.什么是色料三原色？

5.什么是加色混合？什么是减色混合？

6.什么是间色和复色？

7.空间混合有哪些规律？

8.色彩对比有哪些规律？