（机械设计及理论专业论文）数控机床造型设计中色彩应用研究.pdf

at h e s i si nm e c h a n i c a ld e s i g na n dt h e o r y ( i n d u s t r i a ld e s i g n ) r e s e a r c ho na p p l i c a t i o no fc o l o r si nn u m e r i c a l co n t r o lm a c h i n et o o lm o d e l b y g a o m i n s u p e r v i s o r ：a s s o c i a t e p r o f e s s o rl i ut a o n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y j u n e2 0 0 9 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得 的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过 的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢 j 6 二 思。 学位论文作者签名：吝p 日 期：锄叼6 、可 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位 论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印 件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后： 半年一一年口一年半口两年口 学位论文作者签名：碥卜 签字日期：2 呷易、肖 导师虢厕 辩嗍。r 涉 东北大学硕士学位论文摘要 数控机床造型设计中色彩应用研究 摘要 随着数控机床产品市场竞争越来越激烈，数控机床生产企业逐渐开始注重产品造型 设计，而色彩设计是产品外观造型设计的一个重要组成部分。好的色彩设计不仅能给人 以美感，还能够让人心情平静，有利于提高工作效率和安全性。色彩是人们选择产品的 重要依据之一，因而色彩新颖的产品更能在激烈的市场竞争中引起人的注目，从而提高 产品的竞争力。本文从提高数控机床的色彩的宜人性和安全性、满足市场竞争的角度出 发，进行数控机床色彩设计研究。 通过数控机床的诞生与发展历程的研究，将数控机床的色彩演变历程分为三个阶段 进行论述。通过研究数控机床各个阶段的色彩演变历程，分析数控机床的色彩演变的原 因，并把数控机床的色彩演变原因分为四个方面进行论述。 通过对比国内外数控车床、数控铣床、数控加工中心的色彩，找出我国数控机床存 在的问题，了解我国数控机床色彩现状，在了解现在数控机床的色彩的现状的基础上， 分析现代数控机床的色彩所存在的问题，提出数控机床的色彩设计原则。结合数控机床 的色彩设计原则，基于色彩的理论分别对数控机床的防护罩主体以及辅助部分进行色彩 设计研究。最后对我国的数控机床色彩设计提出一点建议，并对未来两三年内的数控机 床色彩做出预测。 关键词：数控机床，色彩演变，色彩设计，设计风格 - i i _ _ _ - _ - _ - _ i _ _ _ - _ - _ - _ - _ _ - i _ - _ _ _ _ _ - _ _ - _ _ _ _ _ _ _ - _ - _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ - 一 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t r e s e a r c ho n a p p l i c a t i o no f c o l o r si nn u m e r i c a l c o n t r o lm a c h i n et o o lm o d e l a b s 仃a c t i nt h i sp a p e r , t oe n h a n c et h ea m e n i t ya n ds e c u r i t yo f t h ec o l o ro f n u m e r i c a lc o n t r o l m a c h i n et o o l ，a n dt om e e tt h ep o i n to fv i e wo fm a r k e tc o m p e t i t i o n ，s t u d yt h ec o l o ro fc n c m a c h i n et o o l s a n a l y s et h er e a s o n sf o rt h ec o l o re v o l u t i o no fc n cm a c h i n et o o l s ，w h i c hi st h e e v o l u t i o no fc o l o rt h e o r y , c o l o re n g i n e e r i n g , d o p et e c h n o l o g ya n dd e s i g ni d e a s t h ep r o c e s so f t h ec o l o re v o l u t i o no f n u m e r i c a lc o n t r o lm a c h i n et o o li sd i v i d e di n t ot h r e ep h a s e s ：m o d e r n i s m s t y l ef r o mi9 5 0 st o19 7 0 s ，t h ep o s t - m o d e m i s ts t y l ei nt h e19 8 0 s ，a sw e l la st h ec o e x i s t e n c eo f av a r i e t yo fd e s i g ns t y l e sd u r i n gt h e19 9 0 st op r e s e n t b a s e do nt h es t a t u sq u oo f t h ec o l o ro fc n cm a c h i n et o o l s ，a n a l y s et h ep r o b l e m so ft h e c o l o ro fc n cm a c h i n et o o l s ，p u tf o r w a dd e s i g np r i n c i p l e so ft h ec o l o ro ft h ec n cm a c h i n e t o o l s ，i n c l u d i n gt h ep n n c i p l eo ff u n c t i o n a l i t y , t h ep r i n c i p l eo f h u m a n - m a c h i n ec o o r d i n a t i o n ， t h ep r i n c i p l eo f m e e t i n ge n v i r o n m e n t a l ，i nl i n ew i t ht h ep r i n c i p l eo fa e s t h e t i c ，i nl i n ew i t ht h e p r i n c i p l eo f t h ea e s t h e t i cn e e d so f t h et i m e s ，t h ep r i n c i p l eo f e c o n o m y ，t h ep r i n c i p l eo f m e e t i n g t h er e q u i r e m e n to fc o r p o r a t ei m a g e ，i nl i n ew i t ht h ed i f f e r e n tt h ep r i n c i p l eo fc o l o rp r e f e r e n c e s i nd i f f e r e n tc o u n t r i e sa n dr e g i o n s c o m b i n e dw i t ht h ep r i n c i p l e so fc o l o rd e s i g no fc n cm a c h i n et o o l sa b o v e - m e n t i o n e d ， s t u d yt h ec o l o ro ft h ev a r i o u sp a r t so fc n c m a c h i n et 0 0 1 k e y w o r d s ：c n cm a c h i n et o o l s ，c o l o rc h a n g e s ，c o l o rd e s i g n ，d e s i g ns t y l e i i i 。 东北大学硕士学位论文 目录 声明 中文摘要 a b s t r a c t 第1 章绪论 目录 1 1 课题研究的背景1 1 2 国内外数控机床色彩的研究状况2 1 3 研究目的及方法。3 1 3 1 研究目的3 1 3 2 研究方法3 1 4 研究的主要内容3 第2 章色彩的基本理论5 2 1 色彩的产生与本质5 2 1 1 色彩的来源5 2 1 2 视觉原理。6 2 1 3 色彩的属性7 2 1 4 色彩的体系。9 2 2 色彩知觉1 3 2 2 1 色彩心理效应1 3 2 2 2 色彩联想1 4 2 3 色彩对比与调和。1 7 2 3 1 色彩对比1 7 2 3 3 色彩调和1 9 2 4 色彩设计的重要性。2 2 2 5 本章小结 一i v - 北大学硕士学位论文目录 第3 章数控机床的色彩2 5 3 1 数控机床的诞生与发展2 5 3 1 1 国外数控机床的诞生与发展2 5 3 1 2 我国数控机床的产生与发展 3 2 数控机床的色彩演变历程2 8 3 2 1 二十世纪五十年代到七十年代数控机床色彩2 8 3 2 2 二十世纪八十年代数控机床色彩3 0 3 2 3 二十世纪九十年代至今数控机床色彩3 1 3 3 数控机床的色彩演变原因3 3 3 3 1 色彩理论的发展3 3 3 3 2 色彩工程学的发展。3 5 3 3 3 涂料技术的发展3 6 3 3 4 设计j x l 格的演变。3 8 3 4 数控机床的色彩应用现状3 9 3 5 本章小结4 3 第4 章色彩理论在数控机床的色彩设计中应用4 5 4 1 数控机床的色彩设计原则4 5 4 1 1 功能性原则4 5 4 1 2 人机协调原则。4 7 4 1 3 适应环境原则。5 0 4 1 4 符合美学法则5 l 4 1 5 符合时代的审美需求原则5 3 4 1 6 经济性原则5 4 4 1 7 符合企业形象原则。5 4 4 1 8 符合不同国家和地区对色彩的喜恶原则5 5 4 2 基于色彩理论的数控机床的色彩设计 v 5 6 东北大学硕士学位论文 目录 4 2 1 数控机床主体色调设计5 6 4 2 2 数控机床辅助部分色彩设计5 8 4 3 本章小结5 9 第5 章结论6 1 参考文献6 3 致谢6 7 v i 东北大学硕士学位论文 目录 v i i 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 1 1 课题研究的背景 第1 章绪论 机械制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，肩负着为国民经济各部门提供 现代化设备的任务，是国民经济各部门赖以发展的基础，其发展水平代表着该国家或地 区的经济实力、科技水平、生活水准等。机床工业是机械制造业的基础，一个国家机床 业的技术水平在很大程度上标志着这个国家的工业生产能力和科学技术水平，而数控机 床则是主导性的机床产品。 本文所说机床指的是金属切削机床( m e t a lc u t t i n gm a c h i n et o o l s ) ，是用切削的方法将 金属毛坯加工成机器零件的机器，它是用来制造机器的机器，所以又称为“工业母机”或 “工具机”( m a c h i n et o o l s ) ，习惯上简称为机床。数控机床是数字控制机床的简称，其控制 系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机 床动作并加工零件。按工艺用途分类，主要有金属切削类数控机床、会属成型类数控机 床、数控特种加工机床和其他类型的数控设备。金属切削类数控机床包括数控车床、数 控钻床、数控铣床、数控磨床、数控镗床以及加工中心。金属成型类数控机床包括数控 折弯机、数控组合冲床、数控弯管机、数控回转头压力机等。数控特种加工机床包括数 控线切割机床、数控电火花加工机床、数控火焰切割机、数控激光切割机床、专用组合 机床等。其他类型的数控设备是非加工设备采用数控技术，如自动装配机、多坐标测量 机、自动绘图机和工业机器人等。本文主要讨论的数控机床指的是金属切削类数控机 床，并且主要是当中的数控车床、数控铣床以及数控加工中心。 近年来数控机床产品市场竞争越来越激烈，数控机床生产企业开始认识到改善企业 产品形象是增强企业竞争力的一个有力的手段，产品外观造型设计是改变产品形象的一 个重要手段，而色彩设计是产品外观造型设计的一个重要组成部分。美国营销界总结出“7 秒定律一消费者会在7 秒内决定其购买意愿。而在这短短7 秒内色彩占6 7 的决定 因素。由此可见，色彩是人们选择产品的重要依据之一，色彩设计新颖的产品，往往更 容易引起人们的注意。在视觉上，色先于形，在一瞬间呈现在人眼前的是产品色彩配色 的效果。好的色彩可以协调或弥补造型中的某些不足，具有先声夺人的作用，给人以美 的享受，反之，可能会破坏产品的整体造型。在心理上，配色好的色彩可以让人心情平 静，有利于提高工作质量和效率；反之，容易影响使用者的工作情绪，分散使用者的注 意力，降低工作效率。 东北大学硕士学位论文 第1 章绪论 我国已经成为一个数控机床生产使用的大国，在很长一段时问数控机床的外观造型 设计被人们所忽视。我国以前对美学在数控机床外观造型的作用不够重视，一些数控机 床产品虽然在性能上达到国际水平，但是仍不受欢迎而缺乏竞争力。近年来，人们在设 计数控机床时，开始注意数控机床的外型设计，但很多数控机床的用色仍不尽人意。随 着人们生活水平的提高，人们逐渐追求数控机床产品的外观的舒适性和易操作性。在激 烈的市场竞争中，人们对数控机床的色彩的要求越来越高。色彩设计是数控机床外型设 计中的一个重要课题，虽然色彩是依附于形体的，但是色彩比形体对人更有吸引力。数 控机床作为一种商业产品，在满足功能舒适前提下应该努力了解和满足消费者的色彩喜 好。因此，对数控机床的色彩设计研究具有重大的理论价值和现实意义。 1 2 国内外数控机床色彩的研究状况 在十九世纪木，西方的色彩艺术家们就己发觉只有应用心理物理学方法经统计将感 性经验提升到理性的高度，才能稳定、可靠反映群体对色彩的认知特性，在1 8 9 8 年就提 出了定量化、理性化处理色彩的设想与手段的雏形。在二十世纪诞生了色彩工程学这一 新兴学科，使整个二十世纪的色彩研究有了色彩工程学的特征【2 】。色彩处理从传统的画 家和手工艺师的个人感性认知走向现代，从此色彩走上了一条由自由艺术通向工业设计 的道路。随着色彩作为一种信息的载体在各种工业产品中的作用日益提高，已成为现代 产品设计中不可缺少的重要因素。色彩工程学和数控机床产品的色彩设计都是工业设计 领域的一部分，国外工业设计起步很早，现在发展比较完善；工业设计在我国正式成为 - - f 学科还是近几十年的事，该领域现在j 下处于发展阶段。 目前，国内外对数控机床的色彩设计越来越重视。国外有很多比较成熟的数控机床 设计制造企业，都注重自己产品色彩风格的特异性，并通过自己众多的产品在市场上反 复出现，塑造出本企业的色彩设计风格。我国的一些数控机床产品与国外相比，最直观 的差距就是在色彩设计上。一般大部分欧美的数控机床的色彩配色比较和谐、统一，给 人以舒服的感觉，一些成熟的数控机床企业逐渐开始有自己的特色风格，只有少数数控 机床的色彩存在色彩配色不和谐的问题；我国的数控机床的色彩配色只有少部分数控机 床的色彩达到了国外的水准，大部分的数控机床的色彩配色还是不和谐，存在色彩单调、 搭配不当、不美观、没有形成自己独特的风格等诸多问题。 从目前国内外数控机床产品市场发展趋势来看，具有鲜明色彩的产品越来越 所欢迎。近年来，国外数控机床已多彩化，而国内很多数控机床产品的色彩还是 惯用色，大众对国内数控机床色彩改变的需求越来越强烈。我国的数控机床有了 发展，在功能设计方面逐步接近世界先进水平。许多数控机床虽具有和国外数控 东北大学硕士学位论文 第1 章绪论 近的功能，却达不到同样的市场竞争力。因此，认真而科学地研究数控机床产品的色彩 设计并付诸实施，对美化数控机床产品并提高档次和竞争力，对安全生产和提高工作效 率，对创造良好的色彩环境和愉悦人的身，t l , 等方面，都具有重要的现实意义。 在这个激烈竞争的时代，产品的个性化形象理所当然成为一个企业的识别元素，“用 起来j j n , t l , ，看起来顺眼成为数控机床产品色彩设计的基本要求，在国外相关产品的激 烈冲击下国内数控机床行业不仅要从内部质量上不断改进，还要在形态质量上有所提高， 从而应对国际化市场竞争。因而研究数控机床的色彩设计具有深刻的理论和实际意义的， 也将得到进一步的发展。 1 3 研究目的及方法 1 3 1 研究目的 了解国内外数控机床的诞生与发展历程以及数控机床的色彩演变历程，分析数控机 床的色彩演变原因；了解我国数控机床的色彩应用现状，分析目前我国数控机床的色彩 所存在的问题，从而针对这些问题寻找解决的方法。 本文主要研究目的在于解决上述的数控机床的色彩存在的问题，提出数控机床色彩 设计的一般设计原则，并结合这些原则，依据色彩的知觉以及色彩对比调和理论，对数 控机床进行色彩没计的研究，从而对我国数控机床的色彩设计提供一定的参考。 1 3 2 研究方法 本文主要通过文献研究法、比较分析法进行研究。 文献研究法主要分为两个阶段，第一阶段足通过查阅文献和网上查阅数控机床的色 彩的资料，收集大量国内外数控机床图片样本；第二阶段是运用归纳、分析以及抽象和 概括等方法提出数控机床的色彩设计原则。 然后对国内外数控机床的色彩进行比较研究。通过对比国内外数控机床的色彩，分 析出目前我国数控机床色彩存在的问题。根据数控机床色彩设计原则，基于色彩理论对 数控机床一些部位进行色彩设计的研究。 1 4 研究的主要内容 本文首先研究色彩的基本理论，主要探讨色彩对人的。t l , 理效应和联想、以及色彩对 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 比与调和原理，以对后来的数控机床的色彩设计提供一定的色彩理论支持。 其次，研究数控机床色彩的演变历程，数控机床的色彩演变历程按照时间顺序主要 分为三个阶段进行研究：首先是从二十世纪五十年代数控机床的诞生到二十世纪七十年 代，这段时间算是现代主义设计风格的时期，其次是二十世纪八十年代后现代主义设计 风格时期，最后是二十世纪九十年代至今的色彩设计风格丰富多彩的时期。 然后，研究数控机床的色彩演变的主要原因，主要分四个方面论述：近代色彩理论 的发展、色彩工程学的发展、涂料技术的发展和设计思潮的演变。 接着研究目前我国数控机床的色彩所存在的问题及解决方法，本文主要的研究内容 就是解决上述的数控机床的色彩存在的问题，即数控机床的色彩设计一般原则，以及基 于色彩理论的数控机床的色彩设计。 4 东北大学硕士学位论丈第2 章色彩的基本理论 第2 章色彩的基本理论 2 1 色彩的产生与本质 2 1 1 色彩的来源 2 1 1 1 色彩的来源一光 物理学家明确地告诉我们，光是一切视觉现象的主要媒体，物体受到光线的照射而 产生了形与色。没有光线，眼睛无法感受；没有光线，也就没有色彩。希腊哲学家亚罩 士多德因为这个物理现象认为能看见物体的最重要因素在于光线，才丌创了“光即是色 彩之源”的学说，影响后世至深。在亚罩士多德之后的一千多年中，色彩理论一直是个 空白阶段，科学家或画家大都致力于颜料的改良及创新，而没有太多关注色彩学的开发 研究。 十七世纪后叶，英国科学家牛顿( n e w t o n ，1 6 4 2 1 7 2 7 ) 真正揭开了光色奥秘。1 6 6 6 年，牛顿在剑桥大学实验室中进行了著名的色散实验，他把太阳光从缝隙引进暗室，在 通道上放置三棱镜，光通过棱镜产生折射。当折射的光遇到白色幕布时，在那旱显现了 像彩虹一样的色带，色带以红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的顺序排列，这条色带被命名 为光谱。他又将这七道光谱汇聚于一点，这些不同的色光又还原成了白光。发现了光谱 之后，才将色彩与光的关系建立起理论基础。 现代科学证实，光是一种以电磁波形式存在的辐射能。它具有波动性，又具有粒子 性，在光学上成为“二象性”。在整个电磁波的范围内，并不是所有的光都具有色彩。电 磁波包括宇宙射线、x 射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波等，他们各有不同的 波长和振动频率。只有3 8 0 毫微米到7 8 0 毫微米波长之问的电磁波才能引起人的色觉， 这段波长叫可见光谱【3 】。光谱是指光子在时空中传播时所具有的全部能级( 波长) 范围。 光谱中的可见光谱，通常简单地称为光。由于各色光的波长不同，其折射率也不同，所 以必须通过三棱镜才能区分出来。红色的折射率最小，波长最长，紫色光的折射率最大， 波长最短。其余的波长的电磁波都是人眼所看不见的，通常称不可见光，是不同的射线 或电波。在红色光之外的肉h 艮看不到的电磁波光线，被称为红外线；靠紫色光那一端外， 肉眼看不见的电磁波光线，称为紫外线。换句话说，从波长最长到波长最短的一段排列 为：无线电波、红外线、可见光谱、紫外线、x 射线、伽玛射线等，如图2 1 太阳光辐 射线的组成。 东北大学硕士学位论文第2 章色彩的基本理论 嚣簪”痞o玉钳珏。磬锣珏移玢钰+ 移i ：珏 凌磊，耄缀铉 图2 1 太阳光辐射线的组成 f i g 2 1s o l a rr a d i a t i o nc o m p o n e n t 2 1 1 2 色彩与光线 凡是能够自行发光的物体，就称为光源。有自行发光的物体所产生的色光被称为光 源色，如太阳、流星，人工光源如蜡烛、日光灯、霓虹灯等。我们通常见到的物体色与 照射到物体上的光源色以及物体自身的物理特性有关。同一物体遇到不同的光源将呈现 不同的色彩。 物体色是指光源色投射到不发光物体上并通过吸收与反射之后而反映到视觉上的光 色感受。 2 1 2 视觉原理 人类的眼睛之所以能够感知光线照射到物体，是因为反射光线现象产生形状与色 彩，透过眼睛的视觉作用，使人们感受到色彩。 眼睛构造主要分为眼睑、角膜、视网膜、晶状体、视觉神经细胞层等。眼球是人类 接受视觉信息的窗口。最前端是可以启合的眼睑，闭合时可以阻断进入眼球的光线。眼 球开启时，眼珠j 下自矿方有透明的角膜，周围有不透明的结膜相裹。角膜后方是充满透明 水样液体物质的前房。后方紧挨着的是有色素沉着结构不透光的虹膜。虹膜中间开有圆 孔，称为瞳孔。外部光线由此进入眼球。进入瞳孔的光线直抵水晶体。视网膜位于眼球 最后面，它是结构非常复杂的一个薄层，在上面含有大量的神经细胞。视网膜上有两类 对可见光波段内电磁波敏感的感光细胞，根据形状分为杆体细胞和锥体细胞。杆体细胞 有极高的感光灵敏度，能在微弱光照环境下辨别微弱的光线变化，但在稍强光下就几乎 完全失去工作能力，柱体细胞主要分布在远离中央窝的外围，在中央窝内侧完全没有柱 体细胞的分布。柱体细胞能感知光线的明暗度。锥体细胞感光灵敏度远低于柱体细胞， 在昏暗的光照下完全处于截止状态，不能正常工作。只有到了相当的光照水平才能正常 东北大学硕士学位论文 第2 章色彩的基本理论 感知光线变化。锥体细胞主要在中央窝内，稍离中央窝密度急剧下降，在视网膜外围几 乎无锥体细胞分布。锥体细胞含有感受红、绿、蓝色光的三原色细胞，可以感知色彩。 锥体细胞和杆体细胞吸收光线后会将感觉刺激转换成信号，沿着视神经传达到大脑的视 觉中枢，因而产生色彩的感觉。锥体细胞产生病变或先天功能不全时，会导致感色不足， 这就是我们常说的色盲。锥状细胞对光线感觉较迟钝，在较弱光线下不起作用；杆状细 胞对光线明暗感觉敏锐，因此在弱光下可以接受刺激辨别明暗，这就是光线越弱，色彩 越不饱和的成因 4 1 。 光在传播时有直射、反射、折射等多种形式，光直射时直接入眼，人感受到的是光 源色。当光源照射物体时，光从物体表面反射出来，反射出来的光线通过人眼的瞳孔， 到达视网膜上，视网膜上的视神经将刺激传达到脑中，脑产生兴奋感觉色彩，从而感受 到物体表面的色彩，如图2 2 视觉原理。 2 1 3 色彩的属性 图2 2 视觉原理 f i g 2 2v i s i o np r i n c i p l e 色彩种类非常丰富，现代色彩学大都将它分为无彩色和有彩色。无彩色也是一种色 彩，包括白、灰、黑等，称为无彩色系统。有彩色又称为有色的色彩，即色环上面所列 的颜色。色彩由三原色红、黄、蓝经过混合，因混合比例的差异而产生很多色彩。 人类肉眼能够分辨的色彩很多种，但若要细分它们的差别，或叫出它们的名字，却 十分困难。因此色彩学家将色彩的名称用它的不同属性来表示，即色相( h u e ) 、明度 东北大学硕士学位论文第2 章色彩的基本理论 ( v a l u e ) 及彩度( c h r o m a ) 。 2 1 3 1 色相( h u e ) 色相也叫色调，指颜色的种类和名称，是颜色的基本特征，是一种颜色区别于其他 颜色的因素。色相在我们视觉上的呈现必须由光谱中的波段值决定，不过用精确的波长 代表色相难以普及，因此设计领域里的色彩理论更强调色彩的感觉。色相和色彩的强弱 及明暗没有关系，只是纯粹表示色彩相貌的差异。如红、黄、绿、蓝、紫等为不同的基 本色相。就色彩的三原色在圆形图中的对等三分位置上定位，然后以相关的位置演变即 可得到六色色相、十二色相、二十四色相等等。 一般受过专业训练的人通常可以分辨色相1 0 0 1 6 0 种，但是一种色相加入不同量的 黑、白、灰，可产生灰、鲜、亮、暗等不同的数十种色彩。由于这些色彩的主波长没有 改变，所以它们仍然属于同一色相。 2 1 3 2 明度( v a l u e ) 明度是指色彩的明暗程度。谈到明度，宜从无彩色入手，因为无彩色只有一维，最 亮是白色，最暗是黑色，以及黑白之问不同程度的灰色，都是明暗强度的表现。有彩色 既靠自身所具有的明度值，也靠加减灰、自来调节明暗。也就是说，色彩的明度差别主 要存在于两个方面：一是同一色相的明度差别，即在色彩中加入白色或者黑色，来让色 彩变得更明亮或更黯淡；二是不同色相之间的明度差别，如光谱中黄色的明度最亮，其 次是橙绿，再次是红蓝，紫色最暗。r 本e c c s 色研究所配色体系用九级，孟塞尔用 十一级来表示色彩的明暗，二者都用一连串的数字来表示明度的速增。 2 1 3 3 彩度( c h r o m a ) 彩度是指色彩的纯净程度，又称饱和度。彩度的高低决定了色彩包含有色成分的多 少，含有色彩成分的比例愈大，则色彩的彩度愈高，含有色成分的比例愈小，则色彩的 彩度也愈低。当一种色彩掺入黑色、白色或其他色彩时，彩度就发生变化。当掺入的色 彩达到很大比例时，在眼睛看来，原来的颜色失去本来的色彩，而变成掺和的颜色了， 这并不代表这种被掺和的色彩里已经不存在原来的色彩，而是由于大量掺入其他色彩使 得原来的色彩被同化，人眼睛已经无法感觉出来了。彩度与明度有不可分割的制约关系， 一般有三种情形要注意：一是加白色明度增高而彩度降低；二是加黑色明度和彩度都降 低；三是加灰色或其他色相的颜色能使明度和彩度产生很丰富的变化。如红色加亮灰， 能增强明度，而降低彩度，而黄色加亮灰，明度和彩度都降低。 东北大学硕士学位论文 第2 章色彩的基本理论 2 1 4 色彩的体系 2 1 4 1 盂塞尔色彩体系 该色系是由美国色彩学和美术教育家孟塞尔( a l b e r th m u n s e u1 8 5 8 - 1 9 1 8 ) 于1 9 1 5 年 所创，后来美国光学会( o s a ) 对他所出的表色体系进行多年反复测定并几度修订，于1 9 4 3 年发表了“修正孟塞尔色彩体系”。目前国际上已广泛采用孟塞尔色彩系统作为分类和标 定表面色的方法。 孟塞尔色彩系统是用色彩立体模型表示色彩的方法，它是一个三维类似球体的空间 模型。孟塞尔把色彩的三要素色相h 、明度v 、纯度c 构成一个三维类似球体的空 间模型，称为孟塞尔色立体【5 】，如图2 3 。孟塞尔色立体的中心轴是无彩色的明度等级， 黑色在底部，白色在顶部，称为孟塞尔明度值。理想的白色定为1 0 ，理想的黑色定为0 ， 共分为1 1 个视觉上等距离的等级。孟塞尔色立体的中间明度轴，以1 到9 编号，表示明 度，以v a l u e 的v 代表明度，分别为v 1 、v 2 、v 3 等。无彩色n e u t r a l 以n 为开头字母 代表明度，分别为n 1 、n 2 、n 3 等。 在孟塞尔色立体中，色彩离开中心轴的水平距离代表饱和度的变化，称为孟塞尔彩 度。彩度也分成许多视觉上相等的等级。中心轴的无彩色的彩度为o ，离中心轴越远， 彩度值越大。该系统通常以每两个彩度等级为间隔制作一色彩样品。各种色彩的最大彩 度是不相同的，个别色彩彩度可达到2 0 。 图2 3 孟塞尔笆立体 f i g 2 3m u n s e l lc o l o rs y s t e m 盂塞尔色彩立体水平剖面上表示十种基本色，它含有五种原色：红( r ) 、黄( y ) 、 绿( g ) 、蓝( b ) 、紫( p ) 和五种间色：黄红( y r ) 、绿黄( g y ) 、蓝绿( b g ) 、紫蓝 ( p b ) 、红紫( r p ) 。又将各相邻色相间隔细分为十等分，其中5 为主要色相，由此获得 一百种色相的色相环，即我们所说的孟塞尔色相环，如图2 4 。 东北大学硕士学位论文第2 章色彩的基本理论 囤。 鬣p “。7 7 鞭 戮 ： 牲， ；竣紫p 黟。一、黪绿错舅彳 p， 、b ， 套 图2 4 孟塞尔色相环 f i g 2 4m u n s e l lc o l o rc i r c l e 任何颜色都可以用颜色立体上的色相、明度值和彩度这三项坐标来标定并给一标号。 标定的方法是先写出色相h ，再写明度值v ，在斜线后写彩度c 。 h v c = 色相明度值彩度 例如色相环中十种主要色相的纯色色彩记号是：5 r 4 1 4 、5 y r 6 1 2 、5 y 8 1 2 、5 g y 8 1 0 、 5 g 6 1 0 、5 b g 5 8 、5 8 5 8 、5 p 4 1 0 、5 r p 4 1 2 ( 根据美国1 9 7 0 年修正版的数值) 。 对于非彩色的黑白系列( 中性色) 用n 表示，在n 后标明度值v ，斜线后面不写彩 度。 n v = 中j | 生色明度值 例如标号n 5 的意义：明度值是5 的灰色。另外对于彩度低于o 3 的中性色，如果需 要做精确标定时，可采用下式： n v ( h ，c ) = 中性色明度值( 色相，彩度) 例如标号为n 8 ( y ，o 2 ) 的颜色，该色是略带黄色明度为8 的浅灰色。 2 1 4 2 奥斯特瓦尔德色系表 奥斯特瓦尔德( w i l h e l mf r i e d r i c ho s t w a l d ，1 8 5 3 1 9 3 2 ) 是德国的物理学家、化学家， 在1 9 0 9 年获得诺贝尔化学奖，他在色彩的领域，以物理概念予以标准化的贡献居多。奥 斯特瓦尔德色相环，如图2 5 ，以黄( y ) 、橙( o ) 、红( r ) 、紫( p ) 、蓝( u b ) 、蓝绿 ( t ) 、绿( s g ) 、黄绿( l g ) 8 个颜色为主色相，每一色相再分三色，以l 2 4 的号码 来表示二十四色色相【6 】o 奥斯特瓦尔德将无彩色的明度阶段分成八段，从最白到最黑的灰依次为a ，c ，e ，g ， i ，l ，n ，p ，其中a 表示最明亮的色标白，p 表示最黑暗的色标黑，其问有6 个阶段的灰 色。以b 代表黑色，w 代表白色，f 代表色相，所有色彩均由纯色混合适当比例的白色 或黑色而成，形成一个公式：f 纯色量+ w 白色量+ b 黑色量= 1 0 0 ，意思是一个色彩包括 的颜色混合比值。以b 、w 、f 为顶点，构成了一个三角形的坐标，称为等色相三角形。 1 0 东北大学硕士学位论文 第2 章色彩的基本理论 奥斯特瓦尔德色系共包括2 4 个等色相三角形，以w 、b 构成垂直的色彩中轴为中心， 回转三角形时称为一个圆锥体，就是奥斯特瓦尔德色立体，如图2 6 。在奥斯特瓦尔德色 立体中，纯度f 愈高的愈向外远离中轴。 b 图2 5 奥斯特瓦尔德色相环图2 6 奥斯特瓦尔德色立体 f i g 2 5o s t w a l dc o l o rc i r c l ef i g 2 6o s t w a l dc o l o rs y s t e m 奥斯特色系的符号表示是在色相号码旁加上白色量和黑色量，如8 i c 这个符号，8 表示色相中的红色，混合白色量8 9 及黑色量4 4 ，求得红色量为 1 0 0 一8 9 4 4 = 4 7 1 ，是一个略带灰色的红色。 2 1 4 3 伊登色系表 约翰斯伊登( j o h a n n e si t t e n ，1 8 8 8 1 9 6 7 ) 在1 9 1 9 年加入德国包豪斯学校担任色 彩与形状的课程讲师。1 9 6 1 年，他将自己多年研究的心得写成色彩论一书，对后世 的色彩教育起着关键性的影响。伊登首先按照色彩的三原色红、黄、蓝混合出三个中间 色橙、绿、紫色，再经过第二次混色，混出红橙、黄橙、蓝绿、蓝紫、红紫等六色 组成十二色相环，如图2 7 。 图2 7 伊登笆相环 f i g 2 7l l t e nc o l o rc i r c l e 2 1 4 4p c c s 色系表 日本色彩研究所在1 9 5 1 年就制定出一套“色彩标准”，并利用十三年的改进与测试， 在19 6 4 年正式发表同本色彩研究所配色体系( p r a c t i c a lc o l o rc o o r d i n a t es y s t e m ) ，简称 p c c s ，并且发行b a s i cc o l o rs y s t e m 色标系统，在1 9 6 5 年公丌为大众所采用【7 1 。该体 系的基本设计概念，根据孟塞尔色系和奥斯特瓦尔德色系的特点，加以合并和调整而得。 东北大学硕士学位论丈 第2 章色彩的基本理论 e c c s 色彩系统的色相分配以光谱上的红、橙、黄、绿、蓝、紫六色为基准，并以 等间隔、等感觉差距之比例分成十二色，再细分为二十四色。色相号码从原色f 3 ：( p r 泛 紫的红) 为1 开始，沿着顺时针方向到最后一个颜色紫红( r p ) 2 4 号，如图2 8 。 图2 8p c c s 色相环 f i g 2 8p c c sc o l o rc i r c l e e c c s 的明度分9 阶，白色在最上端，黑色在最下端，灰调依次为2 5 ，3 5 ，4 5 ， 5 5 ，6 5 ，7 5 ，8 5 ，白色是9 5 ，黑色是1 0 。越靠近白色，亮度越高，越靠近黑色，亮 度则越低。在九级中间，如果加上它们的分界级，即2 、3 、4 、5 、6 、7 、8 、9 ，便得到 十七个亮度级。彩度由无彩色到纯色共l o 个阶段，分别是0 s ，l s 9 s 。同本色彩研究 所把明度和彩度的变化综合起来称为色调的变化，色调是明度和彩度的混合概念，在同 一色相之中，色彩的明暗、强弱、浓淡、深浅的调子是不一样的。颜色最饱和，纯度最 高的色调叫纯色调。在纯色调中加入不同比例的白色，会出现亮色调、浅色调和淡色调。 加入不同比例的黑会出现深色调、暗色调和暗灰色调。e c c s 体系用v 、b 、s 、d p 、i t 、 s f 、d 、d k 、p 、l t g 、g 、d k g 十二种名称来给各个色调命名( 即鲜、亮、强、深、浅、柔、 浊、暗、淡、浅灰、灰、暗灰) ，如图2 9 。人们很容易靠色彩感觉来使用色彩。 霄i 。j a ，f 1 s 溺 铆s 黝 刚s 缫 却 s 燧 如”豳 钾s s 一 图2 9e c c s 色调图 f i g 2 9e c c st o n ei m a g e - 1 2 - 东北大学硕士学位论文 第2 章色彩的基本理论 2 2 色彩知觉 2 2 1 色彩心理效应 知觉是指在认知对象或者客观事物的过程中，由神经产生的反应。当我们的眼睛看 见色彩时，总能引起我们的心理活动，如产生冷暖、轻重、动静、前进与后退、涨缩、 软硬等，我们把这些特征归到色彩心理特征的范畴色彩的知觉。 2 - 2 1 1 冷暖 我们在接触色彩的时候，经常得到一种很直接的感觉，如在冬天我们看到穿红色觉 得温暖，而看到蓝色则会让人产生寒冷的感觉。 在色彩学中，色环上的色彩分为冷色系、暖色系和中性色系。在伊顿色相环中红色 及靠近红色的邻近色感觉偏暖，这个区域称暖色系。暖色系的色彩大致有红色、朱红色、 橙色等，其中橙色最热。色相环中的蓝色及靠近蓝色的邻近色感觉偏冷，这个区域称为 冷色系。冷色系有蓝色、蓝绿色、蓝紫色等，其中以蓝色最冷。冷暖色之间有些色彩很 难区分冷暖，例如紫色是红色与蓝色混合而成，却趋向于中性或暖昧的色系；绿色是黄 色与蓝色混合而成，是混色中最接近寒冷的颜色，这些色彩称为中性色。另外，色彩的 冷暖既有绝对性也有相对性，愈靠近橙色，色感愈热，愈靠近蓝色，色感愈冷。 大致来说，暖色容易使人兴奋、心浮气躁，其中朱红色最具兴奋作用；冷色则具有 压抑心理兴奋的作用，令人沉静、消极，以蓝色最具清凉、冷静的作用。有实验表明， 在蓝绿色的工作室和红橙色的工作室里，人们对冷暖的主观感觉相差3 4 摄氏度。在蓝 绿色的房间旱工作的人们，1 5 摄氏度就感觉寒冷；而在红橙色的房间里工作的人们直到 温度计下降到1 1 1 2 摄氏度时力感觉到寒冷。心理学家做过许多实验，他们发现：在红 色环境中，人的脉搏会加快，血压有所升高，情绪兴奋冲动；在蓝色环境中，脉搏灰减 慢，情绪也比较沉静。 另外，黑色与白色的是色彩世界的两个极限，如果一定要区别二者的冷暖，白色冷， 黑色暖，灰色是中性色，它靠近暖色能显示出冷静的感觉；靠近冷色则显出温暖的感觉。 2 2 1 2 轻重 色彩能够引起轻重感，影响色彩的轻重感有色彩的色相、明度、纯度、冷暖等，其 中主要因素是色彩的明度，明度高的色彩显得轻，相反明度低的色彩显得重。暖色系给 人感觉轻，冷色系给人感觉重。明度低、纯度极低或纯度极高、色相偏冷的色彩给人感 觉重；明度高、纯度居中、色相偏暖的色彩给人感觉轻。另外，感觉轻的色彩往往给