1Zhang xiuxin 第二讲：颜的基本概念与光环境质量 评价2本讲的主要内容：2.1、光环境质量评价2.1.1 影响视度的五项因素2.1.2光环境质量的评价标准 2.2、颜2.2.1 颜的基本特性2.2.2 颜的定量2.2.3 光源的颜32.1 光环境质量评价一个优良的光环境，应能充分发挥人的视觉功效，使人轻 松、安全、有效地完成视觉作业，同时又在视觉和心理上 感到舒适满意。2.1.1 影响视度的五项因素视度：看物体的清晰程度。 （1）亮度：人能看见的最低和最高亮度为10-6 106 cd/m2最令人满意的照度在15003000 Ix之间。亮度太大超出人眼 的适应范围，易引起眼疲劳。（2）物件的相对尺寸：物体的尺寸d，眼睛到物件的距离 l 都影响人们观看物件的视度。4视角（）：物体的大小（或其中某细部的大小）对眼 睛形成的张角。=3440 d/ l （单位：分，或 ） 视视力（视觉视觉 敏锐锐度）：其值值等于刚刚能分辨的视视角的倒 数。用V来表示 V=1/min医学上常用“C”兰道尔环或“E”形视标来检验人的视力。5（3）对比感受性（对比敏感性）任何视觉目标都有它的背景，如，看书时白纸是黑字的背 景，而桌子又是书本的背景，目标和背景之间在亮度和颜 上的差异，是人们在视觉上能认知世界万物的基本条件 。亮度对比，是视野中目标和背景的亮度差与背景亮度（或 目标）之比。符号为C C = |Lt Lb |/Lb = |L|/ Lb对对于均匀照明的无光泽泽的背景和目标标，亮度对对比可用光 反射比表示。C = |t - b|/ b一般面积较小的为目标，面积 较大的部位做背景。6（4）识别时间眼睛观看物体时，只有当物体发出足够的光能，形成一定 的刺激，才能产生视觉感觉。符合：亮度时间=常数 （邦森罗斯科定律） 在进行光环境设计中，应注意人的“适应”现象。当环境 亮度变化过大时，应考虑在期间设置必要的过渡空间，使 人眼有足够的适应时间。 （5）避免眩光眩光就是在视野中由于亮度的分布或范围不适宜，或在空 间或时间上存在着极端的亮度对比，以致引起不舒服和降低物 体可见度的视觉条件。根据眩光对视觉的影响的程度可分为：失能眩光（降低视功效 和可见度）和不舒服眩光（引起不舒服的感觉）。7根据眩光的形成过程，眩光可分为直接眩光和反射眩光：直接眩光：是由视野中的高亮度的或未曾充分遮蔽的光源所 产生的。反射眩光：是由视野中的光泽表面的反射所产生的。反射眩 光往往难以避开，故比直接眩光更为讨厌。消除或减轻直接眩光的措施：a）限制光源亮度 （增大面积，降低亮度）如加灯罩等。b）增加眩光源的背景亮度，减少二者之间的亮度对比。如书 和浅的桌面，亮度对比小，有利于视觉工作。c）减少形成眩光的光源的视看面积，既减少眩光源对观测者 眼睛形成的立体角。d）尽可能增大眩光源的仰角。消除或减轻直接眩光的措施：8限制范围：由45至限制 眩光临界角 范围内的亮度 。是观察点同 最远处灯具的 连线与下垂线 间的角度，最 大值为85。 9尽可能增大眩光源的仰角。当 眩光源的仰角小于27时，眩光 影响就很显著，大于45时，其 影响就大大减少。10a）尽量使视觉作业的表面为无光泽表面，以减弱镜面反射而 形成的反射眩光。（黑漆面改为灰毛面）b）使视觉作业避开和远离照明光源同人眼形成的镜面反射区 域；（反射的眩光最好大于27仰角以上）c）使用发光表面面积大、亮度低的光源；d）使引起镜面反射的光源形成的照度在总照度中所占比例减 少，从而减少反射眩光的影响。（不可避免的眩光源可想法降 低其照度、亮度，）减少反射眩光的措施：112.1.2光环境质量的评价标准 （一）适当的照度水平确定照度水平要综合考虑视觉功效、舒适感与经济、节能 灯因素。 在没有专门规定工作位置的情况下，通常以假想的水平工作面 照度作为设计标准。对于站立的工作人员水平面距地0.9m; 对 于坐着的人是0.75m（或0.8m）。在着手进行光环境设计时，遇到的第一个问题是确定实际标 准。 评价一个光环境的质量好坏，用户的意见和反映很重要 ，但往往在事先提不出具体的物理指标作为设计依据。为了 具有人对光环境的主观评价与客观的物理指标的对应关系， 现讨论优良光环境的基本要素和评价方法：优良光环境的基本要素和评价方法共有五项：12在照度标准中以1.5左右的等比级数划分照度等级，而不是采用等差级数 。例如，CIE建议的照度等级为20305075100200 30075010001500200030005000等等。131415本标准 适用于 城市新 建、扩 建和改 建的道 路。16（二）舒适的亮度比 ：在作业房间中，作业近邻环境的亮度应当尽可能低于作业本 身亮度，但最好不低于作业亮度的1/3，而周围视野（顶棚、墙 、窗）的平均亮度，应尽可能不低于作业亮度的1/10，灯和白 天的窗亮度，应控制在作业亮度的40倍以内。 （三）宜人的光，良好的显性 光源表的选择取决于光环境所要形成的气氛，比如，照度 水平低的“暖”灯光（低温）接近日暮黄昏的情调，能在室 内创造亲切轻松的气氛；而希望紧张、活跃、精神振奋的进行 工作的房间，易于采用“冷”灯光（高温），提供较高照度 。 （四）避免眩光干扰 （五）正确的投光方向与完美的造型立体感 1、照度矢量与标量之比2、平均柱面照度于水平面照度之比3、垂直照度与水平面照度之比 172.2 颜颜同光一样，是构成光环境的要素，对人的生理和心 理活动产生作用，影响人的工作效率。2.2.1 颜的基本特 性（1)颜的形成颜来源于光。可见光包含的不同 波长单辐射在视觉 上反映出不同的颜 。18从颜的显现方式上，颜可分为光源和物体光源：光源就是能发光的物理辐射体，如灯、太阳、天空、 发光的物面等。光源辐射多个单光对应的辐射能量不同 ，引起的颜视觉不同。辐射能量集中于光短波部分的 光会引起蓝的视觉，如天空光蓝（冷）。辐射能量 集中于光长波部分的光会引起红的视觉，如太阳光红 黄（暖）。物体光被物体反射或透射后的颜。物体不仅与光源的光 谱能量分布有关，而且与物体表面的光谱反射比或透射比分 布有关。如一张红纸，用白光和绿光（单光）照射，其反 射光（人的视感觉）不同。19（2）颜的分类和属性颜分为无彩和有彩两大类： 无彩：黑 灰 白三。当物体表面的光反射比在80 90%以上时，物体为白；反射比均在4%以下时，物体为 黑。有彩：指黑白灰以外的颜。有彩的表观颜有三种独立的属性，即调、明度、彩度调：各种单光在白背景下呈现的颜，就是 光谱的调。明度：指颜相对明暗的特性。反射比大的颜明 度高，反之明度低。彩度：指彩的纯洁性。单光彩度最高，掺入白 光成分愈多，彩度愈低。2021（3）颜的混合 -颜混合分为两种：一）加法光源的颜光的相加混合（光的混合）人眼能够感知和辨认的每一种颜，都能用红、绿、蓝三种颜 匹配出来。红、绿、蓝无论哪一种都不能有其他两种颜混 合产生。故红、绿、蓝称为三原（加法）. 其规律：1）两种颜按比例混合产生白或灰，这两种颜称为 互补。如黄和篮、红和青。2）非互补的两种颜混合，可产生中间，调偏向于 比重大的颜。3）表观颜相同的光，不管其光谱组成是否相同，光的颜 均可相加混合，视觉上是等同的。4）各颜光组成的混合的亮度，是各颜光亮度的总和 。2722颜光的相加混合应用于不同类型光源的混合照明，舞台照明，彩 电视的颜合成等方面。二）减法物体的颜光的减法混合（颜料的混合）彩涂料对于光的选择反射是颜相减的过程，深红的颜料 吸收了白光中大量的篮和绿，只反射红，即是从入射光中减 掉了篮和绿；一块黄的滤光片，由于减掉了篮，透过红和 绿，红和绿混合呈黄。颜减法混合中三原：青、品红、黄。分别是加法三原红 、绿、蓝的补。23彩涂料对于光的选择反射是颜相减的过程减掉过多的蓝绿光，反射多红光，呈暖 调 24减掉过多的红光，反射蓝绿光， 呈冷调252.2.2 颜的定量日常生活中人们习惯用自然界的景物来描述颜，如桃 红、苹果绿、孔雀蓝等。这种叫法不能正确表达颜特 征和说明颜之间的细微差别，随着彩在工程技术中 的广泛应用，为了精确的规定颜，要建立定量的表 系统。目前国际上使用较普遍的表系统有：孟塞尔表系统和CIE1931标准度系统。它们不但用符号和数字规定了千、万个颜品种，而 且在不同程度上揭示了颜的形成和组合的科学规律 。26一） CIE1931标准度系统这一系统的特点是用严格的数学方法来计算和规定颜。 使用这一系统，任何一种颜都能用两个坐标在度上 表示出来。国际照明委员会（CIE）1931年推荐的“CIE1931标准度 系统”有两个事实根据：a.任何一种光的颜都能用红、绿、蓝三原的光匹配 出来；b.大多数人具有非常相似的颜视觉。27CIE根据实验规定了（标准度观测者的）三条相对光谱灵敏度曲线 “CIE1931标准度观察者光谱三刺激值”。代表匹配各波长纯光谱所需要的红、绿、蓝三原的量。28x()匹配各波长纯光谱的红分量； y()匹配各波长纯光谱的绿分量； z()匹配各波长纯光谱的蓝分量；根据“CIE1931标准度观察者光谱三刺激值”，按以下 公式求出匹配任何一种颜的三刺激值X、Y、Z：三条相对光谱灵敏度曲线：X=k() x() Y= k() y() Z= k() z()在CIE1931标准度系统中，颜的度坐标用x、y、z 表示x=X/X+Y+Z y=Y/X+Y+Z z=Z/X+Y+Zx + y + z=1 因为：所以：通常度坐标用x y表示X相当于红原比例；y相当于绿原比例； z相当于蓝比例。29CIE1931标准 度（品） 上马蹄形曲线是 单一波长的光谱 轨迹，度的中 心E点是等能白光 。一种颜的坐标 点距光谱轨迹愈近 ，距E点愈远，彩 度愈高，颜愈纯 ，反之愈低。30CIE1931标准度 （品）上的颜 区域过E点画任一直线与光 谱轨迹得两交点，两点 指示的颜为互补。所有真实的颜都包 含在光谱轨迹和紫红轨 迹为边界的面积之内。CIE1931品（度）31二）孟塞尔表系统孟塞尔（A.H.Munsell）1905年创立的表系统按颜的 三个基本属性：调（H)、明度（V）、彩度（C）对颜 进行分类和标定。它是目前国际通用的物体表系 统。可以用一个颜立体模型来说明这一系统孟塞尔颜 立体模型32中央轴代表无彩 明度级，理想 白为10，理想 黑为0。颜样品离开中 央轴的水平距离 ，代表彩度的变 化。中央轴的彩 度为0，离轴愈 远，彩度愈大。颜立体水平剖面各个方向表示十种孟塞尔调：五种主调（红、黄、 绿、蓝、紫），五种中间调，每种调又分为10个等级10Y8/1233孟塞尔颜立体模型34孟塞尔表系统对一种颜的表示方法：是先写出调（H）,然后写明度（V）,后写彩度（C） H V/C = 调 明度/ 彩度;例如： 标号为10Y8/12的颜= 调为黄与绿黄的中间 ，明度值为8，该颜比较明亮；彩度值为12，它是比 较饱和的颜。孟塞尔明度值（V）与光反射比（）有对应的关系： =V(V-1）/100 如明度值为9的一块颜，其反射比=9(9-)/100=0.7240美国国家标准局和美国光学学会提供权威的孟塞尔颜样品。1974年该机构新版的孟塞尔颜册共有光泽颜