第10课：色彩
学习目标
- 理解色彩光谱的连续性——颜色不是离散步骤而是连续波长渐变
- 掌握HSI模型（色相/饱和度/强度）以及加色模型（RGB）
- 理解色彩感知的相对性——颜色永远不是在孤立中被感知的
- 分析色相操控——固有色 vs 光源色的交互
- 掌握现实世界中饱和度的规律——反射光将损失饱和度
- 区分科学与艺术两种色温概念——物理色温 vs 情感色温
- 理解色调值（Value）是阅读形状的最关键因素
- 掌握色彩变化的两种主要形式：色相变化和亮度变化
核心概念
色彩光谱——连续性是最重要的特征
白色太阳光其实是多种波长的混合物。没有单一颜色或光线可以被定义”白色”——白光总是多种波长的混合。
光谱从紫到红是一个连续的波段，颜色不是离散的步骤（不是红之后紧接橙），而是波长的逐渐增加，一个颜色慢慢地转变为另一个颜色。
超出可见范围
光谱在两端远远超出可见范围：紫外交紫外线、X射线、伽马射线（能量上升）；红外外有红外线、微波、无线电波（能量下降）。
颜色不是固定的属性：
- 同一物体的反射颜色取决于其表面吸收/反射特性
- 浅色物体反射更宽的频段范围
- 高饱和物体反射很窄的波段
- 玻璃在可见光中透明，在紫外线下不透明
HSI模型——色相、饱和度、强度
这三个属性共同描述了一个颜色：
| 属性 | 定义 | 视觉效果 |
|---|---|---|
| 色相（Hue） | 在色环上的位置 | 通常所说的”颜色” |
| 饱和度（Saturation） | 颜色的纯度/强度 | 越纯含白越少 |
| 强度/明度（Intensity/Value） | 颜色的亮暗程度 | 黑色=无光 |
一个关键的发现： 对于任何色相，颜色在中间调时饱和度最高。当变暗或变亮时，颜色与黑或白混合，逐渐失去纯度。因此阴影和高光区域的饱和度通常低于中间调区域——即使固有颜色存在，在暗部或亮部色彩感知也会减弱。
色域（Gamut）限制
无论是人类视觉（某些鸟类和昆虫能看到更远的紫外线）、计算机屏幕还是印刷品，都有其色域限制。印刷品（依赖反射光）的色域比屏幕（依赖发光）更窄。这意味着在设计中，并不是所有自然界可见的颜色都能被设备重现。
加色模型（RGB）
人类色彩感知的基础是三种原色光：红色、绿色、蓝色。眼睛和大脑将这三种颜色组合起来，创造出我们看到的所有颜色。
核心原理： 光谱中的全部颜色已经包含在白色的太阳光中。当一个表面被感知为蓝色，是因为蓝光波长存在于白光中——如果蓝光不在光谱中，蓝色物体将呈现为黑色。
不同光源 = 不同光谱：
- 太阳光是混合物
- 人造光源的光谱各不相同——色彩在不同光源下可能大不相同
- 但人类视觉系统适应性极强，色彩感知保持惊人地一致
色彩感知的相对性——色彩就是错觉
色彩感知高度主观。我们不是测光仪，我们的感知永远是相对的——颜色不是在孤立中被评估，而是相对于它周围的颜色被评估。
经典视错觉证明了这一点：
- Adelson棋盘格错觉——方格A和B是同样的灰色，但因为上下文不同（一个在”阴影”中，一个在”光线”中），我们的眼睛感知它们是不同的灰
- 互补色环境错觉——两个完全相同的灰矩形，放在蓝色背景旁看起来偏橙，放在橙色背景旁看起来偏蓝
这给了艺术家巨大的自由
由于色彩感知永远是相对的，艺术家可以为了情绪或心理目的非常自由地使用颜色——观众会基于上下文来解读它们，不需要绝对的色彩精确度。
色相操控——固有色 vs 光源色
在感知中，色相是色彩中最不重要的属性。正确的重要性排序是：
- 明度（Value）——定义形态的最关键因素
- 饱和度（Saturation）——关于空间和距离的信息
- 色相（Hue）——非常主观
这意味着：可以在色相上采取巨大的自由，仍然获得完全可信的图像。
影响色相感知的两个因素：
- 固有色（Local Colour）——物体本身的颜色
- 光源色——光源的颜色
有色光的光源色影响实验：
- 白光照三个球（红、绿、蓝）→ 各自呈现固有颜色
- 绿光照三个球 → 只有绿球可见，红球和蓝球变黑（因为没有红光和蓝光可反射），白色地面和绿球都反射绿色
- 黄光照三个球 → 红球和绿球正常（黄色含有红和绿波长），蓝球仍然是黑的（没有蓝光）
- 暖色钨丝灯 + 蓝色补光 → 地面被两种互补色混合”拉回”白色，蓝球重新饱和
饱和度——现实世界中的饱和度规律
关键原则： 到达我们眼睛的光大多是经过一次或多次在表面间反射的光。反射光会失去强度和纯度——反射表面充当了滤镜。
因此，现实世界中高饱和度颜色相当罕见。植物和动物的高饱和度通常有特定目的（吸引传粉昆虫或警告捕食者）。
高饱和度出现的地方：
- 发光体——天空（直接发光）深蓝或橙色
- 自发光物体——高温熔岩、发光体
- 半透明物体——光穿过半透明材料时，颜色饱和度可能很高（如同叶片充当了发射器）
阴影饱和度取决于补光颜色
- 户外阳光下：非蓝色物体的阴影饱和度较低（补光是蓝色天空，缺乏红/绿光）
- 中性光照（摄影棚）：阴影与亮部饱和度相同（补光是白色，只是强度降低）
- 红色环境：阴影饱和度可能高于亮部（红色补光比混合的白光更纯）
- 不要通过简单加黑来画阴影——永远考虑补光、半透明、反射光
常见错误： 在绘画中只用黑色加深本地颜色来画阴影。这样画出的阴影是”死”的。应该考虑补光的颜色、半透明的透射光和反弹光，让阴影充满生命力。
“暖光/冷影”艺术法则： 这实际上源于色彩对比的错觉——当有大量暖色光时，视觉系统会自动在中性阴影中”感知”到互补的冷色。许多艺术家会刻意强化这种效果。
色温——科学 vs 艺术
科学色温（黑体辐射）：
黑色物体被加热时发射辐射：
- 温度低 → 红外（不可见）
- 继续升温 → 暗红 → 亮红 → 白 → 蓝（>7000℃时）
“红冷蓝热”——这与我们的直觉相反！ 在物理上，蓝光代表更高能量的辐射，蓝焰比红焰更热。
应用：描述光源颜色
- 白炽灯 ≈ 3200K（暖色/科学上的”冷”）
- 日光 ≈ 5600K（冷色/科学上的”暖”）
荧光灯的特性
色温标尺只能描述白炽发光——荧光灯不是通过加热发光的，因此可能发射色温标尺之外的颜色（如绿光、紫光）。
艺术色温/情感色温：
- 暖色（红、橙）→ 温暖、火、热
- 冷色（蓝、绿）→ 冷静、水、冷
这与科学相反但非常有用——艺术家可以用整体色调来传达情感：
- 整幅画面使用暖色调 → 传达炎热、温暖的情绪
- 整幅画面使用冷色调 → 传达寒冷、潮湿的情绪
- 暖冷对比 → 增加视觉趣味
有限调色板（Limited Palette）： 让某一色系主导整幅画面来传达统一的情感信息。最简单的方法是用强烈的有色光源压过物体的固有颜色。
明度/色调值（Value）——阅读形状的最重要因素
色调值是色彩中最重要的组成部分。 证据：
- 去掉所有颜色信息的黑白照片仍然完全可读
- 去掉色调值只保留色相和饱和度的图像则无法理解
在绘画中：
- 可以非常自由地改变固有色而不影响图像的可读性——只要色调值保持不变
- 蓝色面部色调在舞台灯光下可以被完全接受——只要色调关系正确
色彩变化——色相变化与亮度变化
现实世界中的颜色受到两种主要形式的调节：
色相变化（Hue Variation）：
- 固有色的自然变化——植物、皮肤、木材等天然材料尤其明显
- 磨损、风化、暴露于自然元素导致的颜色变化
- 纹理和不完美造成的局部色相变化
- 在漫射光和正常日光下最明显
- 使用有色光（如日落红光）会统一整个场景，削弱局部色相变化
亮度变化（Luminosity Variation）：
- 光照强度变化导致的渐变
- 原因包括：照明衰减、形态缓慢转向、反射光量的变化、微妙的阴影
- 最显著的例子：无云天空的渐变——靠近太阳更亮，远离太阳更暗
- 即使在均匀的漫射光下，渐变也几乎不存在
练习——碎色技法（Broken Colour）
碎色是将不同颜色的色块并置，让它们在观看者的眼中”光学混合”，产生比单一颜色更有活力和生命力的效果。
步骤：
- 先快速、松散但准确地铺设主要形状和颜色
- 用松散的笔触添加纹理（大部分后续会被覆盖）
- 用小笔触添加更多多样化的色块
- 在关键区域（如肖像中的眼睛和嘴巴）施以精确的细节以锚定画面
碎色的成功关键在于：远处看融合一体，近处看有丰富颜色变化。
观察要点
- 光谱连续性——观察彩色LED带或彩虹，注意你能看到颜色之间连续的渐变吗？还是觉得颜色是离散的步骤？
- 相对性测试——将同一灰色纸片放在不同颜色的背景上，注意你的色彩感知如何变化
- 寻找低饱和度——注意自然场景中大多数颜色其实饱和度很低。只有特定物体（交通标志、花朵、有毒动物）才有高饱和度
- 阴影颜色分析——观察一个有色物体在阴影中的颜色。它仅仅是更暗的固有色吗？还是受到了补光（蓝天、环境反射）的影响？
- 色温观察——比较日落的光（暖色）和正午阴影的光（冷色）。注意整个画面色调的统一性
- 色调值练习——拍一张彩色照片，转换为黑白。注意：即使没有了颜色，你能否轻松阅读所有形状？
课后练习
自测问题
- 为什么说”色相是色彩中最不重要的属性”？哪个属性最重要，为什么？
- 在绿色光源下，一个红色的球体看起来是什么颜色？为什么？白色地面呢？
- 为什么现实中大多数物体的饱和度很低？什么情况下颜色可以达到高饱和度？
- 科学色温与艺术色温有什么区别？“红是冷色，蓝是热色”为什么听起来反直觉？
- 艺术家画阴影时常见的错误是什么？正确的做法应该考虑哪些因素？
参考答案
- 因为色调值（明暗关系）是阅读形状的最关键因素——即使去掉所有颜色信息，只要色调值还在，形态就完全可读。饱和度次之（提供空间和距离信息）。色相最主观——可以大幅改变色相而仍然获得可信的图像。
- 红色球在绿光下呈现为黑色——因为绿光中不含红光波长，红色球没有可反射的光子。白色地面呈现绿色——它能反射所有波长，但大脑不确定它应该是白色还是绿色。
- 大多数光线在到达眼睛前已经经过了一次或多次反射，每次反射都会使强度降低、纯度衰减（反射表面充当了滤镜）。可以出现高饱和度的场景：直接发光体（天空、发光物体）和半透明中的光（光穿过半透明材料时）。
- 科学色温基于黑体辐射：温度从低到高依次为红→白→蓝，蓝比红更热。艺术色温基于情感联想：红色被视为温暖，蓝色被视为冷。两者的方向正好相反但各有用途——科学色温用于描述光源，艺术色温用于传达情感。
- 最常见错误：只用黑色加深固有色来画阴影——这样画出的阴影没有生命力、死气沉沉。正确做法应考虑：(1)补光的颜色——阴影的颜色由补光决定；(2)半透明——皮肤等材质的透射光（如皮肤中透出的红色）；(3)反弹光/间接照明；以及(4)色彩对比错觉（“暖光冷影”效应）。
参考链接
继续学习
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