孟塞尔色立体
9 g7 L. d: ^9 d2 y; C孟塞尔是美国的色彩学家，长期从事美术教育工作。美国早在1915年就出版过《孟塞尔颜色图谱》，1929年和1943年又分别经美国国家标准局和美国光学会修订出版《孟塞尔颜色图册》。最新版本的颜色图册包括两套样品，一套有光泽，一套无光泽。有光泽色谱共包括1450块颜色，附有一套黑白的37块中性灰色，无光泽色谱有1150块颜色，附有32块中性灰色。每块大约1.8×2.1厘米。孟氏色谱是从心理学的角度，根据颜色的视知觉特点所制定的标色系统。目前国际上普遍采用该标色系统作为颜色的分类和标定的办法。孟氏色立体的中心轴无彩色系从白到黑分为11个等级，其色相环主要有10个色相组成：红（R）、黄（Y）、绿（G）、蓝（B）、紫（P）以及它们相互的间色黄红（YR）、绿黄（GY）、蓝绿（BG）、紫蓝（PB）、红紫（RP）。R与RP间为RP+R，RP与P间为P+RP，P与PB间为PB+P，PB与B间为B+PB，B与BG间为BG+B，BG与G间为G+BG，G与GY间为GY+G，GY与Y间为Y+GY，Y与YR间为YR+Y，YR与R间为R+YR。为了作更细的划分，每个色相又分成10个等级。每5种主要色相和中间色相的等级定为5，每种色相都分出2.5、5、7.5、10四个色阶，全图册共分40个色相（图11、
任何颜色都用色相/明度/纯度（即H/V/G）表示，如5R/4/14表示色相为第5号红色，明度为4，纯度为14，该色为中间明度，纯度为最高的红。（日本1978年12月出版了一套颜色样卡，称新日本颜色系，包括5000块颜色，它是目前国际上最多的颜色图谱。它也按孟塞尔色彩图谱命名，但考虑到孟氏色立体中的40个色相，不能满足实际上的需要，尤其是在R到Y和PB区间。因而又增加了1.25R，6.25R，1.25YR，3.75YR，8.75YR，6.25Y，3.75PB，6.25PB等8个色相，总共48个色相，光值即明度，分为10个等级，每个等级为0.5，即由1～9.5，纯度分14个等级，每级差为1，即由1～14。）

& P( Z, E5 ]3 _2 o8 r+ S, E& Q+ t思考题：
试析光与色的关系：
' _. h0 S9 w0 I( I3 T①何为物体色？试析物体色、光源色、环境色三者之间的关系，并简述物体所以能反射不同色光的原理。
②色彩有哪两类？它们各有哪些特征？何为色彩三要素？
③何谓色立体？孟塞尔色立体和奥斯特华德色立体有哪些异同？它们有何实用价值？
作业：
①作黑白明度推移11阶梯序列表。
3 s$ }) d, o5 Y" R②按无彩色系明度等级比例任意构成明度对比9个色调。
③制作色相序列，明度序列，纯度序列（可构成在一张图内），要求渐次均匀。（参见彩图19～23；36～37）

第四节 色彩混合
3 N2 @; T+ y# T- d" ?
' f# Q" V9 h/ v1 A3 J1．三原色（三基色）
何谓三原色？就是说三色中的任何一色，都不能用另外两种原色混合产生，而其他色可由这三色按一定的比例混合出来，这三个独立的色称之为三原色（或三基色）。
牛顿用三棱镜将白色阳光分解得到红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种色光，这七种色光的混合又得白光，因此他认定这七种色光为原色。后来物理学家大卫•鲁伯特进一步发现染料原色只是红、黄、蓝三色，其他颜色都可以由这三种颜色混合而成的。他的这种理论被法国染料学家席弗通过各种染料配合试验所证实。从此，这种三原色理论被人们所公认。1802年生理学家汤麦斯•杨根据人眼的视觉生理特征提出了新的三原色理论。他认为色光的三原色并非红、黄、蓝，而是红、绿、紫。这种理论又被物理学家马克思韦尔证实。他通过物理试验，将红光和绿光混合，这时出现黄光，然后掺入一定比例的紫光，结果出现了白光。此后，人们才开始认识到色光和颜料的原色及其混合规律是有区别的。色光的三原色是红、绿、蓝（蓝紫色），颜料的三原色是红（品红）、黄（柠檬黄）、青（湖蓝）。色光混合变亮，称之谓加色混合。颜料混合变暗，称之谓减色混合。
! b6 F) z* L1 N3 L; m8 n4 ]2．加色混合
8 A& ~# m' Q; X; p5 r从物理光学试验中得出：红、绿、蓝（蓝紫）三种色光是其他色光所混合不出来的。而这三种色光以不同比例的混合几乎可以得出自然界所有的颜色。所以红、绿、蓝（蓝紫）是加色混合最理想的色光三原色。加色混合可得出红光+绿光=黄光；红光+蓝紫光=品红光；蓝紫光+绿光=青光；红光+绿光+蓝紫光=白光。如果改变三原色的混合比例，还可得到其他不同的颜色。如红光与不同比例的绿光混合可以得出橙、黄、黄绿等色；红光与不同比例的蓝紫光混合可以得出品红、红紫、紫红蓝；紫光与不同比例的绿光混合可以得出：绿蓝、青、青绿。如果蓝紫、绿、红三种光按不同比例混合可以得出更多的颜色，一切颜色都可通过加色混合得出。由于加色混合是色光的混合，因此随着不同色光混合量的增加，色光的明度也渐加强。所以也叫加光混合，当全色光混合时则可趋于白色光，它较任何色光都明亮（图15）。
1 Z* q# ~5 @7 D; E  `加色混合效果是由人的视觉器官来完成的，因此是一种视觉混合。
彩色电视的色彩影像就是应用加色混合原理设计的，彩色景象被分解成红、绿、蓝紫三基色，并分别转变为电信号加以传送，最后在银屏上重新由三基色混合成彩色影像。①
# G6 R, V; R9 P+ I4 C/ K如前所述，所有色物体（包括颜料）之所以能显色，是因为物体对色谱中色光选择吸收和反射所致。②“吸收”的部分色光，也就是减去的部分色光。印染染料，绘画颜料、印刷油墨等各色的混合或重叠，都属减色混合。当两种以上的色料相混或重叠时，相当于照在上面的白光中减去各种色料的吸收光，其剩余部分的反射光混合结果就是色料混合和重叠产生的颜色。色料混合种类愈多，白光中被减去吸收光愈多，相应的反射光量也愈少，最后将趋近于黑浊色。这就是减色混合。
+ b0 U/ U0 b& _; W& M  f, F过去习惯地把大红、中黄、普蓝称为颜色的三原色，从色彩学上讲，这个概念是不确切的。理想的色料三原色应当是品红（明亮的玫红）、黄（柠黄）、青（湖蓝），因为品红、黄、青混色的范围要比大红、中黄、普蓝宽得多，用减色混合法可得出：
品红+黄=红（白光-绿光-蓝光）；
青+黄=绿（白光-红光-蓝光）；
" o0 x9 {2 Y6 B' Y0 W8 G5 k; e6 o青+品红=蓝（白光-红光-绿光）；
品红+青+黄=黑（白光-绿光-红光-蓝光）。
" x' `0 A4 \3 [  x7 K2 ~从以上两组叠色混色图中可以看出一个问题：加色混合的三原色，恰是减色混合的三间色，而减色混合的三原色又恰是加色混合的三间色。（图15、16）

  |$ |& i% D$ o7 h& ]3 {根据减色混合的原理，品红、黄、青按不同的比例混合，从理论上讲可以混合出一切颜色。因此，品红、黄、青三原色在色彩学上称为一次色；两种不同的原色相混所得的色称为二次色，即间色，两种不同间色相混所得色称为第三次色，也称复色。
4．空间混合
8 ]$ h" @" e" p- z6 s3 H空间混合是指各种颜色的反射光快速地先后刺激或同时刺激人眼。我们说的先后，是指光在人眼中留下的印象在视觉中混合，或同时或几乎同时将信息传入人的大脑皮层，因此人们的感觉是混合型的。其试验，可取一圆盘，一半红、一半绿，当高速旋转后，可以看到盘中色是金黄③（图17）。若一半红、一半蓝，当盘高速旋转后，可得蓝紫，彩色电视就是这个原理，实际上荧屏上有许多比例不同的红、绿、蓝紫小色点，但因为过于细小，人眼不易分辨，待传到人的眼中时，印象已在空中混合了，故称空间混合。点彩派也是利用这种原理，电子分色套色印刷也是这个原理。空间混合，也可称并列混合、色彩的并置，其明度是被混合色的平均明度，因此也称为中间混合、中性混合。
. b) A) X0 q& t$ v6 i/ t
色彩的空间混合有下列规律：
; s' Y$ p" E: n  S& B4 {- `1 I; L1．凡互补色关系的色彩按一定比例的空间混合，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灰、红灰、绿灰；④
2．非补色关系的色彩空间混合时，产生二色的中间色。如：红与青混合，可得到红紫、紫、青紫；
3．有彩色系色与无彩色系色混合时，也产生二色的中间色，如：红与白混合时，可得到不同程度的浅红。红与灰的混合，得到不同程度的红灰；
1 C! K/ g7 Q+ V7 U7 S4．色彩在空间混合时所得到的新色，其明度相当于所混合色的中间明度；
3 L# F; \9 e, _' t  V/ N8 S7 t3 g* U5．色彩并置产生空间混合是有条件的。a、混合之色应是细点或细线，同时要求密集状，点与线愈密，混合的效果愈明显。色点的大小，

必须在一定的视觉距离之外，才能产生混合。一般为1000倍以外，否则很难达到混合效果。（参见彩图24～34）
空间混合有三大特点：
5 n! K8 S0 s" ~: ?2 U（1）近看色彩丰富，远看色调统一。在不同视觉距离中，可以看到不同的色彩效果；
（2）色彩有颤动感、闪烁感，适于表现光感，印象派画家贯用这种手法；
（3）如果变化各种色彩的比例，少套色可以得到多套色的效果，电子分色印刷就是利用这种原理。
从以上理论可以看出，所谓减色混合，实际也是空间混合的一种形式，因为色料是由许多细小色微粒组成，只不过分子染料较颗粒颜料更细微些罢了。无论是染料的混合和颜料的混合，它们也都是由不同色料混合的颜色，只不过我们肉眼分辨不出，但在放大镜和显微镜下面一望便知，其规律是相同的。所以，也可以说，空间混合也是放大了颗粒的减色混合，它的色光，也是减色混合的平均值。
5．补色
" y* k% B% d7 R  F2 `( {凡两种色光相加呈现白光，两种颜色相混呈现灰黑色，那么这两种色光和这两种颜色即互为补色。补色的位置，在色相环上属一直径的两端，也就是对顶角的位置（图18）。
; M5 z; A" R0 m6 k3 j- s) S
这里要指出：从王爱军先生将孟塞尔色立体中的互补色在二维坐标中显示（图19）可以看出，这多对互补色的连接线在通过中心轴时，并没有相交于5号灰的中心，而是相交在5～6号之间，出现有半度之差，这是为什么呢？其原因是孟塞尔色立体是在心理学的基础上建立起来的，而没有完全借助物理测定，这就是心理与物理之间差异之所在，感知并不能完全代替科学，况且心理也是因人而异的。按照歌德的理论，色料与色光有不同的明度，如果按平均色彩的面积作补色，不能混出五级灰，平均比量的色光也不能混出白光，所以他将各色比量改为黄3、橙4、红6、紫9、青8、绿6，按这种的比量的色光才能混出白光，同样按这样比量颜料作补色混合而得到五级灰，按这样坐标补色交叉线才能通过5号灰的中心。
) G% v9 w$ u0 I# f其次，互补色相混，原则上可得到中间五号黑灰，但互补色色料的混合实际上所得的黑灰是有彩黑灰，而不同于黑白二色料混合后所得到的中性5号黑灰。为什么？解释是：因互补色色料混合后所得的黑灰是由无数细小的互补色颗粒组成，用赫林的四色对立学说去解释，这些小颗粒对人眼视网膜中视锥细胞的补色感光视素（或红—绿或黄—蓝）作空间混合的感知。而黑白二中性色料的混合所得的五号中性灰，是由无数黑、白小颗粒，只对人眼视网膜上视杆细胞中黑—白视素作空间混合的感知，所以二者是有区别的。
4 h8 Y, w8 `/ k0 Z( F* V思考题：
5 u' z* [/ ^* G! z①浅述加色混合与减色混合之异同，为什么？
' M2 j6 x- S% H2 [+ v②为什么说空间混合是中性混合？印象派是如何加以运用的？效果如何？
2 d8 U7 ~! |2 l6 L7 `作业：
①仿照加色混合作一叠色效果，利用减色混合作一叠色效果。（参见彩图35、38、65）
②利用细点或细线或小色块作一空间混合作业，或利用点彩派风格作一幅画。
! v3 U- ~. N8 C6 k( H
, s- M1 ~: ^% L& B6 d9 S①通过实验证明，太阳光的三原色的确为红、绿、紫。目前所有彩色电视，彩色摄影等使用的三原色红、绿、蓝，实际上并不能完全混合出自然界所有能用眼睛分辨出的真实色彩，也就是说，眼睛对阳光色散出来的色彩，我们通过任何其他手段是无法得到的，如果要想通过摄影、摄像等手段得到证实，其结果是，红偏淡朱，而且红加蓝只能得到品红，紫色根本无法得到。
②因为光本身是一种电磁波，所以它具有电磁的同性相斥和异性相吸的性能，如果物体具备某色素，即反射与该色素相同的色，而吸收与该色素不同的色，这就是选择吸收和反射。
9 W# }8 x8 D: i) j% M3 W! ^③加色混合中红光与绿光的混合可呈现黄光。减色混合中红色与绿色的混合可呈现黑灰色。而空间混合既非加色混合，也非减色混合。但既是加色又是减色。所以它所得到的新色是加色与减色混合的中性色。即黄色加黑灰色，是类似假金色的金黄色。
# k# B6 E1 \" M④色光的三原色相混可得白光，颜料的三原色相混可得5号灰色，空间混合既有色光混合的特点，又有颜料混合的特点。减光混合三原色相加得5号灰，而其中任何一原色的补色恰是其他二原色之间色。原色与其补色相混合即等于三原色相混故得灰色。因比例不同，灰色也有倾向性。
第二章 色彩的生理理论

第一节 人眼的生理与色彩视觉

所有的色彩视觉（包括色相、明度、纯度）都是建立在人的视觉器官的生理基础上的，所以研究色彩还必须了解视觉器官的生理特征及其功能。
1．人眼的构造及功能
, A! |2 K  N) W/ S. X' Y; ?眼球：人眼的形状像一个小球，通常称为眼球，眼球内具有特殊的折光系统，使进入眼内的可见光汇聚在视网膜上。视网膜上含有感光的视杆细胞和视锥细胞，这些感光细胞把接受到的色光信号传到神经节细胞，再由视神经传到大脑皮层枕叶视觉神经中枢，产生色感。眼球壁有三层膜组成。外层是坚韧
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5 S0 B8 l3 b' F* o9 l+ m( ~的囊壳，保护眼睛的内部，称为纤维膜，它的前1/6为角膜，后5/6为白色不透明的巩膜，中层称葡萄膜（或血素层、血管层），颜色像黑紫葡萄，由前向后分为三部分：虹膜、睫状体和脉络膜。内层为视网膜，简称网膜。（图20）
% B+ d6 C  X0 A- ?, b: p# O角膜：眼球最前端是透明的角膜，它是平均折射率为1.336的透明体，俗称眼白，微向前突出，曲率半径前表面约7.7毫米，后表面约6.8毫米，光由这里折射进入眼球而成像。
虹膜：在角膜后面呈环形围绕瞳孔，也叫彩帘。虹膜内有两种肌肉控制瞳孔的大小：缩孔肌（即环形肌）收缩时瞳孔缩小；放孔肌（即辐射肌）收缩时则瞳孔放大，其作用如同照相机的自动光圈装置，而瞳孔的作用好似光圈。它的大小控制一般是不自觉的，光弱时大，光强时小。
5 C' V+ b* _7 X晶状体：晶状体在眼睛正面中央，光线投射进来以后，经过它的折射传给视网膜。所谓近视眼、远视眼、老花眼以及各种色彩、形态的视觉或错觉，大部分都是由于水晶体的伸缩作用所引起。它像一种能自动调节焦距的凸透镜一样。晶状体含黄色素，随年龄的增加而增加，它影响对色彩的视觉。
9 n9 [( q2 M# @) e* S4 l玻璃液体：把眼球分为前后两房，前房充满透明的水状液体，后房则是浓玻璃体。外来的光线，必须顺序经过角膜、水状液体、晶状体、玻璃体，然后才能到达网膜。它们均带有色素，随环境和年龄而变化。
' w) S, g8 e0 g* _% d& @黄斑与盲点：黄斑是网膜中感觉最特殊的部分，稍呈黄色。色觉之所以有很大的个人差异与黄斑是有关系的，位置刚好在通过瞳孔视轴所指的地方，即视锥细胞和视杆细胞最集中的所在，是视觉最敏锐的地方。我们看到物体最清楚时，就是因为影像刚好投射到黄斑上的缘故，黄斑下面有盲点，虽然是神经集中的部位，但缺少视觉细胞，不能看到物体影像。
视网膜：视网膜是视觉接收器的所在，它本身也是一个复杂的神经中心。眼睛的感觉为网膜中的视杆细胞和视锥细胞所致。视杆细胞能够感受弱光的刺激，但不能分辨颜色，视锥细胞在强光下反应灵敏，具有辩别颜色的本领。在中央凹处之内，只有视锥细胞，很少或没有视杆细胞。在网膜边缘，靠近眼球前方各处，有许多视杆细胞，而视锥细胞很少。某些动物（如鸡）因视杆细胞较少，所以在微光下，它们的视觉很差，成为夜盲。也有些动物（如猫和猫头鹰）因视杆细胞很多，所以能在夜间活动。
视觉过程：入射光到达视网膜之前，是主要折射在角膜和晶状体的两个面上的。眼睛内部各处的距离都固定不变，只有晶状体可以突出外张，所以有聚像于网膜上的功能，这完全靠晶状体曲率的调整。如果起调节作用的睫状肌处于松弛状态，从远处射来的光线经折射后，恰好自动聚焦在网膜的感光细胞上。假如眼睛有病态，聚焦就落在较前方或较后方，落在网膜前面叫近视眼，落在网膜后方叫远视眼。正常人眼在观察近处物体时，可调节收缩睫状肌，使晶状体突出一些，这样由近处物体射来的光线，经晶状体凸出面的折射后，仍然可以汇集在视网膜上成像。由于凸出的曲率有限度，因而过于靠近眼睛的物体，它的成像不能落在视网膜上。水晶体的弹性随年龄的增长而减小，调节的本领也随着年龄的增长而降低，因此发生老年性远视。要使近处的物体落在网膜上，可用聚光镜将远处的光线收拢，方能使聚焦恰当地落到视网膜上，达到正常视觉。
视觉与年龄：视觉发生于出世后约一个月左右，大致一年以后即可对所有色彩具备完全感受能力。随年龄的增长（大约30岁开始）其效力日趋衰退（50岁以后特别明显）。
3 f( a/ ]: v& P. {: h* B2．色彩的视觉理论
赫尔姆霍兹的三色学说认为人眼视网膜的视锥细胞含有红、绿、蓝三种感光色素。当单色光或各种混合色光投射到视网膜上时，三种感光色素的视锥细胞不同程度地受到刺激，经过大脑综合而产生色彩感觉。如：当含红色素的视锥细胞兴奋时，其他两种视锥细胞相对处于抑制状态，便产生红色感觉；当含绿色素的视锥细胞兴奋时，其他两种视锥细胞相对处于抑制状态，便产生绿色感觉；如果含红、绿两种视锥细胞同时兴奋，而含蓝色视锥细胞处于抑制状态，此时产生黄色感觉；三种细胞同时兴奋时，则产生白色感觉；三种细胞同时抑制则产生黑色感觉；三种细胞不同程度地受到刺激时，则产生红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等色感。如果人眼缺乏某种感光细胞，或某种感光的视锥细胞功能不正常时，就会产生色盲或色弱。
赫林的对立色彩学说也叫四色学说。1878年他观察到色彩现象总是成对发生关系，因而认定视网膜中有三对视素：白—黑视素、红—绿视素、黄—蓝视素。这三对视素的代谢作用包括建设（同化）和破坏（异化）两种对立的过程，光的刺激破坏白—黑视素，引起神经冲动产生白色感觉。无光刺激时，白—黑视素便重新建设起来，所引起的神经冲动产生黑色感觉。对红—绿视素，红光起破坏作用，绿光起建设作用。对黄蓝视素，黄光起破坏作用，蓝光起建设作用。因为各种颜色都有一定的明度，即含有白色，所以每一颜色不仅影响其本身视素的活动，而且也影响白—黑视素活动。根据赫林的学说，三种视素的对立过程的组合产生各种颜色感觉和各种颜色的混合现象。
) J/ V* h7 e& A% F1 Z' H第三种说法是：在人眼视网膜的视锥细胞中有一种感光蛋白和三种感色蛋白，光照感光蛋白使其破裂，产生神经脉冲传到大脑皮层使我们有了光的感觉，这样就完成一个视觉过程。三种感色蛋白分别吸收红、绿、紫的色光，使其感色蛋白破裂产生脉冲传到大脑皮层，使我们感到某种颜色。这种蛋白破裂之后，需要在1/16秒之内再重新合成，有的破坏了之后不能及时合成，使其感觉迟钝，或感觉其他颜色，这就是某种色的色弱。有的人根本看不到某种色，这就是说他缺少某种感色蛋白，这就是色盲。色弱的人，对物体色知觉的第一印象是正确的，但由于他对于某种色光刺激后，破裂的感色蛋白不能及时合成再去接受继续刺激，继续产生色知觉。这时处于它相对应的那种蛋白十分活跃，因而使他产生一种对应色的色知觉。所以色弱的人迟钝的色知觉总是该色的补色。