[工程科技]色彩學(xué)第1章 光與色覺ppt課件

1、第一章第一章 光與色覺光與色覺第一節(jié)第一節(jié) 光的顏色特性光的顏色特性1 光與色覺光與色覺第一節(jié)第一節(jié) 光的顏色特性光的顏色特性色與光的關(guān)系色與光的關(guān)系光的本質(zhì)光的本質(zhì)相對光譜能量分布相對光譜能量分布色光加色法色光加色法1. 色與光的關(guān)系色與光的關(guān)系n顏色是自然界客觀存在的一種物理景象，是光線作用與物體后所產(chǎn)生的不同吸收、反射或透射的結(jié)果。n顏色是人對眼睛視網(wǎng)膜接納到的光作出反響,在大腦中產(chǎn)生的某種覺得。n眾所周知,我們所見到的大部分物體是不發(fā)光的,假設(shè)在黑暗的夜里,或者說是在沒有光照的條件下,這些物體是不能被人們看見的,更不能夠知道它們各是什么顏色。 人們之所以能看見顏色,是由于來自發(fā)光光源,

2、如太陽、電燈光、燭光、火光等;或是發(fā)光光源的反射光,即發(fā)光光源照射在非發(fā)光物體上所反射的光,如月亮、建筑墻面、地面等,再散射到被察看物體上所致。由此可見,光和色是分不開的,光是色的先決條件,反映到人們視覺中的顏色其實是一種光色覺得。n色覺簡單來講就是顏色覺得，是人的顏色視覺特性。色覺是受大腦支配的一種覺得機(jī)能，是人類認(rèn)識顏色和區(qū)分顏色的才干。顏色是與人的覺得外界的刺激和人的知覺記憶、聯(lián)想、對比聯(lián)絡(luò)在一同的。顏色覺得總是存在于顏色知覺之中，很少有孤立的顏色覺得存在。所以說色覺并不是客觀存在的，它不僅與物體本身的顏色特性有關(guān)，而且還受時間、空間、周圍環(huán)境的影響。 n一個正常色覺必需同時具備4個條件

3、時才干實現(xiàn)n1、光源。顏色是光作用與物體后的結(jié)果，沒有光就沒有顏色。n2、物體。n3、眼睛。n4 、大腦。具有功能正常的視覺器官和大腦，這樣我們才干有正確分析，正確辨色的才干。2. 光的本質(zhì)光的本質(zhì)光的定義光的定義 眾所周知，宇宙之間存在著電磁波，迄今為止發(fā)現(xiàn)的最短的電磁波是10-12nm，最長的波長是108nm，nm表示納米，1納米=10-9m 。電磁波的分布及命名如以下圖所示：n光是能量的一種方式,是一種電磁輻射能。我們?nèi)庋鬯芸吹墓饩€稱為可見光?？梢姽獾恼穹笮‘a(chǎn)生明暗的變化,光波的長短產(chǎn)生光色的區(qū)別。n光波長在380780納米之間的為可見光,即用三棱鏡分解太陽光構(gòu)成的光譜,紅色光的波長

4、最長,紫色光的波長最短,相應(yīng)地在顏色中,紅色傳送的訊息最遠(yuǎn),而紫色傳送的訊息最近。因此波長在380納米以外,可使人體皮膚變黑的光線稱之為紫外線,波長在780納米以外,能產(chǎn)生熱量的光線稱之為紅外線。另外,在不可見光中還有可以透過物體(金屬除外)的X光線、迦瑪線、有輻射作用的電磁波等其他射線,這些都是肉眼看不見的光,要經(jīng)過儀器才干觀測。 可見光譜光的性質(zhì)n1、光的動搖性。光以橫波的方式進(jìn)展傳播，其速度是每秒30萬千米。光具有繞射、折射、反射、散射等動搖性n2、光的量子性，由普朗克提出。光是以c速度運(yùn)動的粒子流，稱為光子，看上去是光，實踐上是由一組一組的光子組成的，每一個光子都有一定的能量，其公式為

5、：Ehn 式中h是一個常數(shù)，為普朗克恒量6.62410-27爾格秒。n 表示光的頻率=c/ n c表示光速，為3108m/sec，表示波長。n 那么公式為：Ehc，稱普朗克光量子能量公式。n波長越短，頻率就越高，光子的能量就越大，紫外線波長短，紅外線波長長，所以紫外線的能量比紅外線的能量要大。光的色散光的色散n我們生活在一個五光十色、顏色繽紛的世界中, 各種物體、煙火、彩色電視的畫面、天空和落日等都呈現(xiàn)出不同的顏色, 光怎樣會有不同的顏色呢?n在可見光譜范圍內(nèi)，不同波長的輻射能引起人的不同顏色覺得，這在1666年英國科學(xué)家牛頓的三棱鏡分析日光實驗中已得到證明。n牛頓發(fā)現(xiàn)，當(dāng)太陽光經(jīng)過一個三棱鏡

6、后再投射到一塊白色的屏幕上時，白色的太陽光變成有如雨后彩虹一樣的光帶。光帶顏色的變化是逐漸過渡的，但有些部分的變化顯著，顏色差別較大，由上而下呈紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)和紫七色陳列見右上圖n反過來，假設(shè)在光線分散的途中加一塊凸透鏡,使分散的光線集中,集中的一點又成為白色光。 棱鏡白光光的色散表示圖n日光中含有不同波長的輻射能，當(dāng)他們混合在一同并同時刺激人眼時，構(gòu)成白色的覺得，而當(dāng)白色的日光經(jīng)過三棱鏡時，因日光種不同波長光的折射系數(shù)不同，折射后投射在白屏幕上的位置也不同，從而構(gòu)成色光帶。n這種白光被分解成各種色光的景象稱為“色散。n白光色散后按波長順序陳列而成的彩色光帶稱為“可見光譜。n圖中色散光

7、譜的位置分開了白光投射方向而偏向棱鏡的底側(cè)。其中，紫色折射系數(shù)最大，偏離最大；紅色折射系數(shù)最小，偏離最小。n色散光譜中，每一種顏色只需一種波長。這種只含有一種波長而不能再分解的光稱為“單色光，也稱為“光譜色。也可以讓三棱鏡折射出來的一種顏色的光再經(jīng)過三棱鏡,它不能再發(fā)生色散,稱這種色光單色光。n由單色光混合而成的光稱為“復(fù)合光。白光就是一種復(fù)色光，大自然中的太陽光、火光，以及人造光源熒光燈等發(fā)出的光都是復(fù)合光。n一個顏色的光可以是單色光，也可以是復(fù)合光。 太陽光譜中波長與光色的關(guān)系光色光色波長（波長（nm）主波長主波長紅紅780-630780-630700700橙橙630-600630-600

8、620620黃黃600-570600-570580580綠綠570-500570-500550550青青500-470500-470500500藍(lán)藍(lán)470-420470-420470470紫紫420-380420-3804204203. 3. 相對光譜能量分布相對光譜能量分布光源光闌透鏡棱鏡光源透鏡光闌光闌分光輻射度計原理圖光譜密度光譜密度spectral concentration:在以波長在以波長 為中心的微小波長范圍內(nèi)的輻射能與該波長為中心的微小波長范圍內(nèi)的輻射能與該波長的寬度之比。的寬度之比。/)(nmWddcc光譜密度表示了單位波長區(qū)間內(nèi)輻射能的大小。光譜分布spectral dis

9、tribution:光譜密度與波長之間的關(guān)系。n光譜功率能量分布：指光源的光光譜功率能量分布：指光源的光譜輻射功率能量按波長的分布。譜輻射功率能量按波長的分布。n絕對光譜功率分布曲線：以波長為橫絕對光譜功率分布曲線：以波長為橫坐標(biāo)而以光源輻射的各種波長光能量坐標(biāo)而以光源輻射的各種波長光能量絕對值為縱坐標(biāo)所作的曲線。絕對值為縱坐標(biāo)所作的曲線。n相對光譜功率分布曲線：令光譜分布相對光譜功率分布曲線：令光譜分布能量的最大值為能量的最大值為“1 1，將光源輻射光，將光源輻射光譜的其他各種波長的能量與之比較，譜的其他各種波長的能量與之比較，作歸一化處置以后，使輻射功率僅在作歸一化處置以后，使輻射功率僅在

10、規(guī)定的范圍內(nèi)變化。規(guī)定的范圍內(nèi)變化。n相對光譜功率分布：用恣意值表示的相對光譜功率分布：用恣意值表示的光譜功率分布光譜功率分布n光源的相對光譜輻射功率能量決光源的相對光譜輻射功率能量決議了光源的顏色特性或者說光源顏色議了光源的顏色特性或者說光源顏色特性取決于在發(fā)出的光線中不同波長特性取決于在發(fā)出的光線中不同波長的相對能量比例。的相對能量比例。 白熾燈的相對光譜功率分布曲線延續(xù)光譜相對輻射分布曲線線狀光譜相對輻射分布曲線n 知道了光源的相對光譜能量分布，就知道了光源的顏色特性。反過來說，光源的顏色特性，取決于在發(fā)出的光線中，不同波長上的相對能量比例。n 白熾燈光熒光燈光日光紅寶石激光400500

11、6007008040140S()160波長nm相對能量等能白光 S() = C(常數(shù))4.色光加色法色光加色法n光的三原色光的三原色 n光加色混合光加色混合 n色光加色法的類型色光加色法的類型 n色光混合規(guī)律色光混合規(guī)律色光混合色光混合色光三原色色光三原色(三原色確實定三原色確實定)n色光三原色 n據(jù)牛頓的散色實驗，白光經(jīng)過一個三棱鏡時會構(gòu)成赤、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫的色譜帶，這闡明白光是一種復(fù)合光，可以被分解。n1.從物理刺激方面，三種色，藍(lán)、綠、紅在光譜中波長范圍最寬，最鮮明，最突出 n2.另一方面，由于顏色的構(gòu)成與人眼有關(guān)，根據(jù)解剖學(xué)知道人眼的視網(wǎng)膜上存在3種分別對藍(lán)、綠、紅產(chǎn)生覺得的視

12、神經(jīng)，當(dāng)上面的3種光線進(jìn)入人眼后，視神經(jīng)遭到刺激而覺得到了色，這也就是說，人眼所看到的顏色都與藍(lán)、綠、紅3種光線有關(guān)。n3.實驗證明，自然界幾乎一切的顏色都可以根據(jù)藍(lán)、綠、紅3種成分的不同比例來再現(xiàn)。所以在顏色學(xué)上，我們把藍(lán)、綠、紅稱為色光三原色。n利用這三種波長的光就可合成自然界中的一切顏色，也就是說，物體的不同顏色只是包括了不同比例的藍(lán)、綠、紅三種光的合成。這就是色光加色法。色光混合色光混合色光三原色色光三原色n兩種或兩種以上的色光相互混合時，可以獲得另外一種色光的方法，人們稱之為色光加色法。n當(dāng)三原色光藍(lán)、綠、紅相等量兩兩進(jìn)展混合時，可以分別得到亮度較高的青C、品紅M、黃Y，當(dāng)藍(lán)、綠、紅

13、三者等量相加時便得到了白色W，其顏色方程如下：BG=C、 B R=M、GR=Y、BGR=W。n在上面的各個顏色合成方程中，只需改動其中任何一種原色光的比例便可得到自然界中的一切顏色。n印刷上就是充分利用色光三原色的特性，利用三種分別只能經(jīng)過藍(lán)、綠、紅三色光的濾色片以實現(xiàn)對原稿上一切顏色的分解。色光混合色光混合三原色的波長和色相三原色的波長和色相 n1光譜中波段范圍n紅：600700nmn綠：500600nmn藍(lán)：400470nmn2CIE制定了色光三原色的色相和波長n紅 R 700nm 系大紅色，帶有微黃n綠 G 546.1nm 鮮綠色，不帶任何其他顏色傾向n藍(lán) B 435.8nm 略帶紅色，

14、俗稱藍(lán)紫色n3亮度比例nR:G:B=1:4.5907:0.0601光加色混合光加色混合1定義：由兩種以上的色光混合呈現(xiàn)另一種色光的效應(yīng)。2色光加色法的本質(zhì)由光源發(fā)出的不同色光直接混合時，混合色的光通量等于各組成色的光通量之和，滿足亮度相加定律，混合后的亮度比混合前的每一色光的亮度還亮，所以色光相加，能量相加，越加越亮。3色光混合規(guī)律 (1)等量混合R+G=Y R+B=M G+B=C R+G+B=W+=+=+=+=+光加色混合光加色混合 (2)不等量混合 紅與綠可得橙、黃、黃綠 紅與藍(lán)可得品紅、紅紫 藍(lán)與綠可得綠藍(lán)、青、青綠光 (3)互補(bǔ)色：凡兩種色光相加，呈現(xiàn)白色光對這兩種色光互為補(bǔ)色 R+C

15、=W G+M=W B+Y=W+=+=+=色光加色法的類型視覺器官外混合n色光加色的成色景象是各種不同色光在人們視覺器官中同時產(chǎn)生興奮而產(chǎn)生的色覺。n1視覺器官外混合色光直接混合n1定義：在光源發(fā)射光波過程中的直接混合呈色景象，稱為景象，稱為“色光直接混合。n2特點：在進(jìn)入人眼之前各色光說曾經(jīng)加在一同，所以又稱為“視覺器官以外的色光混合。n3色光直接混合會引起亮度的添加，混合后顏色的亮度是原來各色光的亮度之和。色光加色法的類型色光加色法的類型視覺器官內(nèi)的加色視覺器官內(nèi)的加色混合混合n2視覺器官內(nèi)的加色混合色光間接混合n1定義：指參與混合的各單色光在人們視覺器官中同時產(chǎn)生興奮而產(chǎn)生色覺。n2靜態(tài)混

16、合n 定義：處于靜態(tài)下兩種以上并列顏色反射的色光，同時作用于人眼產(chǎn)生綜合色光的過程，由于這種色光混合受空間間隔影響，所以也稱為“空間混合。n 條件：不同色點的面積要很小色點與色點的間隔很近，色點的面積雖然較大，但察看的間隔要遠(yuǎn)。n即只需在小視角的情況下才干產(chǎn)生色的空間混合。色光加色法的類型視覺器官內(nèi)的加色混合n3 動態(tài)混合n 定義：由兩種以上色光迅速交替地作用于人的視覺器官從而產(chǎn)生綜合色覺的過程也稱為色的相繼混合。n 原理：以人眼的視覺暫留景象為根底。n視覺暫留：當(dāng)看到物體消逝后，它的外形和顏色仍會在視網(wǎng)膜上堅持1/10秒時間的景象n例：麥克斯韋色盤 動畫片。 色光加色法的類型視覺器官內(nèi)的加色

17、混合n4 靜態(tài)混合與動態(tài)混合比較n 在視覺器官內(nèi)進(jìn)展色光混合的成色景象只能察看到各色塊的平均明度。n 主要區(qū)別：不同色光對于人眼的刺激方式與刺激時間不同n 靜態(tài)混合是處于靜態(tài)的色光反射到人眼內(nèi)，幾種色光同時作用于人的視網(wǎng)膜。而動態(tài)混合那么是處于運(yùn)動形狀的幾種色光先后并延續(xù)刺激人的眼睛，從而使人產(chǎn)生綜合色覺。 第一章第一章 光與色覺光與色覺第二節(jié)第二節(jié) 物體的光譜特性物體的光譜特性第二節(jié) 物體的光譜特性 1. 透射 i )()()(i光譜透射率（比）i光透射率（比）光吸收朗伯定律：在一定波長下，光的吸收量與吸光資料的厚 度成正比 。比耳定律：在一定波長下，光的吸收量與吸光資料的濃度成正比 。朗伯

18、比耳定律：clalgDi1lgD 或入射光通量透射光通量吸收物體的分子消光指數(shù)與吸收物體的分子構(gòu)造有關(guān)，與照射波長有關(guān)介質(zhì)厚度介質(zhì)濃度(單位體積內(nèi)含色料的數(shù)量)光透射密度選擇性吸收：白光照射在物體上，由于物體吸選擇性吸收：白光照射在物體上，由于物體吸收了部分波長色光使物體呈色的景象。收了部分波長色光使物體呈色的景象。緣由：緣由：a =f()特點：吸收補(bǔ)色光特點：吸收補(bǔ)色光3. 反射 )()()(i光譜反射率（比）i光反射率（比）)()(lg)(1lg)(Dlg1lgDii光譜反射密度、光譜反射密度：非選擇性吸收：物體外表對白光中光譜各波段非選擇性吸收：物體外表對白光中光譜各波段的輻射能做等量吸

19、收，那么反射或透射光的輻射能做等量吸收，那么反射或透射光各波長的輻射能均做等量減少，而光譜組成比各波長的輻射能均做等量減少，而光譜組成比例不變。例不變。510%, 黑色黑色1070%， 灰色灰色70%， 白色白色4. 物體呈色機(jī)理及影響要素物體呈色機(jī)理及影響要素一物體色一物體色 物體本身不發(fā)光，而是從被照射的光物體本身不發(fā)光，而是從被照射的光里選擇性吸收了一部分光譜波長的色光，里選擇性吸收了一部分光譜波長的色光，而反射或透過剩余的色光，我們所看而反射或透過剩余的色光，我們所看到的顏色是剩余的色光，這就是物體的顏到的顏色是剩余的色光，這就是物體的顏色，簡稱物體色。色，簡稱物體色。二固有色二固有色

20、 物體在規(guī)范日光下的顏色。又稱為記物體在規(guī)范日光下的顏色。又稱為記憶色。憶色。物體呈色機(jī)理及影響要素物體呈色機(jī)理及影響要素三光源色對物體顏色的影響三光源色對物體顏色的影響光源所呈現(xiàn)的顏色為光源色。光源所呈現(xiàn)的顏色為光源色。1亮度的變化物體的固有色在入射光亮度適亮度的變化物體的固有色在入射光亮度適中的時候表現(xiàn)最充分。太亮的強(qiáng)光會使固有色中的時候表現(xiàn)最充分。太亮的強(qiáng)光會使固有色變淺，太暗那么會使固有色灰暗乃至消逝。變淺，太暗那么會使固有色灰暗乃至消逝。2間隔的變化間隔的變化3光傳播媒質(zhì)的變化光傳播媒質(zhì)的變化 光源色對物體色的影響主要表如今物體光源色對物體色的影響主要表如今物體的光亮部位。不同光源色

21、對物體顏色變化的影的光亮部位。不同光源色對物體顏色變化的影響各不一樣，大致以紅光最強(qiáng)，白光次之，再響各不一樣，大致以紅光最強(qiáng)，白光次之，再次為綠，藍(lán)，青，紫等次為綠，藍(lán)，青，紫等物體呈色機(jī)理及影響要素物體呈色機(jī)理及影響要素4環(huán)境色對物體顏色的影響環(huán)境色對物體顏色的影響 環(huán)境色對物體色的影響在物體的暗部表現(xiàn)環(huán)境色對物體色的影響在物體的暗部表現(xiàn)的比較明顯。環(huán)境色對物體顏色的影響取決于環(huán)的比較明顯。環(huán)境色對物體顏色的影響取決于環(huán)境色的強(qiáng)弱，臨近物體與被觀視物體的間隔，被境色的強(qiáng)弱，臨近物體與被觀視物體的間隔，被觀視物體外表粗糙程度和顏色等性質(zhì)。觀視物體外表粗糙程度和顏色等性質(zhì)。 物體的根本顏色特征是

22、固有色，但由于光源色與環(huán)境物體的根本顏色特征是固有色，但由于光源色與環(huán)境色的影響使物體外表的顏色豐富多變，在特定的光源與環(huán)色的影響使物體外表的顏色豐富多變，在特定的光源與環(huán)境下物體呈現(xiàn)的顏色稱為條件色。境下物體呈現(xiàn)的顏色稱為條件色。5. 色料減色法色料減色法n色料色料n色料三原色色料三原色n色料減色法色料減色法n色料減色法類型色料減色法類型色料色料n色料：凡是涂染后可以使無色的物體呈色、有色的物體改動顏色的物質(zhì)。n 分為染料和顏料。n減色混合：不同色料經(jīng)混合后吸收的光波添加而表達(dá)顏色的反射光波被減少了，這種混合稱為“減色混合。色料三原色色料三原色n一、色料三原色確實定na.只需吸收少、透過或反

23、射光譜較寬波長范圍的色料才有希望作根本的原色料而調(diào)出多種顏色。nb.用Y、M、C三種色料兩兩混合可得R、G、B。nc.色料混合實驗結(jié)果：以Y、M、C三種色料為根底，以恣意兩色或三色按不同比例混合，可以調(diào)配出的色域最大。nd.自然界中任何其他色料都無法混合出YMC三種顏色。n二、色料三原色的色相及代號nA.理想三原色波長n Y 572.5nm M -500.3nm C 482nmn 譜外色品紅沒有本人的主波長，它的波長絕對值是其補(bǔ)色光的波長，前加“-表示。nB.代號n Y為-B M為-G C為-Rn 黃色料從白光中選擇性吸收了藍(lán)色，稱為減藍(lán)色-B，品紅色料從白光中選擇性吸收了綠色，稱為減綠色-G

24、，青色料從白光中選擇性吸收了紅色，稱為減紅色-R。n C.實踐色料三原色油墨n 應(yīng)該反射的色光和該吸收的色光都不能徹底，結(jié)果呵斥色料的顏色亮度低，飽和度小，顏色不純粹，并且不鮮明。n 色料減色混合色料減色混合n減色法混合即色料混合，也稱第二混合。n1色料的混合：是指從復(fù)色光中減去吸收一種或幾種單色光從而使色光逐漸減弱乃至消逝。n 減色法：從復(fù)色光中減去一種或幾種單色光呈現(xiàn)另一種顏色的減色方法。n2色料呈色原理：減色法原理n 各種彩色物體呈色原理同樣是減色法原理，兩種以上色料混合調(diào)出新顏色也屬于減色法原理。 n3色料減色法本質(zhì)n 色料的選擇性吸收，使得色光能量減弱，由于色光能量降低，新顏色的明暗

25、程度就會降低而趨于深暗。n 色料相加，能量減弱，越加越暗。n4色料混合規(guī)律n Y+M=R, Y+M=W-B-G=Rn Y+C=G, Y+C=W-B-R=Gn M+C=B, M+C=W-G-R=Bn Y+M+C=BK色料減色法類型色料減色法類型n1透明顏色層的疊合n A. 色料的疊合：兩種或兩種以上具有透明性質(zhì)的顏色層重疊在一同呈現(xiàn)新顏色的成色方式。n B.透明色層包括濾色鏡和透明涂料層。n C.彩色印刷中，不同顏色的油墨層或網(wǎng)點相互重疊構(gòu)成豐富的顏色變化。n2色料調(diào)和：兩種或兩種以上的色料，用水油等銜接料放在容器中攪拌，得到新的顏色，這種混合方式稱為“色料調(diào)和，簡稱“調(diào)色。n A.原色：色料調(diào)

26、和中的原色為Y.M.C，稱為“一次色。n B.間色：兩種原色料相混合得到的顏色。n 1等量混合n Y+M=R, Y+C=G, M+C=Bn 2不等量混合n 色相偏向比例大的原色nC.復(fù)色：三種原色料混合構(gòu)成的顏色。n 1三種原色混合n a.等量混合，可得黑色或灰色n b.不等量混合，可得一系列的復(fù)色n C減=Y+M+Cn 2原色和間色混合 可得復(fù)色n 3間色和間色混合 可得復(fù)色n 4原色和黑色混合 可得較暗的復(fù)色n在光源不變的情況下，兩種或多種色料混合后所產(chǎn)生 新色料，其反射光相當(dāng)于白光減去各種色料的吸收光，反射才干會降低。故與加色法混合相反，混合后的色料顏色不但色相發(fā)生變化，而且明度和純度都

27、會降低。所以混合的顏色種類越多，顏色就越暗越濁，最后近似于黑灰的形狀。 n人們平常在繪畫、設(shè)計、染色、粉刷中的顏色調(diào)合，都屬減色法運(yùn)用。 加色法與減色法的關(guān)系加色法與減色法的關(guān)系n一、共同點：一、共同點：n1 1加色法與減色法都屬于顏色混合的方法，加色法與減色法都屬于顏色混合的方法，都與色光有關(guān)系，也都有能量變化，加色法是都與色光有關(guān)系，也都有能量變化，加色法是色光相加，減色法是色光被減弱。色光相加，減色法是色光被減弱。n2 2加色法和減色法都有本人的三原色。加色法和減色法都有本人的三原色。n3 3加色法和減色法共有一樣的互補(bǔ)關(guān)系。加色法和減色法共有一樣的互補(bǔ)關(guān)系。n二、區(qū)別第一章第一章 光與

28、色覺光與色覺第三節(jié)第三節(jié) 視覺的生理根底視覺的生理根底n視覺的構(gòu)成視覺的構(gòu)成n視覺的特性視覺的特性第三節(jié)第三節(jié) 視覺的生理根底視覺的生理根底一一. 視覺的構(gòu)成視覺的構(gòu)成n人眼的構(gòu)造n籠統(tǒng)的構(gòu)成n眼睛等于捕捉光線的攝影機(jī)，而大腦是組成影像的機(jī)構(gòu)。n一切的顏色視覺都是建立在人的視覺器官的生理根底上的，所以研討顏色還必需了解視覺器官的生理特征及其功能。 1. 人眼的構(gòu)造人眼的構(gòu)造人眼的構(gòu)造人眼的構(gòu)造n人眼的構(gòu)造相當(dāng)于一架攝像機(jī)或照相機(jī)。前面，是由角膜、晶狀體、前房，后房、玻璃體所共同組成的具備鏡頭功能的組合，把物體發(fā)出的光線聚焦到后面的相當(dāng)于膠卷的用于檢測光線的視網(wǎng)膜上。 人眼的構(gòu)造人眼的構(gòu)造n人眼

29、的外形像一個小球，通常稱為眼球。n眼球內(nèi)具有特殊的折光系統(tǒng)，使進(jìn)入眼內(nèi)的可見光會聚在視網(wǎng)膜上。視網(wǎng)膜上含有感光的視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞，這些感光細(xì)胞把接遭到的色光信號傳到神經(jīng)節(jié)細(xì)胞，再由視神經(jīng)傳到大腦皮層枕葉視覺神經(jīng)中樞，產(chǎn)生色感。n眼球壁有三層膜組成。外層是堅韌的囊殼，維護(hù)眼睛的內(nèi)部，稱為纖維膜，它的前1/6為角膜，后5/6為白色不透明的鞏膜，中層稱葡萄膜或血素層、血管層，顏色像黑紫葡萄，由前向后分為三部分：虹膜、睫狀體和脈絡(luò)膜。內(nèi)層為視網(wǎng)膜，簡稱網(wǎng)膜。 人眼的構(gòu)造人眼的構(gòu)造眼球眼球人眼的構(gòu)造人眼的構(gòu)造角膜角膜n角膜角膜(cornea)(cornea)：好像相：好像相機(jī)的濾鏡機(jī)的濾鏡n眼球最前端

30、是透明的角眼球最前端是透明的角膜，它是平均折射率為膜，它是平均折射率為1.3361.336的透明體，后端的透明體，后端為白色不透明的鞏膜，為白色不透明的鞏膜，俗稱眼白，微向前突出，俗稱眼白，微向前突出，曲率半徑前外表約曲率半徑前外表約7.77.7毫米，后外表約毫米，后外表約6.86.8毫毫米，光由這里折射進(jìn)入米，光由這里折射進(jìn)入眼球而成像。眼球而成像。 人眼的構(gòu)造人眼的構(gòu)造晶狀體晶狀體n晶狀體，水晶體晶狀體，水晶體 (lens) (lens)：好：好像相機(jī)的變焦鏡頭。像相機(jī)的變焦鏡頭。n晶狀體在眼睛正面中央，光線晶狀體在眼睛正面中央，光線投射進(jìn)來以后，經(jīng)過它的折射投射進(jìn)來以后，經(jīng)過它的折射傳給

31、視網(wǎng)膜。所謂近視眼、遠(yuǎn)傳給視網(wǎng)膜。所謂近視眼、遠(yuǎn)視眼、老花眼以及各種顏色、視眼、老花眼以及各種顏色、形狀的視覺或錯覺，大部分都形狀的視覺或錯覺，大部分都是由于水晶體的伸縮作用所引是由于水晶體的伸縮作用所引起。起。n它像一種能自動調(diào)理焦距的凸它像一種能自動調(diào)理焦距的凸透鏡一樣。晶狀體含黃色素，透鏡一樣。晶狀體含黃色素，隨年齡的添加而添加，它影響隨年齡的添加而添加，它影響對顏色的視覺。由于人眼晶體對顏色的視覺。由于人眼晶體構(gòu)造的生理構(gòu)造，只能產(chǎn)生一構(gòu)造的生理構(gòu)造，只能產(chǎn)生一個焦點，而不能同時把視野停個焦點，而不能同時把視野停留在兩處或兩處以上的地方。留在兩處或兩處以上的地方。 人眼的構(gòu)造人眼的構(gòu)造

32、黃斑與盲點黃斑與盲點 n黃斑是網(wǎng)膜中覺得最特殊的部分，黃斑是網(wǎng)膜中覺得最特殊的部分，稍呈黃色。稍呈黃色。n色覺之所以有很大的個人差別與色覺之所以有很大的個人差別與黃斑是有關(guān)系的，位置剛好在經(jīng)黃斑是有關(guān)系的，位置剛好在經(jīng)過瞳孔視軸所指的地方，即視錐過瞳孔視軸所指的地方，即視錐細(xì)胞和視桿細(xì)胞最集中的所在，細(xì)胞和視桿細(xì)胞最集中的所在，是視覺最敏銳的地方。我們看到是視覺最敏銳的地方。我們看到物體最清楚時，就是由于影像剛物體最清楚時，就是由于影像剛好投射到黃斑上的緣故，黃斑下好投射到黃斑上的緣故，黃斑下面有盲點，雖然是神經(jīng)集中的部面有盲點，雖然是神經(jīng)集中的部位，但短少視覺細(xì)胞，不能看到位，但短少視覺細(xì)胞

33、，不能看到物體影像。物體影像。n盲點盲點 (blind spot) (blind spot)：視神經(jīng)與：視神經(jīng)與眼球的接點，該處無視細(xì)胞所以眼球的接點，該處無視細(xì)胞所以無法感光。無法感光。 人眼的構(gòu)造人眼的構(gòu)造視網(wǎng)膜視網(wǎng)膜n視網(wǎng)膜視網(wǎng)膜 (retina) (retina)：好像底片或：好像底片或CCDCCD。n視網(wǎng)膜是視覺接納器的所在，它視網(wǎng)膜是視覺接納器的所在，它本身也是一個復(fù)雜的神經(jīng)中心。本身也是一個復(fù)雜的神經(jīng)中心。n眼睛的覺得為網(wǎng)膜中的視桿細(xì)胞眼睛的覺得為網(wǎng)膜中的視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞所致。視桿細(xì)胞可以和視錐細(xì)胞所致。視桿細(xì)胞可以感受弱光的刺激，但不能分辨顏感受弱光的刺激，但不能分辨顏色，視

34、錐細(xì)胞在強(qiáng)光下反響靈敏，色，視錐細(xì)胞在強(qiáng)光下反響靈敏，具有辯別顏色的身手。在中央凹具有辯別顏色的身手。在中央凹處之內(nèi)，只需視錐細(xì)胞，很少或處之內(nèi)，只需視錐細(xì)胞，很少或沒有視桿細(xì)胞。在網(wǎng)膜邊緣，接沒有視桿細(xì)胞。在網(wǎng)膜邊緣，接近眼球前方各處，有許多視桿細(xì)近眼球前方各處，有許多視桿細(xì)胞，而視錐細(xì)胞很少。某些動物胞，而視錐細(xì)胞很少。某些動物如雞因視桿細(xì)胞較少，所以如雞因視桿細(xì)胞較少，所以在微光下，它們的視覺很差，成在微光下，它們的視覺很差，成為夜盲。也有些動物如貓和貓為夜盲。也有些動物如貓和貓頭鷹因視桿細(xì)胞很多，所以能頭鷹因視桿細(xì)胞很多，所以能在夜間活動。在夜間活動。 人眼的構(gòu)造人眼的構(gòu)造視網(wǎng)膜視網(wǎng)膜

35、n視網(wǎng)膜主要由三層細(xì)胞構(gòu)成。n最外層是視錐細(xì)胞和視桿細(xì)胞，它們是構(gòu)成視覺通路的第一級神經(jīng)元。n中間層為雙極細(xì)胞層，可分為三種：侏儒型、桿狀型和扁平型雙極細(xì)胞層，雙極細(xì)胞的兩極突起，一極與視細(xì)胞相銜接，而另一極與神經(jīng)細(xì)胞相銜接。在中間層還有少數(shù)程度細(xì)胞和無足細(xì)胞。n最內(nèi)層接近玻璃體的細(xì)胞為神經(jīng)節(jié)細(xì)胞。神經(jīng)節(jié)細(xì)胞分為兩種，即侏儒型和彌散型，它們是視覺通路的第三級神經(jīng)元，神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的軸突組成視神經(jīng)，穿過眼球后壁進(jìn)入大腦。人眼的構(gòu)造人眼的構(gòu)造視網(wǎng)膜視網(wǎng)膜人眼的構(gòu)造人眼的構(gòu)造視網(wǎng)膜視網(wǎng)膜n視覺器官的兩重功能:明視覺與暗視覺n1視錐細(xì)胞與明視覺na視錐細(xì)胞特性：包含感紅，感綠，感藍(lán)細(xì)胞主要感受顏色的差別，

36、而對明暗的覺得比較低，對光的敏感性小，只需到達(dá)一定照度的情況下，視錐細(xì)胞才起作用。nb明視覺：指在光亮的條件下，由錐體細(xì)胞起作用的辯認(rèn)物體細(xì)節(jié)和顏色的視覺。n2視桿細(xì)胞與暗視覺na.視桿細(xì)胞特性：感受物體的明暗，對光的敏感程度高，不能感受物體顏色的差別。nb.暗視覺：指視桿細(xì)胞的活動特性，可以在光線很暗的情況下任務(wù)，不能反映色光的差別。人眼的構(gòu)造人眼的構(gòu)造視網(wǎng)膜視網(wǎng)膜n 3明暗視覺特點：na明視覺對400nm紫色和700nm紅色附近的色光感受性很低，而對555nm的黃綠色部位最敏感。n 暗視覺對507nm的藍(lán)綠色部位最敏感nb明視覺曲線與視覺曲線之間沒有聯(lián)絡(luò)n 明暗視覺特性隨人的年齡，性別等要

37、素的變化而變化。 人眼的構(gòu)造人眼的構(gòu)造視神經(jīng)與中心窩視神經(jīng)與中心窩 n視 神 經(jīng) ( o p t i c nerve)：將搜集到的光線轉(zhuǎn)化為脈沖傳向大腦，好像光纖。n中心窩 (fovea)：視細(xì)胞最密集之處，為視野投影到網(wǎng)膜上的焦點。這一小凹是視覺最敏銳的地方。n眼皮 (eyelid)：好像相機(jī)的快門 人眼的構(gòu)造人眼的構(gòu)造他知道嗎？他知道嗎？1、色盲構(gòu)成的緣由眼睛之所以能辨識顏色，是由于眼睛存在三種能辨色的椎狀細(xì)胞，這三種椎狀細(xì)胞分別能吸收不用波長范圍的光，分別是藍(lán)-紫、綠色、紅-黃。當(dāng)椎狀細(xì)胞遭到損傷或發(fā)育不全時，就有能夠呵斥色盲。以發(fā)生緣由來分，色盲可分為先天性色盲和后天性色盲。先天性色盲

38、多為紅綠色盲，對于紅綠辨色有妨礙。后天性色盲的發(fā)生緣由能夠與視網(wǎng)膜、視神經(jīng)病變有關(guān)，例如外傷、青光眼。2、色盲分類：部分色盲、全色盲部分色盲：大致可分為紅綠色盲和藍(lán)黃色盲，可利用石原氏色盲檢測圖來做檢測。紅綠色盲藍(lán)黃色盲人眼的構(gòu)造人眼的構(gòu)造他知道嗎？他知道嗎？n全色盲全色盲n全色盲是指眼球中椎狀細(xì)胞短少，或無作用，僅能依托眼球中桿狀細(xì)胞全色盲是指眼球中椎狀細(xì)胞短少，或無作用，僅能依托眼球中桿狀細(xì)胞來感受視覺影像光線的強(qiáng)弱。其視覺所見的景像只需灰階的色階分布，來感受視覺影像光線的強(qiáng)弱。其視覺所見的景像只需灰階的色階分布，眼睛對于亮度非常敏感，在白天的室外需戴上深色的太陽眼鏡維護(hù)眼睛。眼睛對于亮度

39、非常敏感，在白天的室外需戴上深色的太陽眼鏡維護(hù)眼睛。n普通社會上存在的全色盲非常少，但在大西洋上的平格拉普島普通社會上存在的全色盲非常少，但在大西洋上的平格拉普島(Pingelap)(Pingelap)和彭培島和彭培島(Pohnpei)(Pohnpei)上卻有極高的比例為全色盲，由于島上的基因庫小，上卻有極高的比例為全色盲，由于島上的基因庫小，難以防止近親繁衍，至使島上全色盲的比例高于全世界其他地方的三萬難以防止近親繁衍，至使島上全色盲的比例高于全世界其他地方的三萬分之一，平格拉普島人口約七百人，全色盲的比例高達(dá)十二分之一，這分之一，平格拉普島人口約七百人，全色盲的比例高達(dá)十二分之一，這種呵斥

40、全色盲的基因叫作馬斯肯基因，島上約有三分之一的人為帶因者。種呵斥全色盲的基因叫作馬斯肯基因，島上約有三分之一的人為帶因者。n3 3、色盲患者在職業(yè)的選擇上會遭到限制，特別是美術(shù)、醫(yī)學(xué)、化工等性、色盲患者在職業(yè)的選擇上會遭到限制，特別是美術(shù)、醫(yī)學(xué)、化工等性質(zhì)的任務(wù)，需求依賴大量的辨色才干，在就學(xué)與在職訓(xùn)練時就常因體檢質(zhì)的任務(wù)，需求依賴大量的辨色才干，在就學(xué)與在職訓(xùn)練時就常因體檢結(jié)果而被回絕。但在文學(xué)、史學(xué)、法律等方面就較不受限。結(jié)果而被回絕。但在文學(xué)、史學(xué)、法律等方面就較不受限。n許多交通號志常用紅綠來表示，對于色盲患者，可教導(dǎo)他們依亮燈位置許多交通號志常用紅綠來表示，對于色盲患者，可教導(dǎo)他們依

41、亮燈位置來辨識。來辨識。人類的視覺機(jī)能：桿狀細(xì)胞：對光線的 明暗 有感應(yīng)錐狀細(xì)胞：含有感受 紅、綠、藍(lán) 光三原色的細(xì)胞普通人眼中的草莓普通人眼中的草莓紅綠色盲者眼中的草莓紅綠色盲者眼中的草莓2. 籠統(tǒng)的構(gòu)成n正常人的眼睛，在適當(dāng)?shù)恼斩认拢^看250mm間隔的物體最清楚而且最省力，不易疲勞，人們把這一間隔稱為“明視間隔。n視覺與年齡：視覺發(fā)生于出世后約一個月左右，大致一年以后即可對一切顏色具備完全感受才干。隨年齡的增長大約30歲開場其效能日趨衰退50歲以后特別明顯。 二二. 視覺的特性視覺的特性n視覺功能n視覺的特性1. 視覺功能視覺功能視角視角n視覺功能是人們借助視覺器官完成一視覺功能是人們借

42、助視覺器官完成一定的視覺義務(wù)的才干。定的視覺義務(wù)的才干。n衡量目的：視覺區(qū)別物體細(xì)節(jié)的才干，衡量目的：視覺區(qū)別物體細(xì)節(jié)的才干，辯認(rèn)對比的才干。辯認(rèn)對比的才干。n一視角一視角n視角：物體大小對眼睛所構(gòu)成的張角。視角：物體大小對眼睛所構(gòu)成的張角。n1 1視角的大小與物體的間隔成反比，視角的大小與物體的間隔成反比，與物體的大小成正比。與物體的大小成正比。n2 2具有正常視覺的人可以分辨物體具有正常視覺的人可以分辨物體空間兩點間所構(gòu)成的最小視角為空間兩點間所構(gòu)成的最小視角為1 1，1 1=0.00029=0.00029弧度?；《?。n3 3視角的大小決議了視網(wǎng)膜上像的視角的大小決議了視網(wǎng)膜上像的大小，而

43、視網(wǎng)膜上像的大小又決議了大小，而視網(wǎng)膜上像的大小又決議了人們視覺的明晰度。人們視覺的明晰度。如圖中的a。同一物體，離人越近，視角越大，離人越遠(yuǎn)，視角越小。AbDS物體的大小視距物體的像22tgD2A2tg)(bS3.57)(bS)(DA3.57)(DA度弧度或度弧度)mm17b()mm(DA17tg17S視覺功能視覺功能視角視角不同物體在跟人眼一樣間隔時，物體越大，那不同物體在跟人眼一樣間隔時，物體越大，那么視角越大，物體在視網(wǎng)膜上成的像越大。么視角越大，物體在視網(wǎng)膜上成的像越大。 視覺功能視覺功能視覺敏銳度視覺敏銳度n二視覺敏銳度二視覺敏銳度n1 1視覺敏銳度：人們運(yùn)用視覺器官辯認(rèn)外界物體的

44、敏銳視覺敏銳度：人們運(yùn)用視覺器官辯認(rèn)外界物體的敏銳程度。程度。n 表示視覺辯認(rèn)物體細(xì)節(jié)的才干，在醫(yī)學(xué)上稱為表示視覺辯認(rèn)物體細(xì)節(jié)的才干，在醫(yī)學(xué)上稱為“視力視力n2 2眼睛可以分辨兩個點的最短間隔，為眼睛的分辨力眼睛可以分辨兩個點的最短間隔，為眼睛的分辨力n 由視網(wǎng)膜上黃斑處視錐細(xì)胞的直徑?jīng)Q議得到正常人眼由視網(wǎng)膜上黃斑處視錐細(xì)胞的直徑?jīng)Q議得到正常人眼的視角鑒別才干為的視角鑒別才干為1 1113030n3 3視覺辯認(rèn)物體細(xì)節(jié)的才干與察看間隔有很大關(guān)系視覺辯認(rèn)物體細(xì)節(jié)的才干與察看間隔有很大關(guān)系n 視覺敏銳度視覺敏銳度V V以視角進(jìn)展計算，是視覺所能分辨的以視角進(jìn)展計算，是視覺所能分辨的視角的倒數(shù)。視角

45、的倒數(shù)。n V=1/ V=1/單位為分單位為分n 平常我們說的視力平常我們說的視力1.01.0，就是說，在規(guī)定的間隔下，就是說，在規(guī)定的間隔下，人的眼睛可以分辯角度為人的眼睛可以分辯角度為1/601/60度度1 1) )的物體的細(xì)節(jié)。的物體的細(xì)節(jié)。n 目前，我國曾經(jīng)不運(yùn)用小數(shù)表示視力，而采用目前，我國曾經(jīng)不運(yùn)用小數(shù)表示視力，而采用5 5分法分法表示視力。表示視力。5 5分法表示法的視力表示為分法表示法的視力表示為 V=5-lg( V=5-lg() )視覺功能視覺功能視場視場n三視場三視場n視場：視角視場：視角所對應(yīng)的圓面積，稱為視所對應(yīng)的圓面積，稱為視場。例如：當(dāng)察看間隔場。例如：當(dāng)察看間隔D

46、=205mmD=205mm，視角，視角=10=10時，所對應(yīng)的視場半徑時，所對應(yīng)的視場半徑r r為：為：n同理可得察看視距為同理可得察看視距為250mm250mm時，時，1 1、2 2、4 4視角所構(gòu)成的視場半徑分別為：視角所構(gòu)成的視場半徑分別為：2.192.19，4.364.36，和，和8.728.72)(9 .21)210(25022mmtgtgDAr視覺功能視覺功能對比識別對比識別n四、對比識別四、對比識別n 被察看物體的亮度相對于背景亮度的差別稱被察看物體的亮度相對于背景亮度的差別稱為對比度，對比度的定義為：為對比度，對比度的定義為：背景背景物體LLLC 物體與背景亮度的差別越大，對比

47、度就越大，而對比度越大，眼睛對物體的分辨才干就越強(qiáng)。前面所說的視力，都是在對比度很高，接近于1的情況下丈量的。視覺功能視覺功能照明條件與視力的關(guān)系照明條件與視力的關(guān)系n五、照明條件與視力的關(guān)系n 視力與物體照度的關(guān)系見書P17圖1-17。n 在通常的照度條件下，照度越高，視力就越好。n 在檢查視力時，也必需在足夠高的照度下進(jìn)展，假設(shè)照度不夠，那么會呵斥視力檢查的不準(zhǔn)確。檢查視力時規(guī)定視力表的照度在500-1000lx。視覺功能視覺功能視覺功能曲線視覺功能曲線n六、視覺功能曲線n 視力、照明條件和物體對比度三者之間的相互關(guān)系成為視覺功能曲線。見P17圖1-18n 從圖中曲線可以看出，在堅持分辨視角不變的條件下，物體的對比度越低，就需求越高的照度來維持一樣的分辨角度或視力。n 在檢查印刷質(zhì)量量和分辨顏色時，通常都要在較高的照明條件下進(jìn)展。