产业的发展离不开CMF（色彩、材料、工艺）
有关色彩设计基础的知识，很多院校延用的是色彩构成课程教学。其目的是培养学生对抽象色彩的认识，例如色彩间的相互作用、人对色彩的知觉和心理效果、色彩重组搭配的普遍规律等。从而提高学生抽象色彩思维能力、构成色彩思维能力、立体色彩思维能力。
对于色彩设计来说，色彩构成的训练是非常有必要的。然而对于更为专业的CMF中的色彩设计，色彩构成只是认识色彩的基础。而色彩感知原理、色彩与形体、色彩与形体、色彩与面积、色彩与肌理、色彩与空间、色彩与位置、色彩与材料、色彩与工艺间的相互变化和相互作用对消费者（用户）感知系统带来的情绪和情感上的心理效应是CMF色彩设计的重点。
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一、人眼的色彩感知原理
人对色彩的感知是建立在视觉生理特征上的光学效应。之所以能够看到色彩是建立在自然界色光混合与颜料混合原理的基础上视觉感知现象。我们能够看到物体的颜色一方面取决于外界的光，另一方面取决于人眼的视觉属性。人眼的视网膜上大量存在一种光敏细胞，按其形状不同可分两大类：杆状细胞、锥状细胞。
“杆状细胞”对射入光的强度很敏感，它具有分辨亮度差别的能力，但对颜色的分辨能力极差；而“锥状细胞”对亮度的灵敏度却不高，但它却具有很强的分辨颜色的能力。白天人眼主靠“锥状细胞”产生视觉感知，夜间人眼主靠杆状细胞产生视觉感知。所以白天看到的色彩更丰富，晚上则颜色感知较低。
作为人眼的“锥状细胞”由于对光谱感受性能的不同可分为三种：一种对红光的感受性最灵敏，叫红色锥状细胞；一种对绿光的感受性最灵敏，叫绿色锥状细胞；一种对蓝光的感受性最灵敏，叫蓝色锥状细胞。三种细胞在某种光的刺激下，分别产生不同程度的兴奋，便产生相应颜色视觉的感知变化。如果三种细胞都兴奋，便会产生白色的视觉．如果三种细胞都不兴奋，便会产生黑色的视觉。
可以看到人的视觉锥状细胞对红、绿、蓝三色光最敏感，所以红、绿、蓝三色光成为了合成自然界所有颜色的三原色（基色）。
除了人类视觉光敏细胞的色彩感知属性外，人类对色彩的感知还存在着视觉时间和空间的混色效应现象，也就是说人眼存在着视觉功能上的暂留现象。因此，当两种不同的色光间隔时间很短，先后对视网膜刺激，视网膜就分不出刺激的先后，只能产生一个总体的刺激知觉，这便是视觉的时间混色效应。同时，由于人眼存在一定限度的分辨本领，因此，当两束不同的色光同时对视网膜极小的范围刺激时，视网膜在某一极小范围中就无法分辨两种刺激，也只能产生总体的刺激知觉，这便是视觉的空间混色效应。
彩色电视就是利用了视觉的这一特性．在彩色电视机荧屏上，规则地密集排列着许多能发出红、绿、蓝光的荧光粒，这些红、绿、蓝荧光粉粒在画面要求的统筹下由代表红、绿、蓝的三束电子束分别激活，从而在荧光屏上就产生了一系列的红、绿、蓝发光点，人的视觉锥状细胞在发光点的同时刺激下，由于视觉的空间混色效应（无法分辨出三色刺激点），于是便在视觉上合成出总体的彩色图像。
图 超大尺寸彩色电视，拍摄于AWE三星展台
二、色彩体系与混色原理
CMF色彩设计是为了更准确、更快速地掌控和组织色彩方案在产品上的有效实施，对色彩的准确化认知、标准化解读和合理化应用，色彩的体系分类是色彩学的重要基础，到目前为止，常用的色彩体系主要分为两大类：
- 一类是以色光为基础的混色体系，其原理是色光混色，称之为色彩的表色体系；
- 另一类是以色料为基础的混色体系，其原理设计调色混色，称之为色彩的显色体系。
色光的红、绿、蓝三原色与色料的红、黄、兰三原色是两种截然不同色混合原理。色光的红、绿、蓝光的三原光混合成无色，而色料红、黄、兰却混合为黑色。色光混色属于加法混色原理，色料混色属于减法混色原理。色光相加会变亮，色料相加会变暗。无论是彩色显示屏、摄影、绘画、油漆还是彩印等其实都离不开色光或色料两种不同混色原理，人类对色彩的感知其实就是人眼所接收到的当时混色（或是色光混色，或是色料混色）的结果。色光表色体系是一种加法混色原理。色光表色体系指的是人们见到的颜色是在一定光的条件下所表现出的色彩，例如苹果的红色其实并不存在，而苹果的红色感知其实是来源于为光线、苹果表面的反射和眼睛。所以，在光色表色体系中，所有的色彩其实是一种表象色，没有光，没有物体发射、没有人眼就没有颜色。当然由于光的存在，色彩才有可能被感知。1802年英国生理学家托马斯·杨根据人眼的生理特征，提出了色光理论，发现了色光三原色的R（红Red）、G（绿Green）、B（蓝Blue）的原理，即色光三原色（RGB）按比例相混能够生成其它任何一种色光，而其他色光却无法生成这三种色光。所以托马斯将红绿蓝这三种色光称之为色光三原色（RGB）。随后的实验证明，色光相加会越来越亮，而色光三原色等量光相加会变成白光。这种有关色彩与光的共生关系就是RGB色光表色体系。现如今各类显示屏就是RGB色光表色体系实际应用的产物。例如，彩色电视画面颜色的合成便是这种。不同原色光的混合规律为如图所示。图 英国生理学家托马斯·杨1802年提出的色光的三原色原理图（图片来源：李亦文绘）对于色光表色混色系统的色彩测定是通过相关仪器对可见色光三原色刺激量的测定，也就是在CMF界所称的“三刺激值”，我们通过三刺激值把色光刺激与色彩感觉对应起来进行准确的定量和标识。目前对色光色彩测试的重要系统是国际照明委员会确定的CIE测色系统。该系统就是采用色光三原色刺激量的测定把观察者的色彩感觉数字化，具体的测试方法是通过光源、物体、观察者三方因素的集合，对色刺激与色彩感觉进行有机对应，从而对色彩进行确定。测定的共性条件为：光线射在物体上的角度是45°角，观察色彩的方向为垂直方向。CIE系统用百分比的方式，把三原色之间的刺激值分别用X、Y、Z表示。图 国际照明委员会确定的CIE测色系统。（图片来源：CMF设计军团资料）就目前而言，CIE所使用的表色法，是最科学的，误差额最小的色彩表示法，这种测色法要依赖复杂的测色仪器设备，所以目前主要用于工业方面的专业测色。因此，CMF的色彩设计所考虑的色彩不光是抽象颜料色彩，而是物体反射光线到人们眼内所产生的视觉色彩，应该说是在环境因素影响下的视觉色彩。从人眼的感知原理看，红绿蓝是人眼的在可见光下的三原色。人眼是利用三原色色光的叠加从而感知到大千世界的绚丽多彩，这就是著名的光学三色原理。而这种方法所产生的色彩感知叫做加法混色。屏幕显像和摄影等都是这种混色方法的具体应用。色料显色体系是一种减法呈色原理。色料显色体系指的是绘画、彩印等的颜料混合呈色原理，是一种与色光加法混色方式完全不同的方式。在颜料色中，理论上说蓝C（Cyan），红M（Magenta），黄Y（Yellow）是可以混合出其他色彩的基本色，也就是色料的三原色。对于色料的三原色而言，色料混合后，光亮度低于原来色料的光亮度，混合色料数量愈多，被吸收的光线愈多，最终会趋于黑色。所以，色料的调配次数越多，纯度就越低，就会失去色料三原色原有的单纯性和鲜明性。原理上CMY三原色混合会变成黑色。图 色料三原色。理论上说蓝，红，黄，是可以混合出其他色彩的基本色。（图片来源：李亦文绘）但是由于油墨原料生产的局限，青墨的纯度不及洋红的纯度，这样做出来的灰色总是偏红的。为了弥补油墨工艺的不足，在彩色印刷中引入了黑墨来加强灰色的效果，使印刷品能表现出较佳的层次感，这就是我们在印刷中从色料的三原色（RGB）增加了黑，形成了今天大家所熟悉的四色（CMYK）印刷。不过CMYK四色色彩混合仍然存在着不够理想的地方，因此我们在专色色料技术上开始从黑色（灰色）开始向其它的色彩拓展，从而获得更高的色效品质。例如在Pantone的HexChome6色高保真印刷色中就增加了专绿及专橙这两种专色，专绿及专橙的加入，大大提升了印刷中绿色及橙色的品质。不管怎么说，今天的染料和油墨主要还是根据CMYK四种色料油墨相互组合的原理进行合成的，这种用CMYK四色混色的方式也就是我们俗称的色料减法显色方式。绘画、彩印、油漆、摄影等用到的都是减法显色的混色方式。颜料本身不发光，颜料的色彩是在白光射入时的把自身色彩的色光反射或透射出去，把其它成分的色光，尤其是该种颜料色彩中的补色光吸收掉的结果。颜料是色料透明微粒均匀地与无色透明的溶质液体的混合物，这些色料的透明小微粒起到的是如同小滤色片的作用。当绘画或油漆时，在基片表面涂上一种颜料的薄膜后，白光穿过颜料层，经过颜料的第一次吸收，如果基片透明，则经第一次吸收后透过基片的光的颜色，便为透明体的颜色。滤色片和彩色灯泡就是这种原理。如果基片不透明，基片将把第一次吸收后的色光进行反射，穿过颜料层的被再次吸收，最后只有与颜料本身相同的色光被成功反射，这便是不透明体我们所感知到的表面颜色，这相当于减色混合法中只含有一种滤色片的情况。当两种颜料混合后，就会出现既不被第一种颜料吸收，又不被第二种颜料吸收的色光被透射或反射，所呈现的色彩就是该透明体或不透明体不被吸收的色光的颜色。这就相当于减色混合法中含有两种滤色片重叠的情况。显然，当多种颜料混合后，所有的色光都被吸收掉，不管基片透明与否会显黑色的原因。色彩表色色立体系统是指色彩标准、色彩管理和色彩检测为一体的综合系统。色彩表色色立体系统主要是从色彩的明度、色相和纯度三个属性出发，按照色光和色料的显色规律、显色秩序进行排序、分类和命名，从而形成的较为科学的、完整的和直观的色彩表色系统。目前常见的有创建于1892年的孟塞尔（Munsell）色彩表色色立体系统、创建于1921年的奥斯特瓦尔德（Ostwald）色立体系统、创建于1964年的日本色彩研究所（PCCS）的色立体系统和创建于1930年的自然色色立体系统（NaturalColourSystem，简称为NCS）。虽然这四种色彩表色色立体系统存在着一定的差异性，但它们都是以色相、明度、纯度三个色彩的基本属性作为构架，所以对于CMF设计师而言，色立体系统只是一种显色和管理的方式，具体地说，只是为CMF色彩设计提供了直观感受抽象色彩世界的不同视角，只是拓宽了CMF色彩设计的用色域，只是把原本复杂的色彩关系以标准化的方式可视化，方便CMF设计师对色彩进行管理和使用，因此，对于色立体的色彩系统CMF设计师不需要专门去研究，选择一种合适自己行业特征的系统加以应用就可以了。孟塞尔（Munsell）色立体系统是由美国艺术家阿尔伯特·孟塞尔在1898年创制的，在1930年代为USDA采纳为泥土研究的官方颜色描述系统。至今仍是比较色法的标准。它是第一个根据色彩视觉特征所制定的颜色分类和标定系统。将色彩明度、色调、饱和度作为视觉感知尺度，并通过一个类似球体的模型把各种表面色的明度、色调、饱和度全部按特定的标号表示出来的色立体系统。应该说孟塞尔（Munsell）开创了一个“描述色彩的合理方法”，他采用的十进位计数法要比颜色命名法更为优越。无论是什么样的色彩都可以在该色立体模型上的色调、明度和纯度这三项坐标点来标定。孟塞尔色立体模型像个双锥体，它的中央轴代表中性色（无彩色）的明度等级。从底部的黑色过渡到顶部的白色共分成11个在感觉上等距离的灰度等级，称为孟塞尔明度值。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（饱和度），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。由中央轴向水平方向投射的角代表色调。孟塞尔颜色立体模型水平剖面是孟塞尔颜色立体模型的水平剖面，它的各个中心角代表10种色调。其中包括5种主要色调红(R)、黄(Y)、绿(G)、蓝(B)、紫(P)和5种中间色调黄红(YR)﹑绿黄(GY)﹑蓝绿(BG)﹑紫蓝(PB)、红紫(RP)。每种色调又可分成10个等级，每种主要色调和中间色调的等级都定为5。任何颜色都可以用颜色立体模型上的色调、明度值和彩度这3项坐标加以标定，标定方法是先写出色调H，然後写出明度值V，在斜线後写彩度，即：/=色调；明度值/彩度。1915年美国最早出版《孟塞尔颜色图谱》。1929年和1943年分别经美国国家标准局和美国光学会修订出版《孟塞尔颜色图册》。1943年美国光学会的孟塞尔颜色编排小组委员会对孟塞尔颜色系统作了进一步研究，发现孟塞尔颜色样品在编排上不完全符合视觉上等距的原则。他们通过对孟塞尔图册中的色样所作的光谱光度测量及视觉实验，制定了“孟塞尔新标系统”，修订後的色样编排在视觉上更接近等距，而且对每一色样都可给出相应的CIE1931色度学系统的色度坐标。目前美国和日本出版的《孟塞尔颜色图册》都是新标系统的图册。1974年美国新版本包括1450块颜色样品及37块中性色样品。由于孟塞尔色彩体系所强调的视觉色差和色空间方面更为科学，是目前应用最为广泛的，也是目前国际上作为分类和标定物体表面色采用最广泛的方法。几乎所有的图象编辑软件的颜色处理部分采用的都是孟塞尔色彩体系的标准。图 孟塞尔体系的球体空间模型，图中的中间轴是以白色、黑色等无彩色系的明度等级来分布的。顶部为白色，底端为黑色，这个被称为孟塞尔的明度值。（图片来源：CMF军团资料；画面编辑：刘锐）奥斯特瓦尔德（Ostwald）色立体系统，简称奥氏色立体系统，创建于1921年，对后面几个色空间有深远影响。奥氏利用颜料调色的原理，将饱和度最高的单色颜料，严格按照1：1.6的步长变化添加等比例的白色和黑色，形成不同明度、饱和度的等色相三角形（色空间的纵向剖面）。对于初学色彩构成者按照奥氏色彩体系做色彩练习非常好，但是缺陷也很明显，和其他色彩体系相比，奥氏的明度-饱和度的分级最少，只有8级，色标数量最少，只有几百个，后续的色彩体系都至少上千，等色相三角形的建立限制于颜色的数量，如果又发现新的、更饱和的颜色则在图上难以表现出来，太过理论化，与心理色彩也不符，现在比较少用。图 左图为奥斯特瓦尔德色立体系统。右图为著名物理化学家弗里德里希·威廉·奥斯特瓦尔德日本色彩研究所配色体系PracticalColorCoordinateSystem创建于1964年，它是在Munsell色立体基础上发展而成的，在色立体的整体造型上采用的是横卧蛋状，原理上是根据色彩三属性加以尺度化，并形成等距离的配置。PCCS体系的最大特点是将色彩综合成色相与色调两种观念来构成各种不同的色调系列，它集合了孟塞尔和NCS、奥斯特瓦尔德各自优点的色空间，各方面都最成熟，在配色上也下了很大的功夫，特别是加入了色调的概念，比较适合设计师用。图 日本色彩研究所配色体系PCCP。（图片来源：百度图片；画面编辑：刘锐。）d/自然颜色系统（NaturalColorSystem）自然颜色系统简称NCS色彩系统，是根据人的色觉特点并按颜色的自然表现所制定的一种颜色分类和排列体系。由瑞典的斯堪的纳维亚颜色研究所于1981年提出。简称NCS。自然颜色系统把6种颜色作为纯色或原色，即白、黑、黄、红、蓝、绿。白、黑为非彩色，其他4种为彩色。自然颜色系统根据各种颜色与黄、红、蓝、绿4种彩色原色的相似程度，以及与白和黑非彩色原色的相似程度，用一个三维的模型来表示各种颜色之间的关系。颜色立体的顶端是白原色，底端是黑原色。立体的中间部位由黄、红、蓝、绿4种原色形成一个圆环。在这个立体系统里，每一种颜色都占一个特定的位置，并且和其他颜色有准确的关系。色相环上的色感是通过视觉黑白感受量来定级，没有“等比序列”，没有数学公式，更接近与人的心理感受。在1979年瑞典标准化研究所（SIS）出版了自然颜色系统的《SIS/NCS颜色图谱》。图谱上包含1412种色样。图 自然色彩系统（NCS）和瑞典标准化研究所（SIS）出版了自然颜色系统的《SIS/NCS颜色图谱》卡。（图片来源：CMF军团资料；画面编辑：刘锐。）由于自然色彩系统简单易懂，是瑞典、挪威、西班牙等国的国家色彩查验规范，也是欧洲运用最广泛的颜色体系。自然色彩系统保留了表述的简洁性，色域更宽，色标更多，它的颜色分级基本和视觉感觉一致。如果对画画调色熟悉的话，会非常容易上手，所以，它在今天依然是一个很实用的颜色空间。常用于欧洲的工业、商业、设计行业，如宜家就是采用自然色彩系统（NCS）进行色彩管理。综上所述，物体表面的色彩或表面颜料的色彩都是遵从色料显色体系中的减法混色原理。而色光（光源发出的光）的色彩却是遵从加色法三原色混合原理，这也就是加色法三原色又称做色光三原色的原因。或者说，光源发出的色光直接混合时，遵从色光表色体系中加法混色原则。而在CMF色彩设计中，设计师要特别注意的是自己的设计将在哪种色彩混色原理的载体上展示，以确保色彩的准确性。因为屏幕上显示与实物颜料的色效是截然不同的。所以在实物颜料的色效确认中专用的色表（色卡）是重要的标准道具。由于篇幅有限，关于《干货|产品CMF色彩设计的几大重要基础详解（上篇）》，就介绍到这里了，下篇将于近期在公众号推送发布，将重点介绍色彩三要素与CMF色彩设计、色彩冷暖、无彩色和有彩色等干货内容，敬请期待！还未关注的尽快点击下方关注哦~~本文素材来自《CMF设计教程》，由化学工艺出版社出版，想要阅读完整内容及更深入的了解CMF，可以线上购买书籍《CMF设计教程》，长按下面二维码即可。想了解更多CMF内容吗？欢迎大家点击下方关注我们公众号，每日8点15，定时发布文章。另外，公众号右上角有搜索按钮，可以快速查找平台早期发过的文章内容哦~~