色彩的立体空间

色彩的立体空间

1色彩学中色立体的内涵在社会生活中，人们的眼睛和视觉感受到了自然界色彩的现象。人类在认识色彩、应用色彩,传递色彩、享受色彩的同时,积极研究色彩、探索色彩、开发色彩。色彩作为色彩科学范围内的理论和应用研究,已经突破了以往色彩学只是停留在绘画色彩学中狭隘的范围。牛顿的光谱定律和牛顿色环,为色彩的科学应用和研究奠定了理论基础。在眼花缭乱的色彩世界里,根据色彩三属性:色相(H)、明度(V)、彩度(C)的特征,按序列地用图形来表示色彩,这就是色彩图。色彩图分为平面色彩图和立体色彩图两种。我们在色彩教学和色彩设计应用中经常提到的色立体,就是立体色彩图的简称。所谓“色立体”它是以数学坐标方式对复杂多变的颜色依据色彩三属性的原则,运用三维空间立体结构,作系列的有秩序地组合从而揭示了色彩世界众多颜色之间的相互联系、相互制约的辨证关系和色彩调和的规律。也可以讲,色立体是色彩表述、系列管理、设计应用和研究探索的科学应用工具。通俗地讲,色立体是一部色彩的“大词典”。2色彩的三维立体模型无论是色彩设计,还是绘画或彩色摄影,都是运用二维平面空间来表现外界空间的物象与色彩。在设计或创作中,由于运用三度空间的表现手法和色彩光学原理,使人们能从二维平面空间看到具有三维空间的视觉深度感。在二维平面的空间进行设计、创作、绘画或彩色摄影,之所以具有三度立体空间感,是由于运用光的作用和透视学的法则。色彩设计者或创作者运用色彩的光学原理,模拟客观物体在光的照射下所呈现的不同色相的明暗与层次,依据不同物体材料(包括颜料)的反射光的性能来近似地表达物体在空间中的色彩立体视觉。这就需要进一步理解和认识色彩的三维立体空间。我们讲解颜色的三维空间,可以采用一个正方形的六面立方体。这个立方体有八个棱角,每一个棱角代表一种色彩,底部右角为品红色(M)、底部左角为黑色(B)、底部前角为红(R)、底部后角为蓝色(B),顶面右角为白色(W)、顶面左角为绿色(G)、顶面的前角为黄色(Y)、顶面后角为青色(C)。每一种颜色占据三个面类似“爪”形分布开来,并且包围着整个立方体,八种颜色充满着整个立方体。按照色彩光学的红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色的原理,色光三原色在立方体内部均匀地反射并弥漫在空间之内,两种色或三种色混合的色彩都组合起来,不仅有了各种色彩,而且也会形成种种的消色(白、灰、黑)。在色彩的三维空间的立体模型中,不但可以明显地找到色光三原色红(R)、绿(G)、蓝(B)及其三间色品红(M)、黄(Y)、青(C)的相互空间关系,而且还能找到色彩的互补色,以及与中性色(黑、白、灰)的关系。在立方体底部的左角黑色位置和立方体顶面的右角白色位置,即所谓的黑场和白场,也就是主波长色光和外色光以及颜料的主色与补色的混合概念。黑色与白色之间联结成的一条对角线就是中性灰(N),它可以被分成若干不同等级的明度阶梯作为明度标尺。(图1)我们用一个三维空间的菱形立体也可以把色彩的三属性:色相(H)、明度(V)、彩度(C)全部表示出来。在菱形的色彩立体空间中,垂直的中线代表白、黑色系列的明度变化,垂直中线的顶端为白色,底端为黑色,中间是各种明度的灰色等级。各种色相位于菱形立体的水平面的圆周,圆周的每一个点代表光谱上的红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种色光的色相。色彩的彩度由菱形立体的圆周内的中心点向圆周延伸。圆周上的各纯色的明度相同。向上加白、向下加黑的变化则降低色彩的彩度。如果当圆周上的色彩处于一个立体平面变化时,只改变色相和彩度而不改变明度。当某种颜色离开圆周,它就不是一只纯色。这个菱形的色彩三维立体空间,只是一个理想化了的色彩三维空间示意模型。它可以帮助色彩原理初学者容易理解和认识色彩三种属性的相互关系。在色彩的真实关系中,根据色彩光学原理,可见光谱中的红、橙、黄、绿、青、蓝、紫色相的彩度不在一个圆周距离上,而且色彩的明度也不在一个圆周平面上。例如,高彩度的黄色不处于中等明度的位置,而是向上靠近白色明度的地方;高彩度的蓝色是靠近黑色明度较低的地方。因此,科学的色彩三维立体空间,不是一个规则的菱形色彩立体空间,也不是一个真正的圆形色彩立体空间。而是一个有秩序排列色彩符号的不规则的色彩立体空间。(图2)3色彩图的运用客观世界的色彩现象斑斓而多彩,自然界的色彩数以万计,在日常生产和设计中运用的色彩也有几千只,而人眼视觉能辨别的颜色最多也只能几百只。要直观、清晰地表示色彩的面貌———色相,准确地认识和掌握色彩组合原理和运用规律———色彩图是最好的色彩示意形式。色彩图的优点在于一目了然,借助于色彩图能够立刻了解色彩的三属性(H、V、C)以及各种颜色之间的相互关系。千百年来,人们在不断地探索着,希望通过、透过蒙于色彩世界的奇异面纱,揭示色彩构成的基本规律和原理。3.1世界上最早的色彩图在中国五千年的优秀历史文化中,古代中国人对色彩的认识、应用已积累了丰富的实践知识,并对色彩的现象和规律作了理论探索和总结,例如,公元前400年,《考工记》记载:“画缋之事,杂五色;东方谓之青,南方谓之赤,西方谓之白。北方为之黑。天谓之玄。地谓之黄。”春秋时期的《孙子》一书记载:“色不过五。五色之变。不可胜观也。”又据《辞源》记载:“谓青、黄、赤、白、黑也。古盖以此五者为主要之色。”基于中国古代五色学说的基本原理,在明代永乐年间(公元1421年),建造了一个呈正方形分割的平面色彩图———五色土,即社稷坛。现在还完整地保留在北京中山公元内。这个世界上最早的色彩平面图以赤(红)、黄、青(蓝)为三原色与黑、白的多种色彩组合,即构成色彩世界的全部色彩。(图3)在中世纪的欧洲,认为红色是日出、日落的象征,黑、白则是黑夜和白昼的象征,多种复色现象是由于白光与阴影的综合而构成的,因此出现了类似日出、日落的半圆形的平面色彩图。这类平面色彩图将白色、黑色放置在水平线的两端,中间为红色、绿色,而将黄色靠近浅色,将蓝色靠近深色。这种平面色彩图很明显地受到古希腊哲学思想的影响。1666年,英国著名物理学家牛顿将光谱分列在圆图中,圆心为白色,组成了展示色光混合规律的色彩平面图即著名的牛顿色盘。1686年,瓦勒提出了以红、黄、绿、蓝四色构成正方形色彩图。瓦勒的四色色彩图的构想对后来的色彩研究者给予很大的启迪。19世纪初,德国的生理学家、心理学家和色彩学家赫林(EwaldHering1834～1918)依据光学原理进一步提出红、黄、蓝、绿四色学说,以及四色学说的构成原理。给近代色彩研究领域有很大的影响。(图4)1872年,马克斯威尔提出以阳光三原色组成的色彩图,其色彩图的圆心同样是光谱的混合物———白色。在这几百年中,出现了多种结构、多种外形的平面色彩图,其中有著名的德国文学家歌德(Goethe1749-1832)在1793年提出了平面色彩图的设想。1924年,近代画家克利的金字塔形的色彩图。1931年,国际照明委员会(CommissionInternationalDei’Eclairage)公布了它制定C.I.E色品图,这是一种科学的色度记号表示法,运用物理光学测色法,以分光光度计测出分光曲线。以坐标图标定颜色的R、G、B三刺激值,具有表色度高准确无误的优点。3.2色外域中的蒙菲尔德色立体在平面色彩图演变、发展的同时,立体色彩图也在逐步的发展。1772年,拉姆伯特(JohannHeinrichLambert)提出了一个倒金字塔的锥形状的色彩图。(图5)1810年,德国画家栾琴(PhilipOttoRunge)提出了三维空间的球状色彩图的构想,构成了近代色立体的雏型。(图6)1874年,德国心理学家冯特提出了圆球形色立体,又于1893年提出了圆锥形色立体的设想。谢弗勒尔的半圆形状色立体则是1889年提出的。美国色彩学家孟赛尔(AlbertHenryMunsell1858～1918)在1905年提出有规则的圆球状色立体,(图8)经过十年的进一步探索,接着在1915年提出外形不规则的立体色彩图就是著名的蒙赛尔色立体。(图9)著名的德国物理化学家奥斯特瓦德(FriedrichWilhelmOstwald1853～1932)在1917年提出了著名的复圆锥形状色立体。(图10)在以后的几十年中,众多的科学家、色彩学家、物理光学家继续对色彩立体图的结构作了不懈的探索,有多种见解,在纯色相的联接轨迹线既有水平的或或倾斜的,也有波状起伏的封闭曲线,而且色立体的外形更为多样化。但是,作为科学的表色体系的基本结构和理论,都没有能突破孟赛尔色彩体系和奥斯特瓦德色彩体系。因此,孟赛尔和奥斯特瓦德的两大表色体系是国际学术界公认色彩体系。4色立体色谱法色立体是用数学关系,来表述视觉色彩并提供色彩调和关系的一个重要工具。人们表述视觉色彩的感受有多种方式,如用色名法,它可以表述某种颜色的不同明度、纯度和色相,并引起人们的联想,但缺乏表述色彩三属性的准确性。而且不同对象,不同心理影响和视觉感受,对色彩的命名也是理解个不相同。例如柠檬黄、桃红、紫罗兰等色名,很难准确表述其色彩的三属性。又如,淡绿、浅蓝、粉红等色彩可以有数以百计的多种色相、明度、纯度。色立体顾名思义就是色彩以三维立体空间的表示方式构成的立体色彩图。各种颜色根据色彩的三属性:色相(H)、明度(V)、彩度(C)有序、系统处于特定的空间坐标区,采用可以旋转直角坐标的方式,组成一个类似球体的立体模型。将这各种色相的纯色相互间关系,一个色相之间的清色、浊色之间的关系,各种不同明度,纯度关系按照“色彩的血缘”关系进行科学地排列,各就其位各得其所,构成了科学的色立体色谱。色立体的基本结构大致类似于地球的外形,顶端的“北极”为白色(W),球体的底端“南极”为黑色(B),连接球体形的两极而贯串球心的中心轴是由无彩系(白、灰、黑)组成,中心轴外的所有色域则属于有彩系,球体表面的“赤道线”上为色相的位置。球体表面色域是纯色以及纯色向上加白、向下加黑形成的清色系,球体的内部色域(除中心轴外)是由球体表面纯色及清色系加灰,有序地趋向中心轴形成浊色系。球体的