1.1.2 光的质量

人的视觉器官在色彩刺激作用下引起大脑反应，即视觉器官受不同波长光线的物理刺激的同时产生色彩刺激信号并传给大脑，大脑将其接收的色彩信号不断地译成色彩概念，并与储存在大脑里的视觉经验结合起来加以解释，形成了颜色知觉。颜色分非彩色和彩色。非彩色是指白色、黑色的各种深浅不同的颜色。彩色是指黑白系列以外的各种颜色。

由于感情效果和对客观事物的联想，色彩对视觉的刺激产生了一系列的色彩知觉心理效应。这种效应随着具体的时间、地点、条件（如外观形状、自然条件、个人爱好、生活习惯、形状大小及环境位置等）的不同而有所不同，一般来讲，色彩可以产生温度感、距离感、重量感、空间感、阴暗感等。

1.光源的色温

开尔文认为，假定某一纯黑物体，能够将落在其上的所有热量吸收，而没有损失，如果同时又能够将热量生成的能量全部以“光”的形式释放出来的话，它便会因受到热力温度的高低而变成不同的颜色。例如，当黑体受到的热力温度为500～550℃时，就会变成暗红色，达到1050～1150℃时，就变成黄色……因而，光源的颜色成分是与该黑体所受的热力温度相对应的。

当光源所发出光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时，黑体的温度就称为该光源的色温，用绝对温度K（Kelvin，或称开氏温度）表示。黑体辐射理论是建立在热辐射基础上的，所以白炽灯一类的热辐射光源的光谱功率分布与黑体在可见光区的光谱功率分布比较接近，都是连续光谱，用色温的概念完全可以描述这类光源的颜色特性。

当一个黑体（如铁）被加热到一定的温度时开始发出暗红色的光，温度再升高时光的颜色就变成黄白色、白色、蓝白色。低色温呈暖色，高色温则呈冷色。例如，烛光的色温是2000K，晴天中午时太阳的色温是6500K。

根据MaxPlanck的理论，将一具有完全吸收与放射能力的标准黑体加热，温度逐渐升高光颜色亦随之改变。CIE色坐标上的黑体曲线（Blackbodylocus）显示黑体的红—橙红—黄—黄白—白—蓝白的过程。黑体加温到出现与光源相同或接近光色时的温度，定义为该光源的相关色温，单位为K。由于气体放电光源一般为非连续光谱，与黑体辐射的连续光谱不能完全吻合，所以都采用相关色温来近似描述其颜色特性。色温（或相关色温）在3000K左右时，颜色偏黄。色温在3300K以下的光源，颜色偏红，给人一种温暖的感觉。色温超过5300K时，颜色偏蓝，给人一种清冷的感觉。不同色温的光，具有不同的照明和视觉效果。通常气温较高的地区，人们多采用色温高于4000K的光源，而气温较低的地区则多用4000K以下的光源。不同光源环境的相关色温见表1－1。

表1－1 不同光源环境的相关色温

光源色温不同，光色也不同，色温在3300K以下有稳重的气氛，温暖的感觉；色温在3000～5000K为中间色温，有爽快的气氛；色温在5000K以上有冷的气氛，清凉的感觉。不同光源的不同光色组成的气氛效果见表1－2。

表1－2 不同光源的不同光色组成的气氛效果

在高色温光源照射下，如果亮度不高则给人们一种阴冷的气氛；在低色温光源照射下，亮度过高会给人们一种闷热的感觉。在同一空间使用两种光色差很大的光源，其对比将会出现层次效果，光色对比大时，在获得亮度层次的同时，又可获得光色的层次。不同的色温会引起人们在情绪上不同的反应，一般把光源的色温分成三类。

①暖色光：暖色光的色温在3300K以下，暖色光与白炽灯光色相近，红光成分较多，给人以温暖、健康、舒适的感觉，适用于家庭、住宅、宿舍、医院、宾馆等场所，或者温度比较低的地方。

②暖白光：又称中间色，它的色温在3300～5300K之间。暖白光光线柔和，使人有愉快、舒适、安祥的感觉，适用于商店、医院、办公室、饭店、餐厅、候车室等场所。

③冷色光：又称日光色，它的色温在5300K以上，光源接近自然光，有明亮的感觉，使人精力集中，适用于办公室、会议室、教室、绘图室、设计室、图书馆的阅览室、展览橱窗等场所。

2.光源的显色性

牛顿在1664年用棱镜把白色的太阳光色散成不同色调的光谱，奠定了光颜色的物理基础。1860年麦克斯韦用不同强度的红、黄、绿三色光配出了从白光一直到各种颜色的光，奠定了三色色度学的基础。在此基础上，1931年国际照明委员会建立了CIE色度学系统，并不断完善。如今CIE色度学系统已广泛用于定量地表达光的颜色。

颜色离不开照明，只有在光照下物体才有可能显示出颜色，而且光的颜色对人们的心理有非常大的影响。在不同光源照射下，同一个物体会显示出不同的颜色。例如，绿色的树叶在绿光照射下，呈鲜艳的绿色，在红光照射下近于黑色。由此可见，光源对被照物体颜色的显现，起着重要的作用。光源在照射物体时，能否充分显示被照物颜色的能力，称为光源的显色性。1965年，国际照明委员会推荐在CIE色度学系统中，用一般显色指数Ra来描述光源的显色性。

光源对物体颜色呈现的程度称为显色性，也就是颜色的逼真程度。光源的显色性是由显色指数来表明的，它表示物体在光源下颜色比基准光（太阳光）照明时颜色的偏离，能较全面反映光源的颜色特性。显色性高的光源对颜色的表现较好，人们所看到的颜色也就较接近自然颜色，显色性低的光源对颜色的表现较差，所看到的颜色偏差也较大。

显色性有高低之分，其关键在于该光的特性。可见光的波长在380～780nm之间，也就是在光谱中见到的红、橙、黄、绿、青、蓝、紫光的范围，如果光源所放射的光中所含的各色光的比例与自然光相近，则眼睛所看到的颜色也就较为逼真。

光源对物体的显色能力是通过与同色温的参考或基准光源（白炽灯）下物体外观颜色的比较得出的。光所发射的光谱内容决定光源的光色，但同样光色可由许多、少数甚至仅仅两个单色的光波合成，对各个颜色的显色性亦大不相同。相同光色的光源会有相异的光谱组成，光谱组成较广的光源较有可能提供较佳的显色品质。当光源光谱中很少或缺乏物体在基准光源下所反射的主波时，会使颜色产生明显的色差（colorshift）。色差程度越大，光源对该色的显色性越差。显色分为如下两种。

①忠实显色：能正确表现物质本来的颜色需使用显色指数（Ra）高的光源，其数值接近100。

②效果显色：要鲜明地强调特定色彩，表现美的生活可以利用加色的方法来加强显色效果。采用低色温光源照射，能使红色更加鲜艳；采用中等色温光源照射，能使蓝色具有清凉感；采用高色温光源照射，能使物体有冷的感觉。

太阳光和白炽灯均辐射连续光谱，在可见光的波长（380～760nm）范围内，包含着红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种色光。物体在太阳光和白炽灯的照射下，显示出它的真实颜色，但当物体在非连续光谱的气体放电灯照射下，颜色就会有不同程度的失真。为了对光源的显色性进行定量的评价，引入显色指数的概念。以标准光源为准，将其显色指数定为100，其余光源的显色指数均低于100。显色指数用Ra表示，Ra值越大，光源的显色性越好。在国际照明协会中一般把显色指数分成五类，见表1－3。

表1－3 国际照明协会对显色指数的分类

光源显色指数表示光源的色彩还原性能，即所谓灯下辨色性能。为了自然真实表现被照物色彩，光源的显色指数应大于80以上。把白炽灯的显色指数定义为100，视为理想的基准光源。