第二章 色彩的物理理論
第二節： 色彩的混合
一 色光加色法
（一）、色光三原色的確定
三原色的本質(zhì)是三原色具有獨立性，三原色中任何一色都不能用其余兩種色彩合成。另外，三原色具有最大的混合色域，其它色彩可由三原色按一定的比例混合出來(lái)，并且混合后得到的顏色數目最多。
在色彩感覺(jué)形成的過(guò)程中，光源色與光源、眼睛和大腦三個(gè)要素有關(guān)，因此對于色光三原色的選擇，涉及到光源的波長(cháng)及能量﹑人眼的光譜響應區間等因素。
從能量的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，色光混合是亮度的疊加，混合后的色光必然要亮于混合前的各個(gè)色光，只有明亮度低的色光作為原色才能混合出數目比較多的色彩，否則，用明亮度高的色光作為原色，其相加則更亮，這樣就永遠不能混合出那些明亮度低的色光。同時(shí)，三原色應具有獨立性，三原色不能集中在可見(jiàn)光光譜的某一段區域內，否則，不僅不能混合出其它區域的色光，而且所選的原色也可能由其它兩色混合得到，失去其獨立性，而不是真正的原色。
在白光的色散試驗中，我們可以觀(guān)察到紅、綠、藍三色比較均勻地分布在整個(gè)可見(jiàn)光譜上，而且占據較寬的區域。如果適當地轉動(dòng)三棱鏡，使光譜有寬變窄，就會(huì )發(fā)現：其中色光所占據的區域有所改變。在變窄的光譜上，紅（R）、綠（G）、藍（B）三色
光的顏色最顯著(zhù)，其余色光顏色逐漸減退，有的差不多已消失。得到的這三種色光的波長(cháng)范圍分別為：R（600~700nm），G（500~570nm），B（400~470nm）。在色彩學(xué)中，一般將整個(gè)可見(jiàn)光譜分成藍光區，綠光區和紅光區進(jìn)行研究。
當用紅光、綠光、藍光三色光進(jìn)行混合時(shí)，可分別得到黃光、青光和品紅光。品紅光是光譜上沒(méi)有的，我們稱(chēng)之為譜外色。如果我們將此三色光等比例混合，可得到白光；而將此三色光以不同比例混合，就可得到多種不同色光。
從人的視覺(jué)生理特性來(lái)看，人眼的視網(wǎng)膜上有三種感色視錐細胞--感紅細胞、感綠細胞、感藍細胞，這三種細胞分別對紅光、綠光、藍光敏感。當其中一種感色細胞受到較強的刺激，就會(huì )引起該感色細胞的興奮，則產(chǎn)生該色彩的感覺(jué)。人眼的三種感色細胞，具有合色的能力。當一復色光刺激人眼時(shí)，人眼感色細胞可將其分解為紅、綠、藍三種單色光，然后混合成一種顏色。正是由于這種合色能力，我們才能識別除紅、綠、藍三色之外的更大范圍的顏色。
綜上所述，我們可以確定：色光中存在三種最基本的色光，它們的顏色分別為紅色、綠色和藍色。這三種色光既是白光分解后得到的主要色光，又是混合色光的主要成分，并且能與人眼視網(wǎng)膜細胞的光譜響應區間相匹配，符合人眼的視覺(jué)生理效應。這三種色光以不同比例混合，幾乎可以得到自然界中的一切色光，混合色域最大；而且這三種色光具有獨立性，其中一種原色不能由另外的原色光混合而成，由此，我們稱(chēng)紅、綠、藍為色光三原色。為了統一認識，1931年國際照明委員會(huì )（CIE）規定了三原色的波長(cháng)λR=700.0nm,λG=546.1nm,λB=435.8nm。在色彩學(xué)研究中，為了便于定性分析，常將白光看成是由紅、綠、藍三原色等量相加而合成的。
（二）色光加色法
由兩種或兩種以上的色光相混合時(shí)，會(huì )同時(shí)或者在極短的時(shí)間內連續刺激人的視覺(jué)器官，使人產(chǎn)生一種新的色彩感覺(jué)。我們稱(chēng)這種色光混合為加色混合。這種由兩種以上色光相混合，呈現另一種色光的方法，稱(chēng)為色光加色法。
國際照明委員會(huì )（CIE）進(jìn)行顏色匹配試驗表明：當紅、綠、藍三原色的亮度比例為1.0000：4.5907：0.0601時(shí)，就能匹配出中性色的等能白光，盡管這時(shí)三原色的亮度值并不相等，但CIE卻把每一原色的亮度值作為一個(gè)單位看待，所以色光加色法中紅、綠、藍三原色光等比例混合得到白光。其表達式為（R）+（G）+（B）=（W）。紅光和綠光等比例混合得到黃光，即（R）+（G）=（Y）；紅光和藍光等比例混合得到品紅光，即（R）+（B）=（M）；綠光和藍光等比例混合得到青光，即（B）+（G）=（C），如圖2-7所示。如果不等比例混合，則會(huì )得到更加豐富的混合效果，如：黃綠、藍紫、青藍等。
圖2-7加色混色圖
從色光混合的能量角度分析，色光加色法的混色方程為：
式中：C為混合色光總量；（R）、（G）、（B）為三原色的單位量；a、b、g為三原色分量系數。此混色方程十分明確地表達了復色光中的三原色成分。
從人眼對色光物理刺激的生理反應角度分析，色光加色混合的數學(xué)形式為：
式中：C 為混合色覺(jué)；
為光譜三刺激值 。
自然界和現實(shí)生活中，存在很多色光混合加色現象。例如太陽(yáng)初升或將落時(shí)，一部分色光被較厚的大氣層反射到太空中，一部分色光穿透大氣層到地面，由于云層厚度及位置不同，人們有時(shí)可以看到透射的色光，有時(shí)可以看到部分透射和反射的混合色光，使天空出現了豐富的色彩變化。
（三）加色法實(shí)質(zhì)
加色法是色光與色光混合生成新色光的呈色方法。參加混合的每一種色光都具有一定的能量，這些具有不同能量的色光混合時(shí)，可以導致混合色光能量的變化。
色光直接混合時(shí)產(chǎn)生新色光的能量是參加混合的各色光的能量之和。如圖2-8所示，照射面積相同的兩種色光--紅光與綠光混合，混合后的面積依然與混合前單色光的面積相同，但光的能量卻增大了，所以導致了混合后色光亮度的增加。
（四）加色混合種類(lèi)
色光混合的實(shí)現方法主要分為兩類(lèi)：一類(lèi)是視覺(jué)器官外的混合，另一類(lèi)是視覺(jué)器官內的混合。
1、視覺(jué)器官外的加色混合
視覺(jué)器官外的加色混合是指色光在進(jìn)入人眼之前就已經(jīng)混合成新的色光。色光的直接匹配就是視覺(jué)器官外的加色混合。光譜上各種單色光形成白光，是最典型的視覺(jué)器官外的加色混合這種加色混合的特點(diǎn)是：在進(jìn)入人眼之前各色光的能量就已經(jīng)疊加在一起，混合色光中的各原色光對人眼的刺激是同時(shí)開(kāi)始的，是色光的同時(shí)混合。
2、視覺(jué)器官內的加色混合
視覺(jué)器官內的加色混合是指參加混合的各單色光，分別刺激人眼的三種感色細胞，使人產(chǎn)生新的綜合色彩感覺(jué)，它包括靜態(tài)混合與動(dòng)態(tài)混合。
（1）靜態(tài)混合
靜態(tài)混合是指各種顏色處于靜態(tài)時(shí)，反射的色光同時(shí)刺激人眼而產(chǎn)生的混合，如細小色點(diǎn)的并列與各單色細線(xiàn)的縱橫交錯，所形成的顏色混合，均屬靜態(tài)混合，各色反射光是同時(shí)刺激人眼的，也是色光的同時(shí)混合。細小色點(diǎn)并列的加色混合如圖2-9 a及彩圖2-9 b所示。
由于視銳度所限，人們不能將相隔太近，且面積又很小的色點(diǎn)或色線(xiàn)分辨開(kāi)來(lái)，而將它們視為一種混合色。圖2-9a是黃色點(diǎn)與青色點(diǎn)并列時(shí)的放大圖，黃色與青色的反射光同時(shí)刺激人眼的感色細胞，使人產(chǎn)生的色彩感覺(jué)既不是單純的黃色，也不是單純的青色，而是青色與黃色的混合色--綠色，這是由于色點(diǎn)相距太近，人眼的感色細胞無(wú)法區分開(kāi)，從而產(chǎn)生了綜合色覺(jué)。
圖2-9 a色光的靜態(tài)混合 彩圖2-9 b 空混構成
（2）動(dòng)態(tài)混合
動(dòng)態(tài)混合是指各種顏色處于動(dòng)態(tài)時(shí)，反射的色光在人眼中的混合，如彩色轉盤(pán)的快速轉動(dòng)，各種色塊的反射光不是同時(shí)在人眼中出現，而是一種色光消失，另一種色光出現，先后交替刺激人眼的感色細胞，由于人眼的視覺(jué)暫留現象，使人產(chǎn)生混合色覺(jué)。
人眼之所以能夠看清一個(gè)物體，乃是由于該物體在光的照射下，物體所反射或透射的光進(jìn)入人眼，刺激了視神經(jīng)，引起了視覺(jué)反應。當這個(gè)物體從眼前移開(kāi)，對人眼的刺激作用消失時(shí)，該物體的形狀和顏色不會(huì )隨著(zhù)物體移開(kāi)而立即消失，它在人眼還可以作一個(gè)短暫停留，時(shí)間大約為1/10秒。物體形狀及顏色在人眼中這個(gè)短暫時(shí)間的停留，就稱(chēng)為視覺(jué)暫留現象。正因為有了這種視覺(jué)暫留現象，人們才能欣賞到電影、電視的連續畫(huà)面。視覺(jué)暫留現象是視錯覺(jué)的一種表現。
人眼的視覺(jué)暫留現象是色光動(dòng)態(tài)混合呈色的生理基礎，如圖2-10所示的彩色轉盤(pán)。
在轉盤(pán)上以1：1的比例間隔均勻地涂上紅、綠兩種顏色?？焖俎D動(dòng)轉盤(pán)，可以看到轉盤(pán)上已不再是紅、綠兩種顏色，而是一個(gè)黃色。這是因為：當轉盤(pán)快速轉動(dòng)時(shí)，如果紅色反射光進(jìn)入人眼，就會(huì )刺激感紅細胞。當紅色轉過(guò)，綠色反射光進(jìn)入人眼，就刺激了感綠細胞。此時(shí)，感紅細胞所受刺激并沒(méi)有消失，它繼續停留1/10秒地時(shí)間。在這個(gè)瞬間，感紅細胞與感綠細胞同時(shí)興奮，就產(chǎn)生了綜合的黃色感覺(jué)。彩色轉盤(pán)轉動(dòng)地越快，這種混合就越徹底。
動(dòng)態(tài)混合是由參加混合的色光先后交替連續刺激人眼，因此又稱(chēng)為色光的先后混合。
圖2-10 色光動(dòng)態(tài)混合
通常情況下，人眼可以正確地觀(guān)察及判斷外界事物的狀態(tài)，如大小、形狀、顏色等，但如果商品包裝的顏色分布太雜，顏色面積太小或多種顏色的交替速度過(guò)快，人眼的分辨能力則受到影響，就會(huì )使所觀(guān)察到的顏色與實(shí)際有所差別。
（五）色光混合規律
1、色光連續變化規律
由兩種色光組成的混合色中，如果一種色光連續變化，混合色的外貌也連續變化?？梢酝ㄟ^(guò)色光的不等量混合實(shí)驗觀(guān)察到這種混合色的連續變化。紅光與綠光混合形成黃光，若綠光不變，改變紅光的強度使其逐漸減弱，可以看到混合色由黃變綠的各種過(guò)渡色彩，反之，若紅光不變，改變綠光的強度使其逐漸減弱，可以看到混合色由黃變紅的各種過(guò)渡色彩。
2、補色律
在色光混合實(shí)驗中可以看到：三原色光等量混合，可以得到白光。如果先將紅光與綠光混合得到黃光，黃光再與藍光混合，也可以得到白光。白光還可以由另外一些色光混合得到。如果兩種色光混合后得到白光，這兩種色光稱(chēng)為互補色光，這兩種顏色稱(chēng)為補色。
補色混合具有以下規律：每一個(gè)色光都有一個(gè)相應的補色光，某一色光與其補色光以適當比例混合，便產(chǎn)生白光，最基本的互補色有三對：紅-青，綠-品紅，藍-黃。
補色的一個(gè)重要性質(zhì)：一種色光照射到其補色的物體上，則被吸收。如用藍光照射黃色物體，則呈現黑色。如圖2-11 所示。
圖2-11 物體對補色光的吸收
利用這個(gè)道理，我們可以用某一色光的補色控制這一色光。如果控制綠色，可以通過(guò)調節品紅顏料層的濃度來(lái)控制其反射（透射）率，以達到合適的強度。
3、中間色律
中間色律的主要內容是：任何兩種非補色光混合，便產(chǎn)生中間色。其顏色取決于兩種色光的相對能量，其鮮艷程度取決于二者在色相順序上的遠近。
任何兩種非補色光混合，便產(chǎn)生中間色最典型的實(shí)例是三原色光兩兩等比例混合，可以得到它們的中間色：(R) + (G)= ( Y)；(G) + (B)= ( C)；(R)+ (B)= ( M)。其它非補色混合，都可以產(chǎn)生中間色。顏色環(huán)上的橙紅光與青綠光混合，產(chǎn)生的中間色的位置在橙紅光與青綠光的連線(xiàn)上。其顏色由橙紅光與青綠光的能量決定：若橙紅光的強度大，則中間色偏橙，反之則偏青綠色。 其鮮艷程度由相混合的兩色光在顏色環(huán)上的位置決定：此兩色光距離愈近，產(chǎn)生的中間色愈靠近顏色環(huán)邊線(xiàn)，就愈接近光譜色，因此，就愈鮮艷；反之，產(chǎn)生的中間色靠近中心白光，其鮮艷程度下降。
4、代替律
顏色外貌相同的光，不管它們的光譜成份是否一樣在色光混合中都具有相同的效果。凡是在視覺(jué)上相同的顏色都是等效的。即相似色混合后仍相似。
如果顏色光A=B、 C=D，那么： A+C=B+D
色光混合的代替規律表明：只要在感覺(jué)上顏色是相似的便可以相互代替，所得的視覺(jué)效果是同樣的。設A+B=C，如果沒(méi)有直接色光B，而X+Y=B，那么根據代替律，可以由A+X+Y=C來(lái)實(shí)現C。由代替律產(chǎn)生的混合色光與原來(lái)的混合色光在視覺(jué)上具有相同的效果。
色光混合的代替律是非常重要的規律。根據代替律，可以利用色光相加的方法產(chǎn)生或代替各種所需要的色光。色光的代替律，更加明確了同色異譜色的應用意義。
5、亮度相加律
由幾種色光混合組成的混合色的總亮度等于組成混合色的各種色光亮度的總和。這一定律叫作色光的亮度相加律。色光的亮度相加規律，體現了色光混合時(shí)的能量疊加關(guān)系，反映了色光加色法的實(shí)質(zhì)。
以上五個(gè)規律是色光混合的基本規律。從這些規律中可以看出：以各種比例的三原色光相混合，可以產(chǎn)生自然界中的各種色彩。熟悉了色光混合的基本規律，就可以大體知道一個(gè)比較復雜的色光，是由那幾個(gè)原色光組成的，或者幾個(gè)比較單純的色光混合起來(lái)，會(huì )形成什么樣的色光。這對于我們在包裝色彩的設計和彩色原稿的分析中，都有著(zhù)十分重要的意義。
二 色料減色法
〈一〉 色料三原色
在光的照耀下，各種物體都具有不同的顏色。其中很多物體的顏色是經(jīng)過(guò)色料的涂、染而具有的。凡是涂染后能夠使無(wú)色的物體呈色、有色物體改變顏色的物質(zhì)，均稱(chēng)為色料。色料可以是有機物質(zhì)，也可以是無(wú)機物質(zhì)。色料有染料與顏料之分。
色料和色光是截然不同的物質(zhì)，但是它們都具有眾多的顏色。在色光中，確定了紅、綠、藍三色光為最基本的原色光。在眾多的色料中，是否也存在幾種最基本的原色料，它們不能由其它色料混合而成，卻能調制出其它各種色料？通過(guò)色料混合實(shí)驗，人們發(fā)現：采用與色光三原色相同的紅、綠、藍三種色料混合，其混色色域范圍不如色光混合那樣寬廣。紅、綠、藍任意兩種色料等量混合，均能吸收絕大部分的輻射光而呈現具有某種色彩傾向的深色或黑色。從能量觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，色料混合，光能量減少，混合后的顏色必然暗于混合前的顏色。因此，明度低的色料調配不出明亮的顏色，只有明度高的色料作為原色才能混合出數目較多的顏色，得到較大的色域。
從色料混合實(shí)驗中，人們發(fā)現，能透過(guò)（或反射）光譜較寬波長(cháng)范圍的色料青、品紅、黃三色，能匹配出更多的色彩。在此實(shí)驗基礎上，人們進(jìn)一步明確：由青、品紅、黃三色料以不同比例相混合，得到的色域最大，而這三色料本身，卻不能用其余兩種原色料混合而成。因此，我們稱(chēng)青、品紅、黃三色為色料的三原色。
需要說(shuō)明的是，在包裝色彩設計和色彩復制中，有時(shí)會(huì )將色料三原色稱(chēng)為紅、黃、藍，而這里的紅是指品紅（洋紅），而藍是指青色（湖藍）。
〈二〉 色料減色法及其實(shí)質(zhì)
顏色是物體的化學(xué)結構所固有的光學(xué)特性。一切物體呈色都是通過(guò)對光的客觀(guān)反映而實(shí)現的。所謂"減色"，是指加入一種原色色料就會(huì )減去入射光中的一種原色色光（補色光）。因此，在色料混合時(shí)，從復色光中減去一種或幾種單色光，呈現另一種顏色的方法稱(chēng)為減色法。
a b
圖2-12
我們以色光照射理想濾色片為例來(lái)說(shuō)明。當一束白光照射品紅濾色片的情況，如圖2-12a所示。根據補色的性質(zhì)，品紅濾色片吸收了R、G、B三色中G，而將剩余R和B透射出來(lái)，從而呈現了品紅色。圖2-12b為青和品紅二原色色料等比例疊加的情況，當白光照射青、品紅濾色片時(shí)，青濾色片吸收了R，品紅濾色片吸收了G，最后只剩下了B，也就是說(shuō)，青色和品紅色色料等比例混合呈現出藍色，表達式為：（C）+（M）=（B）。同樣，青、黃二原色色料等比例混合得到綠色，即（C）+（Y）=（G）；品紅、黃二原色色料等量混合得到紅色，即（M）+（Y）=（R）；而青、品紅、黃三種原色色料等比例混合就得到黑色，即（C）+（M）+（Y）=（Bk）。三原色料等比例混合可由圖2-13表示。
圖2-13 減色混色圖
青、品紅、黃是色料中用來(lái)配制其它顏色的最基本的顏色，稱(chēng)之為原色或第一次色。間色是由兩種原色料混合而得到的，稱(chēng)為第二次色。對于紅色色料可以認為是黃色色料和品紅色料的混合，即（R）=（M）+（Y）；同理，綠色色料有（G）=（C）+（Y）；藍色色料有（B）=（C）+（M）。這樣在對間色呈色原理進(jìn)行分析時(shí)，色料的間色就可以用原色來(lái)表示。復色是由三種原色料混合而得到的顏色。
色料的呈色是由于色料選擇性地吸收了入射光中的補色成分，而將剩余的色光反射或透射到人眼中。減色法的實(shí)質(zhì)是色料對復色光中的某一單色光的選擇性吸收，而使入射光的能量減弱。由于色光能量下降，使混合色的明度降低。
（三）色料混合變化規律
1、三種原色的混合
三種原色料等比例混合，可以得到黑色，即：
式中，
表示色料混合后反射（透射）出的色光。
三種原色料不等量混合時(shí)，可以得到復色，其一般形式為：
式中：C減為混合色料；（Y）、（M）、（C）為色料三原色的單位量；a、b、g為三原色料份量系數。
通過(guò)混色方程，可以了解各種混合色中三原色料的比例關(guān)系，為正確調制顏料提供依據。
2、原色與間色混合
（1）互補色料
三原色料等比例混合可以得到黑色，即：（Y）+（M）+（C）=（Bk）。若先將黃色與品紅色混合得到其間色紅色，然后再與青色混合，上式可以寫(xiě)成：（R）+（C）=（Bk）。
象這樣兩種色料相混合成為黑色，我們稱(chēng)這兩種色料為互補色料，這兩種顏色稱(chēng)為互補色。其意義在于給青色補充一個(gè)紅色可以得到黑色；反之，給紅色補充一個(gè)青色亦成為黑色。除了紅、青兩色是一對互補色外，在色料中，品紅與綠，黃與藍也各是一對互補色。
由于三原色比例的多種變化，構成補色關(guān)系的顏色有很多并不僅限于以上幾對，只要兩種色料混合后形成黑色，就是一對互補色料。任何色料都有其對應的補色料。
色料混合中，補色的應用是十分廣泛的。如在繪畫(huà)中，畫(huà)面上某處色彩需要加暗時(shí)，并不一定要使用黑色，只要在該處涂以原色彩的補色即可。彩色印刷過(guò)程中，調用專(zhuān)用墨色時(shí)，應特別注意補色的使用。當調用較鮮艷的淺色時(shí)，如不恰當地加入了補色，則會(huì )使墨色變得灰暗。
（2） 間色與其非互補色的原色混合
間色與其互補色色料混合呈現黑色，而間色與非互補色的原色色料混合呈色現象則較為復雜。為了更好地解釋這一現象，假設1個(gè)單位厚度的原色色料能將1個(gè)單位的補色光完全吸收。以理想的紅濾色片和黃濾色片疊合為例，當1個(gè)單位的白光入射時(shí)，呈色過(guò)程如圖2-14所示，表達式如下：
① 1個(gè)單位厚的紅濾色片和1個(gè)單位厚的黃濾色片疊合：
{（Y）+（M）}+（Y）=2（Y）+（M）T（R） 紅色
② 1/2個(gè)單位厚的紅濾色片和1/2個(gè)單位厚的黃濾色片疊合：
{1/2（Y）+1/2（M）}+1/2（Y）=（Y）+1/2（M）T1/2（R）+1/2（Y） 紅黃
③ 1/4個(gè)單位厚的紅濾色片和1/4個(gè)單位厚的黃濾色片疊合：
{1/4（Y）+1/4（M）}+1/4（Y）=1/2（Y）+1/4（M）T1/4（R）+1/4（Y）+1/2（W）淡紅黃
間色與非互補色的原色混合，隨著(zhù)濃度的不同，不僅明度和飽和度發(fā)生變化，而且色相也產(chǎn)生了變化?；旌仙蠞舛龋ê穸龋┐髸r(shí)，呈現出間色的色相；當濃度減小時(shí)，變?yōu)殚g色和原色的混合色相。
（3）間色與間色混合
兩種間色色料混合，隨著(zhù)色料的濃度的不同，呈現的色彩出現了很大的變化。將理想紅濾色片和綠濾色片疊合在一起，當1個(gè)單位的白光入射時(shí)，隨著(zhù)濾色片厚度的變化，會(huì )呈現出不同的顏色。呈色過(guò)程如圖2-15所示，表達式如下：
① 1個(gè)單位的紅濾色片和1個(gè)單位的綠濾色片疊合：
{（Y）+（M）}+{（Y）+（C）}=2（Y）+（M）+（C）
（BK） 黑色
② 1/2個(gè)單位厚的紅濾色片和1/2個(gè)單位厚的綠濾色片疊合：
{1/2(Y)+1/2(M)}+{1/2(Y)+1/2(C)}=(Y)+1/2(M)+1/2(C)
1/2（Y） 黃色
③ 1/4個(gè)單位厚的紅濾色片和1/4個(gè)單位厚的綠濾色片疊合：
{1/4（Y）+1/4(M)}+{1/4(Y)+1/4(C)}=1/2(Y)+1/4(M)+1/4(C)
1/4（Y）+1/2（W） 淡黃色
間色色料混合顏色較深，當色料濃度（厚度）較大時(shí)呈現黑色，飽和度為0，隨著(zhù)濃度（厚度）的減小，逐漸呈現出色彩、明度變大，飽和度迅速增加，達到一定程度后逐漸減小。
這種間色混合現象，常出現于光源亮度改變的情況下，對于某一間色混合色樣（顏料層厚度不變），當照明光源的亮度改變時(shí)，同樣會(huì )出現色相、明度和飽和度的變化，這對印刷色彩的再現及包裝色彩的設計具有一定的指導意義。
以上是復色的幾種基本混合方法。此外還有原色與復色、間色與復色、原色與黑色的混合方法，均可以得到新的復色。無(wú)論那種混合方法，實(shí)質(zhì)上都是三原色料等比例或不等比例的混合。由此，可以進(jìn)一步證明：三原色料可以混合出現各種顏色，這是繪畫(huà)或印刷中，用少數幾種色料調制出各種色彩的理論依據。
三 加色法與減色法的關(guān)系
加色法與減色法都是針對色光而言，加色法指的是色光相加，減色法指的是色光被減弱。
加色法與減色法又是迥然不同的兩種呈色方法。加色法是色光混合呈色的方法。色光混合后，不僅色彩與參加混合的各色光不同，同時(shí)亮度也增加了；減色法是色料混合呈色的方法。色料混合后，不僅形成新的顏色，同時(shí)亮度也降低了。加色法是兩種以上的色光同時(shí)刺激人的視神經(jīng)而引起的色效應；而減色法是指從白光或其它復色光中減某些色光而得到另一種色光刺激的色效應。從互補關(guān)系來(lái)看，有三對互補色： R-C；G-M；B-Y。在色光加色法中，互補色相加得到白色；在色料減色法中，互補色相加得到黑色。
色光三原色是紅（R）、綠（G）、藍（B），色料三原色是青（C）、品紅（M）、黃（Y）。人眼看到的永遠是色光，色料三原色的確定與三原色光有著(zhù)必然的聯(lián)系。在對人眼的視覺(jué)研究中表明，視網(wǎng)膜上的中央窩內，有三種感色細胞，即感紅、感綠、感藍視錐細胞。自然界的各種色彩，可以認為是這三種視錐細胞受到不同刺激所產(chǎn)生的反映，因此，我們只要有效地控制進(jìn)入人眼的三原色光的刺激量，也就相對控制了自然界各種物質(zhì)的表面顏色。在色光相加混合中，通過(guò)紅、綠、藍三原色光能混合出較多的顏色，有最大的色域，為此我們選擇青色來(lái)控制紅光，青色是紅色的補色它能最有效地控制（吸收）紅光；同理，選擇綠色的補色品紅來(lái)控制綠光；選擇藍色的補色黃色來(lái)控制藍光。因為青、品紅、黃通過(guò)改變自身的厚度（或濃度），能夠很容易的改變對紅、綠、藍三原色光的吸收量，以完成控制進(jìn)入人眼的三原色光的數量。
利用青、品紅、黃對反射光進(jìn)行控制，實(shí)際上是利用它們從照明光源的光譜中選擇性吸收某些光譜的顏色，以剩余光譜色光完成相加混色作用，同時(shí)也是對色光三原色紅、綠、藍的選擇和認定。色光三原色紅、綠、藍和色料三原色青、品紅、黃是統一的，具有共同的本質(zhì)，是一個(gè)事物的兩個(gè)方面。它們都能得到較大的色域是必然的，因為照射到人眼的是色光。
色光加色法與色料減色法的聯(lián)系與區別，見(jiàn)表2-3。
四、設計軟件中三原色的明度關(guān)系
在CorelDRAW 9.0（或Photoshop）中，我們給出RGB值便可觀(guān)察到L
a
b
值（圖2-16），結果見(jiàn)表2-4。
圖2-16黃色的心理明度 圖2-17色相環(huán)中色彩的明度
從表2-4 心理明度L
值的大小可以看出在設計軟件中色彩的明度順序是：白、黃、青、綠、品紅、紅、藍、黑。RGB模式為加色法模式，色光混合亮度增加，RGB的值相加數值越大色彩越明亮。CMY模式為減色法模式，色料混合光能量減小，CMY的值相加數值越大色彩越深暗。
從組成的六色色相環(huán)（圖2-17）中可以看出，加色法模式中，紅、綠、藍為色光三原色明亮度較低，混合后明亮度增大，得到明亮度相對較高的黃光、青光和品紅光；減色法模式中，青、品紅、黃為色料的三原色明度較高，混合后光能量減小，得到明度相對較低的紅色、綠色和藍色。在六色色相環(huán)中，紅、綠、藍在其區域內明度最低，青、品紅、黃在其區域內明度最高。
第二章 色彩的物理理論
第三節彩色物體
一 、物體對光的透射、吸收和反射
在我們周?chē)?，每一種物體都呈現一定的顏色。這些顏色是由于光作用于物體才產(chǎn)生的。如果沒(méi)有光，我們就無(wú)法看到任何物體的顏色。因此，有光的存在，才有物體顏色的體現。
從顏色角度來(lái)看，所有物體可以分成兩類(lèi)：一類(lèi)是能向周?chē)臻g輻射光能量的自發(fā)光體，即光源。其顏色決定于它所發(fā)出光的光譜成份；另一類(lèi)是不發(fā)光體，其本身不能輻射光能量，但能不同程度地吸收、反射或透射投射其上的光能量而呈現顏色。這里，我們主要討論不發(fā)光體顏色的形成問(wèn)題。
無(wú)論哪一種物體，只要受到外來(lái)光波的照射，光就會(huì )和組成物體的物質(zhì)微粒發(fā)生作用。由于組成物質(zhì)的分子和分子間的結構不同，使入射的光分成幾個(gè)部分：一部分被物體吸收，一部分被物體反射，再一部分穿透物體，繼續傳播（圖2-18）。圖中
為入射光通量；
為透射光通量；
為反射光通量；
為物體吸收的光通量。
（一）、透射
透射是入射光經(jīng)過(guò)折射穿過(guò)物體后的出射現象。被透射的物體為透明體或半透明體，如玻璃，濾色片等。若透明體是無(wú)色的，除少數光被反射外，大多數光均透過(guò)物體。為了表示透明體透過(guò)光的程度，通常用入射光通量
（見(jiàn)圖2-18）與透過(guò)后的光通量
之比τ來(lái)表征物體的透光性質(zhì)，τ稱(chēng)為光透射率。
圖2-18
表示為
從色彩的觀(guān)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，每一個(gè)透明體都能夠用光譜透射率分布曲線(xiàn)來(lái)描述，此光譜透射率分布曲線(xiàn)為一相對值分布。所謂光譜透射率定義為從物體透射出的波長(cháng)λ的光通量
與入射于物體上的波長(cháng)λ的光通量
之比。表示為
通常在測量透射樣品的光譜透射率時(shí)，還應以與樣品相同厚度的空氣層或參比液作為標準進(jìn)行比較測量。
（二）、吸收
物體對光的吸收有兩種形式：如果物體對入射白光中所有波長(cháng)的光都等量吸收，稱(chēng)為非選擇性吸收。例如白光通過(guò)灰色濾色片時(shí)，一部分白光被等量吸收，使白光能量減弱而變暗。如果物體對入射光中某些色光比其它波長(cháng)的色光吸收程度大，或者對某些色光根本不吸收，這種不等量地吸收入射光稱(chēng)為選擇性吸收。例如白光通過(guò)黃色濾色片時(shí)，藍光被吸收，其余色光均可透過(guò)。
物體表面的物質(zhì)之所以能吸收一定波長(cháng)的光，這是由物質(zhì)的化學(xué)結構所決定的?？梢?jiàn)光的頻率為
不同物體由于其分子和原子結構不同，就具有不同的本征頻率，因此，當入射光照射在物體上，某一光波的頻率與物體的本征頻率相匹配時(shí)，物體就吸收這一波長(cháng)（頻率）光的輻射能，使電子的能級躍遷到高能級的軌道上，這就是光吸收。
在光的照射下，光粒子與物質(zhì)的微粒作用，這些物質(zhì)吸收某些波長(cháng)的光粒子，而不吸收另外一些波長(cháng)的光粒子，使得不同物質(zhì)具有不同的顏色。例如，油墨的顏色是顏料的分子結構所決定的。分子結構的某些基團吸收某種波長(cháng)的光，而不吸收另外波長(cháng)的光，從而使人覺(jué)得好像這一物質(zhì)"發(fā)出顏色"似的，因此把這些基團稱(chēng)為"發(fā)色基團"。例如，無(wú)機顏料結構中有發(fā)色團，如鉻酸鹽顏料是
（重鉻酸根），呈黃色；氧化鐵顏料的發(fā)色團是
呈紅色；鐵藍顏料的發(fā)色團是
呈藍色。這些不同的分子結構對光波有選擇性的吸收，反射出不同波長(cháng)的光。
表面覆蓋了涂料的物體 ，對于不透明的涂料來(lái)說(shuō)，顏料顆粒反射回的光還受到顏料連結料性質(zhì)的影響；如果涂料是透明的，物體的顏色不僅取決于涂料的顏色，還很大程度上決定于涂料層下物體的顏色。
白光投射到非選擇性吸收物體上時(shí)，各種波長(cháng)的光被吸收的程度一樣，所以，從物體上反射或透射出來(lái)的光譜成份不變，即這類(lèi)物體對于各種波長(cháng)的光的吸收是均等的，產(chǎn)生消色的效果。
光照射到非選擇性吸收的物體上，反射或透射出來(lái)的光與入射光的強度相比，有不同程度的減少。反射率不到10%的非選擇性吸收的物體的顏色稱(chēng)為黑色。反射率在75%以上的非選擇性吸收的物體的顏色稱(chēng)為白色。非選擇性吸收的物體對白光反射率的大小標志著(zhù)物體的黑白的程度。
（三）、反射
這里所說(shuō)的反射是指選擇反射，非透明體受到光照射后，由于其表面分子結構差異而形成選擇性吸收，從而將可見(jiàn)光譜中某一部分波長(cháng)的輻射能吸收了，而將剩余的色光反射出來(lái)，這種物體稱(chēng)為非透過(guò)體或反射體。
圖2-19（A）表示了入射光通量
與反射光通量
。不透明體反射光的程度，可用光反射率ρ來(lái)表示。光反射率可以定義為"被物體表面反射的光通量
與入射到物體表面的光通量
之比。"可表示為
從色彩的觀(guān)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，每一個(gè)反射物體對光的反射效應，能夠以光譜反射率分布曲線(xiàn)來(lái)描述。光譜反射率
定義為"在波長(cháng)λ的光照射下，樣品表面反射的光通量
與入射光通量
之比。表示為
對圖2-19（A）,若用光譜反射率來(lái)分析，則可以說(shuō)在入射白光光譜中，藍色光和綠色光部分被吸收，
值接近于零；只有紅色光部分的輻射能被反射，具有較大的
值，故該物體表面呈紅色。圖2-19（B）是該物體表面的光譜反射率分布曲線(xiàn)，習慣上稱(chēng)為分光反射曲線(xiàn)或簡(jiǎn)稱(chēng)分光曲線(xiàn)。分光反射曲線(xiàn)可以精確地描述物體的顏色，對色彩的定量描述有重要意義。
圖 2-19
物體對光的反射有三種形式，理想鏡面的全反射，粗糙表面的漫反射，及半光澤表面的吸收反射。
理想的鏡面能夠反射全部的入射光，但以鏡面反射角的方向定向反射（圖2-20a）。完全漫反射體朝各個(gè)方向反射光的亮度是相等的（圖2-20b）。
實(shí)際生活中絕大多數彩色物體表面，既不是理想鏡面，也不是完全漫反射體,而是居二者之中，稱(chēng)為半光澤表面。這種性質(zhì)可以用變角光度計測量其表面反射率因數的分布狀況，從而得到圖2-21所示的分布曲線(xiàn)。圖中從測試樣中心到曲線(xiàn)的半徑距離，表示在該方向上反射率因數的大??；曲線(xiàn)a是一個(gè)半圓，表示完全漫反射體的反射率因數分布；曲線(xiàn)b是半光澤表面反射率因數分布，這表示在鏡面反射方向有較強的反射能力。
對于印刷用紙，其表面應屬于半光澤表面，圖2-22所示是兩種紙張，入射角為45°，觀(guān)察者在0o位置，圖2-22（a）是涂料紙，圖2-22（b）是非涂料紙。
圖 2-20
圖2-21
圖2-22
在彩色印品中，通常是將透明油墨印在紙張上，當入射光以45°照射在印刷墨層表面上時(shí)，大約有4%的入射光在墨層表面被反射，稱(chēng)為首層表面反射光；若印刷墨層表面光澤較強，則這4%的首層表面反射光作定向反射，因此不易進(jìn)入人的眼睛；其余入射光穿過(guò)油墨層，經(jīng)過(guò)油墨的選擇性吸收后，再透射出來(lái)，這就是我們觀(guān)察到的主色光。如圖2-23（a）所示。如果印刷表面粗糙，則這4%的首層表面反射光，將朝各個(gè)方面作漫反射，如圖2-23（b）所示，此時(shí)我們觀(guān)察到的色光，就是主色光與首層表面反射光的混合光。因為這里有白光的摻和，就降低了主色光的飽和度。所以，同一種油墨印刷在不同的紙上，如果提高印刷表面光澤度，就可以使觀(guān)察到的色光中，減少首層表面反射的白光，從而提高了色彩的飽和度，促使顏色鮮艷。
圖2-23
二、物體呈色機理及影響因素
（一）、物體色
物體對光的選擇性吸收是物體呈色的主要原因。我們說(shuō)"花是紅色的"，是因為它吸收了白色光中400～500nm的藍色光和500～600nm的綠色光，僅僅反射了600～700nm的紅色光?；ū旧頉](méi)有色彩，光才是色彩的源泉。如果紅色表面用綠光來(lái)照射，那么就呈現黑色，因為綠光波長(cháng)的輻射能被全部吸收了，它不包含可反射的紅光波長(cháng)?？梢?jiàn)，物體在不同的光譜組成的光的照射下，會(huì )呈現出不同的色彩。所以，"色彩"并不是物質(zhì)本身的物理性實(shí)體，只有光波波長(cháng)才是物理性現實(shí)存在，物體的固有性質(zhì)只是它對可見(jiàn)光譜中某些波段吸收或反射的能力。從這個(gè)意義上講，世界上一切物體本身都是無(wú)色的，只是由于它們對光譜中不同波長(cháng)的光的選擇性吸收，才決定了它的顏色。無(wú)光則無(wú)色，是光賦予了自然界豐富多彩的顏色。
顯然，物體顏色是受光源的光譜組成（光源光譜能量分布）所決定的，所以物體的顏色可以這樣解釋?zhuān)涸撐矬w本身不發(fā)光，而是從被照射的光里選擇性吸收了一部分光譜波長(cháng)的色光，而反射（或透過(guò)）剩余的色光，我們所看到的色彩是剩余的色光，這就是物體的顏色，簡(jiǎn)稱(chēng)物體色。
（二）、固有色
長(cháng)期以來(lái)，人們習慣于在日光下辨認物體的顏色。人們對物體呈現的顏色記憶和稱(chēng)呼隨著(zhù)歷史的發(fā)展而固定下來(lái)。因此，我們把物體在標準日光下的顏色，稱(chēng)為固有色。
自然界中的一切物體都有其固有的本征頻率，對入射的白光都有固定的選擇吸收特性，也就具有固定的反射率和透射率。因此人們在標準日光下看到的物體顏色是穩定的。固有色給人的印象最深刻，形成了記憶，又稱(chēng)為記憶色。
（三）、光源色對物體顏色的影響
光源所呈現的顏色為光源色。各種光源都有其特定的光譜能量分布，可以發(fā)出不同顏色的色光。光源色是影響物體顏色的重要因素。光源色的變化，勢必影響物體的顏色。由于光源自身結構和傳播空間的影響，使光源色時(shí)常在變化著(zhù)。表現在以下幾方面：
1、亮度的變化
自然光源受氣候條件的影響，時(shí)刻發(fā)生亮度的變化，很不穩定。如晴天和陰天的太陽(yáng)光強度相差很大。人造光源比自然光源穩定，但也有亮度的變化。例如白熾燈，亮度增大時(shí)，顏色趨向于白；亮度減弱時(shí)，顏色趨向于紅。光源的亮度變化對物體顏色有直接的影響。物體的固有色在入射光亮度適中的時(shí)候表現最充分。太亮的強光會(huì )使固有色變淺，太暗則會(huì )使固有色灰暗乃至消失。
2、距離的變化
光源與觀(guān)察者距離的變化，會(huì )使光源色發(fā)生改變。如白熾燈光，隨著(zhù)距離的推遠，其顏色由黃逐漸向橙、橙紅、紅色變化。
3、傳播媒質(zhì)的變化
光傳播媒質(zhì)的變化也會(huì )改變光源色。由于大氣厚度不斷改變，太陽(yáng)光的顏色也時(shí)刻在變化著(zhù)。早晨、傍晚太陽(yáng)光投射角度為15°左右，陽(yáng)光要穿透較厚的大氣層才能到達地面，由于光的散射，使光譜中紅、橙光透過(guò)較多，此時(shí)光源色為橙紅色；白天太陽(yáng)光投射角度為60°～90°，太陽(yáng)光的散射作用比較均勻，透到地面的光源色為白色。
物體表面的色彩與光源的光譜成份有極大的關(guān)系。用于照明的光源色往往是極復雜的?？赡苁菃紊?，也可能是復色光。就復色光而言，其光譜成份也可能不相同。物體對入射光的吸收、反射、透射的光學(xué)特性雖然不受光源的影響，但當光源的光譜成份發(fā)生變化時(shí)，必然影響到物體的反射或透射光的光譜成份，從而使物體的表面顏色隨著(zhù)光源色的變化而變化。消色物體在彩色光源的照射下，會(huì )呈現彩色。白色物體，在紅光照射下呈現紅色；在紅光和藍光的同時(shí)照射下呈現品紅色。彩色物體在特定光源照射下，會(huì )呈現消色。例如，在白光下為綠色的物體，在暗室的紅燈照射下就幾乎成為黑色的物體了，因為綠色物體只反射綠光，而紅燈中沒(méi)有綠光的成份，物體表面在紅光照射下不能反射出綠色的光來(lái)，紅光又都被吸收了，因此顯出黑色，如圖2-24所示。
圖2-24 同一物體在不同光源下呈現不同顏色
同理，在自然光或接近日光光譜的人造光源下觀(guān)察一張黃色的印樣，能很清楚地看出墨色深淺和層次的傳遞情況。因為在標準照明條件下，黃色的圖文容易與白紙區分開(kāi)。如果在普通白熾燈下觀(guān)察這張印樣，白紙上的黃墨層就看不太清楚了，很難判別油墨的深淺和層次的好壞。這是因為白熾燈的光譜中藍色成份較缺乏，而使燈光偏黃，在這樣的燈光照明下，黃色圖文和白色紙張不容易分清，因此，圖文的深淺，層次很難看清。
光源色對物體色的影響主要表現在物體的光亮部位。不同的光源色對物體色彩變化的影響程度各不相同，大致以紅光最強﹑白光次之﹑再次為綠、藍、青、紫等。
4、環(huán)境色對物體顏色的影響
一般地講，物體的固有色是不變的。但是任何物體若放在其它有色物體中間，必然會(huì )受到周?chē)徑矬w的顏色（即環(huán)境色）的影響。
環(huán)境色對物體色的影響在物體的暗部表現得比較明顯。環(huán)境色對物體的顏色的影響取決于環(huán)境色的強弱，鄰近物體與被觀(guān)視物體的距離，被觀(guān)視物體表面粗糙程度和顏色等性質(zhì)。一般地說(shuō)，鄰近物體與被觀(guān)視物體靠得越近，被觀(guān)視物體表面越光滑，反射光線(xiàn)越強，則環(huán)境對被觀(guān)視物體的顏色所施加的影響也越大。反之，與鄰近物體距離越遠，表面越粗糙，顏色越淺，物體受環(huán)境色的影響越小。
環(huán)境對顏色的影響還有另一種形式，如圖2-25所示，中央的小方塊都具有同樣的灰度，但由于受到周?chē)念伾挠绊?，使人對每一塊色塊有的不同感受。因此，如果不把觀(guān)視條件確定下來(lái)，無(wú)法把同一色塊的物理性質(zhì)和它所引起的視覺(jué)感受統一起來(lái)的。為此國際標準照明委員會(huì )（CIE）推薦了一套標準觀(guān)視條件。
圖2-25 背景對顏色的影響
綜上所述，物體的基本顏色特征是固有色，但由于光源色與環(huán)境色的影響使物體表面的色彩豐富多變。在特定的光源與環(huán)境下物體呈現的顏色稱(chēng)為條件色。每一物體的顏色都是物體的固有色與條件色的綜合體現。
一般說(shuō)來(lái)，物體的固有色很容易確認，而條件色卻很復雜，一幅好的藝術(shù)作品，恰恰是通過(guò)條件色來(lái)充分體現其復雜的空間關(guān)系的。因此，包裝設計和色彩復制工作者，應更好地掌握條件色的變化規律，才能更真實(shí)、更準確地作好包裝色彩的設計和復制工作。
