第四章 色彩表示系统：从孟塞尔到自然色系统

第四章 色彩表示系统

色彩是人类视觉感知的重要组成部分，也是设计中不可或缺的元素。为了更好地描述、表达和应用色彩，人们创造了各种色彩表示系统。本章将介绍几种常用的色彩表示系统，包括其基本原理、特点和应用，以及这些系统之间的相互关系。

4.1 色序系统的概述

一、色序系统的概念

色序系统是将颜色按照一定方式排列，并为每个颜色指定特定名称和标识的体系。它就像一个色彩的字典，帮助我们理解、辨识和使用颜色。

二、色序系统的条件

一个完整的色序系统通常需要满足以下条件：

• **按一定的规则和顺序排列颜色：*颜色排列必须遵循一定的规律，例如按照色调、明度或饱和度等属性进行分类。 **每一种颜色应有特定的标号加以识别：*每个颜色都应该有一个独特的标识，便于识别和检索。 **有与 CIE 色度系统对应的关系，以便于测量：**色序系统应该与国际标准的 CIE 色度系统相对应，以便于进行颜色测量和比较。

三、色序系统的类型

根据颜色排列的原则和特点，色序系统可以分为以下两种类型：

• 1. 等差别系统: 这种系统按照颜色变化量在视觉感觉上均匀等间隔变化的原则进行排列。这意味着相邻颜色之间的视觉差异是相同的。* 2. 类似度系统: 这种系统以颜色感觉在明度、色调、饱和度三方面与标准颜色的类似程度进行编排。它侧重于颜色之间的相似性和差异性，便于进行色彩搭配和调和。

4.2 孟塞尔色系统

一、孟塞尔色系统的概念

孟塞尔色系统是由美国画家孟塞尔 (A.H. Munsell) 创立的，它使用颜色立体模型来表示表面色的三种视觉特征：明度、色调和饱和度。

1. 孟塞尔色立体

孟塞尔色立体是一个三维模型，它将颜色按照明度、色调和饱和度进行排列。

• **中央轴代表非彩色的明度等级：*从底部的黑色过渡到顶部的白色，共分为 11 个在感觉上等距离的灰度等级，称为孟塞尔明度值 (V)。 **某一特定颜色与中央轴的水平距离代表饱和度：*称为孟塞尔彩度 (C)。 由中央轴向水平方向投射的角代表色调 (H)： 色调由 5 个主色调和 10 个中间色调组成，形成一个色环。

2. 孟塞尔图册

孟塞尔色系统中的每个颜色都用纸片制成颜色样品卡片，按照标号次序排列起来，汇编成颜色图册。

二、孟塞尔色系统的优势

孟塞尔色系统具有以下优势：

• **表色完全，编排合理：*它涵盖了几乎所有可见的颜色，并按照明度、色调和饱和度进行合理分类和排列。 **可以与 CIE 标准色度系统换算：*孟塞尔色系统可以与国际标准的 CIE 色度系统进行换算，便于进行颜色测量和比较。 **孟塞尔图册制作精良，便于携带、保存与查阅：**孟塞尔图册制作精良，便于携带、保存和查阅，方便设计师和艺术家进行颜色选择和搭配。

三、孟塞尔色系统的应用

孟塞尔色系统被广泛应用于以下领域：

• 美国国家标准学会和颜料、油墨、印刷等材料测试协会用其为标准： 孟塞尔色系统是美国国家标准学会 (ANSI) 和颜料、油墨、印刷等材料测试协会 (ASTM) 的标准颜色体系。* 英国标准学会用其来标定颜料： 英国标准学会 (BSI) 使用孟塞尔色系统来标定颜料。* 中国颜色体系及日本颜色标准将其作为参考： 中国颜色体系和日本颜色标准也参考了孟塞尔色系统。

四、孟塞尔色系统的特点

• **用孟塞尔明度、孟塞尔色调和孟塞尔彩度分别描述明度、色调和饱和度的感觉：*孟塞尔色系统使用特定的术语来描述颜色，例如明度 (V)、色调 (H) 和彩度 (C)。 **相邻颜色样本在明度、色度和彩度三个方向上的色彩感觉相同：*孟塞尔色系统中相邻颜色的视觉差异是相同的，便于进行颜色比较和搭配。 **是等差系统：*孟塞尔色系统是一个等差系统，这意味着明度、色调和彩度之间的变化量是相同的。 **孟塞尔颜色系统的变量安排与色立体类似：**孟塞尔色立体模型中的颜色排列与孟塞尔色系统的变量安排相一致。

五、孟塞尔色系统的描述颜色方法

• 1. 孟塞尔明度 (V)

孟塞尔明度值由 0 至 10 共分为 11 个在视觉上等距 (等明度差) 的等级。理想黑色 V=0，理想白色 V=10。实际应用中由于理想的白、黑色并不存在，所以只用到 1-9 级。

• 2. 孟塞尔彩度 (C)

它表示具有相同明度值的颜色离开中性色的程度。中央轴上的中性色的彩度为 0，离开中央轴越远，彩度数值越大。

六、孟塞尔颜色标号

任何颜色都可以用孟塞尔色立体模型上的色调、明度值和彩度这 3 项坐标加以标定。例如，一个颜色标号为 5R 4/6，表示该颜色的色调是红色 (R)，明度值为 4，彩度值为 6。

4.3 奥斯特瓦尔德色系统

一、奥斯特瓦尔德系统概念

奥斯特瓦尔德色系统是由德国化学家威廉·奥斯特瓦尔德 (Wilhelm Ostwald) 于 1920 年提出的，他因此获得了诺贝尔奖。

这个系统认为，所有颜色都是由“黑”（B）“白”（W）“纯色”（C）三种成分按照一定的比例混合得到，而且 W+B+F=100（%），所以，描述一个特定颜色，只要给出三个变量的具体数值就可以了，即：颜色 F=C+W+B。

二、奥斯特瓦尔德系统颜色立体

奥斯特瓦尔德系统颜色立体是一个二重圆锥，由等色相三角形组合而成。

1. 等色相三角形

把颜色立体的中央轴作为垂直轴，并作成以此为边长的正三角形，在其顶点配以各色的纯色色标，这个三角形就是等色相三角形。奥斯瓦尔德颜色系统共包括 24 个等色相三角形。

2. 色彩立体

奥斯特瓦尔德系统颜色立体是底面重合的二重圆锥，陀螺状。

三、奥斯特瓦尔德系统色相

• 1. 奥斯特瓦尔德系统色相概念

奥斯特瓦尔德系统色相假设色调由 8 种主色调组成：黄色、橙色、红色、紫色、蓝色、青绿色、海绿色和叶绿色。每一种再细分成 3 种，共 24 种，安排在色环上。

• 2. 等色相三角形

每个三角形共分为 28 个菱形，每个菱形都附以记号，用来表示该色标所含白与黑的量。

四、奥斯特瓦尔德系统明度

• 1. 奥斯特瓦尔德系统色相概念

奥斯特瓦尔德颜色立体的中央轴是明度轴，表示颜色的明度。顶端是白色，底端是黑色。明度分为 8 个梯级，附以 a、c、e、g、i、1、n、p 的记号。a 表示最明亮的色标白，p 表示最暗的色标黑，其间有 6 个阶段的灰色。这些非彩色所包含的白和黑的量是根据光的等比级数增减的，明度是以眼睛可以感到的等差级数增减决定的。

• 2. 明度标示法

白量在前、黑量在后。

五、奥斯特瓦尔德系统纯度

奥斯特瓦尔德色系的纯度阶分为八阶等纯系列。根据 W+B+C=100→C=100-WB。例如 pm、nl、i、ig、ge、ec、ca 为同一纯度阶。（但色彩的白色量与黑色量不同）

六、奥斯特瓦尔德系统的优缺点

优点:

• 通俗易懂，为调配使用色彩提供了有益的指示： 奥斯特瓦尔德色系统易于理解，并为色彩调配提供了实际的指导。* 色相三角形的统一性为色彩搭配特性显示了清晰的规律性变化： 等色相三角形为色彩搭配提供了清晰的规律性，便于设计师进行色彩搭配。

缺点:

• 等色相三角形的建立限制了颜色的数量： 等色相三角形的建立限制了颜色数量，无法涵盖所有可见的颜色。* **与心理颜色不符：**奥斯特瓦尔德色系统与人眼对颜色的主观感知并不完全一致。

4.4 自然色系统 (NCS)

一、NCS 系统的概念

自然色系统 (NCS) 是由瑞典科学家于 1964 年提出的，已成为瑞典及北欧一些国家的颜色标准，并在 1979 年出版了 NCS 颜色图谱。

NCS 起源于赫林的四色理论，按照颜色外貌与六种心理原色相类似的程度分类和排列，或者说是用所含这六种原色的比例来排列的。 NCS 提供了一种直接判定颜色感觉的方法，不需要借用仪器与色样。

二、NCS 系统的颜色组成

• 1. NCS 系统基淮色 (Y R B G W S)

六种心理原色之间无任何类似性。其它的色调的颜色都可视作与这六种原色有不同程度类似性的颜色。

• 2. NCS 系统颜色特点

红 (R) 与绿 (G)、黄 (Y) 与蓝 (B) 是相互对抗的两对颜色。任何颜色，只要有红色感觉就不可能有绿色感觉；有黄色感觉就不会有蓝色感觉。任何颜色，与红色相类似的颜色就不会与绿相似；与黄色相类似的颜色就不会与蓝色相似。

任一颜色中只可能包含黑 (S)、白 (W)、和一种或两种彩色原色，即颜色 F 可写成 F=W+S+(Y 或 B)+(R 或 G)。

三、NCS 系统的色相环

色相环呈现了 40 个 NCS 色相。任意颜色标号表示其与两种彩色原色的相似度。如 Y10R 表示黄色占 90%、红色 10%。

四、NCS 系统的色彩三角形

• 1. NCS 系统色彩三角形的概念

同一色相，不同彩度和明度的所有 NCS 颜色构成的三角形。

• 2. NCS 系统色彩三角形的应用

  • 黑度 (s) 一个颜色中黑色原色 (s) 的含量；颜色三角形中色块所在的与 WC 平行的直线，与 WS 轴的交点为白度。 * 彩度 (c) 一个颜色中两种彩色原色的含量；颜色三角形中色块所在的与 WS 平行的直线，与 SC 的交点为彩度。 * 白度 (w) 一个颜色中白色原色 (W) 的含量；黑度 w=100-s-c。

五、NCS 系统的色立体

色立体是以黑白轴为一边的色彩三角形围绕黑白轴旋转形成的双圆锥体。

六、NCS 系统的颜色标号

S 1080-Y70RS 10（黑度）80（彩度）-Y（第一原色）70（第二原色比例）R（第二原色）

4.5 其他颜色表示方法

一、印刷色谱

用标准 CMYK 四色油墨按照不同网点百分比叠加成各种色彩的色块排列表。

特点:

• 按 CMYK 网点面积组合的规律排列* 以 CMYK 网点面积的值为颜色命名* 一般不与 CIE 系统直接对应* 各网点面积色块的颜色与具体的印刷条件有关

二、RGB 颜色空间

• 1. RGB 颜色空间的概念

用红、绿、蓝的混合比例表示颜色的一种混色空间，符合加色混色规律。用 0-255 表示红、绿、蓝色光的比例，0 表示无光，255 表示最大亮度。设备相关的颜色空间，颜色与呈色原理、设备，环境有关，同一颜色比例，用在不同的显示器上显示，可能得到不同的颜色。

• 2. RGB 颜色空间的立体

RGB 色彩模型用一个三维笛卡尔直角坐标系中的立体来描述，为加色模型，模型中的色彩都是由红、绿、蓝不同比例混合而成。在这个立方体中，坐标原点 (0,0,0) 代表黑色，坐标顶点 (1,1,1) 代表白色，坐标轴上的三个顶点分别代表红、绿、蓝三基色，剩下的另外三个顶点表示补色青、品、黄，立方体的主对角线上红、绿、蓝三色比例相同，为中性灰色。

• 3. RGB 颜色空间的应用

应用：数字相机、扫描仪、显示器、电视机

三、HSV 颜色模型

• 1. HSV 颜色空间的概念

HSV 颜色空间是根据人眼视觉而发的一种色彩模式，是将颜色的三个基本特征一色相、明度、饱和度予以系统的排列、组合而物成的立体空间构图。在计算机实用软件中 HSV 色影模型一般用 HSB 色彩表示，V=B。H 色相，S 饱和度，V 明度。

HSV 色影模型是一个倒立的六棱锥。

总结

本章介绍了多种常用的色彩表示系统，包括孟塞尔色系统、奥斯特瓦尔德色系统、自然色系统 (NCS) 以及其他常见的表示方法，如印刷色谱、RGB 和 HSV 颜色空间。理解这些系统可以帮助你更好地理解色彩的构成和表达，并掌握在设计和应用中的应用技巧。希望你能通过本章的学习，对色彩表示系统有更深入的了解，并在未来的设计和创作中灵活运用这些知识