第四节 光与颜色

光源的颜色和环境的色彩通过视觉影响着人们。它不仅直接影响视觉的生理机能，还将影响着人的心理状态。颜色同光一样，是构成光环境的要素。照明质量的评价不止考虑光的强度，还要顾及光源和环境的颜色。颜色设计需要运用物理学、心理学及美学等多方面的规律。

一、颜色的基本特性

（一）颜色的形成

颜色来源于光。可见光包含的不同波长单色辐射在视觉上反映出不同的颜色。在两个相邻颜色范围的过渡区，人眼还能看到各种中间颜色。

一个光源发出的光经常是由许多不同波长单色的辐射组成的，每个波长单色的辐射功率也不一样。光源的各单色辐射功率，按波长进行的相关分布称作光源的光谱功率分布（或称光谱能量分布），它决定着光的色表和显色性能。

物体色是物体对光源的光谱辐射有选择地反射或透射对人眼所产生的感觉。物体色决定于物体表面的光谱反射率，同时，光源的光谱组成对于显色也是至关重要的。

（二）颜色的基本特征

1.颜色的分类

颜色可分为无彩色和彩色两大类。

（1）无彩色。指白色、黑色和中间深浅不同的灰色。它们只有明度变化，没有色调和彩度的区别。从黑色开始，依次逐渐到灰色、白色，这个系列称作无色系列。

（2）彩色。指黑白以外的各种颜色。按照波长，彩色可以依次排列组成一个系列，称为彩色系列。

2.色彩三要素

任何一种有彩色的表观颜色，都可以按照3个独立的主观属性分类描述，这就是色调、明度和色饱和度，称为色彩三要素。

（1）色相（也称色调，符号为H）。是指各彩色彼此区分的特性，如红、橙、黄、绿、蓝等。可见光谱不同波长的辐射，在视觉上表现为各种色调取决于该种颜色的主要波长。各种单色光在白色背景上呈现的颜色，就是光谱色的色相。光谱色按顺序和环型排列及组合成色相环，色相环包括6个标准色以及介于这6个标准色之间的颜色，即红、橙、黄、绿、蓝、紫以及红橙、橙黄、黄绿、青绿、红紫12种颜色，也称12色相。

（2）明度（符号为V）。是指颜色相对明暗的特性。彩色光的亮度愈高，人眼愈感觉明亮，它的明度就愈高。物体色的明度则反映为光反射比的变化，反射比大的颜色明度高，反之明度低。它通常有两方面的具体含义：其一，不同色相的明暗程度是不同的，光谱中的各种色彩，以黄色的明度为最高，由黄色向两端发展，明度逐渐减弱，以紫色的明度为最低；其二，同一色相的明度，由于受光强弱的不同，也是不一样的。光越强，明度越高；反之，就越低。

（3）色饱和度（也称彩度，符号为C）。是指彩色的纯洁性，是描述颜色的深浅程度的物理量。可见光谱的各种单色光彩度最高，黑白系列的彩度为零，或可认为黑白系列无彩度。光谱色中加白，则彩度降低，明度提高；加黑，则彩度降低，明度也降低。

二、颜色的混合

颜色的混合是指将两种或更多种不同的颜色混合，从而产生一种新的颜色。光源色的混合与物体色（颜料）的混合有很大的不同，光源色的混合遵循加法混色，物体色的混合遵循减法混色。

实践证明，人眼能够感知和辨认的每一种颜色都能从红、绿、蓝3种颜色匹配出来，而这3种颜色中无论哪一种都不能由其他两种颜色混合产生，因此，在色度学中将红（700nm）、绿（546.1nm）、蓝（435.8nm）称为三原色。

在三原色中，若将红色光与绿色光混合可得出另一种中间色。将红、绿两种光强度任意调节，可得出一系列的中间色，如红橙色、橙黄色、橙色、黄橙色、黄色、黄绿色、绿黄色等。当绿色光与蓝色光混合时，可得出一系列介于绿与蓝之间的中间色。蓝与红混合时，可得出一系列介于蓝与红之间的中间色。上述光色只要比例合适，相加可得出：

光的混合遵循以下规律。

（1）补色律。凡两种颜色按适当比例混合能产生白色或灰色，这两种颜色称为互补色。如黄色光和蓝色光混合可获得白色光，故黄色光与蓝色光为互补色，黄色是蓝色的补色，蓝色也是黄色的补色。同样，红和青、绿和品红为互补色。

（2）中间色律。两种非互补色的光混合，可产生中间色。色调取决于两种光色的相对比例，偏向于比重大的光色。

（3）替代律。表观颜色相同的光，不管其光谱组成是否相同，在颜色相加混合中具有同样的效果。

（4）亮度叠加律。由几种颜色光组成的混合色的亮度，是各种颜色光亮度的总和。颜色光学混合是由不同颜色的光线引起眼睛同时兴奋的结果。它与颜料混合完全不同。颜料混合是利用不同波长的光线在所混合的颜料微粒中逐渐被吸收而引起的变化。

颜色的光学混合定律在装饰与艺术照明中可以得到实际应用。例如，可以利用几种光色不同的光源的混合光来得到光色优良的混光照明、舞台照明等，这是获得良好照明很经济的办法。三基色荧光灯、钠-铊-铟灯等新光源的制造也是应用颜色光学混合定律的实例。

三、颜色显示

物体表面的颜色由从物体表面所反射出来的光的成分和它们的相对强度决定。当反射光中某一波长最强时，物体便显示这种色调。这个最强的波长就决定了该物体的色彩。显然，物体所显现的颜色与物体的反射特性（光谱反射比）以及光源的辐射光谱有关。

现代照明的人工光源种类很多，它们的光谱特性各不相同，所以同一颜色的样品在不同光源照射下会显现不同的颜色，即产生颜色变化。为了对各种光源进行比较和评价，通常用色表和显色性来说明光源的光谱特性。

光源的色表是指光源的表观颜色，用CIE 1931标准色度图表示光源的颜色性质。CIE 1931色度图基本上是一个三角形，周边线表示光谱色，中间黑线是完全辐射体的轨迹，即表示黑体的色度与温度的关系，如图1-4-1所示。在照明技术中一般用色温或相关色温来表示光源的色表。当某一光源的色度与某温度下的完全辐射体（黑体）的色度相同时，完全辐射体（黑体）的温度（绝对温度，单位为开尔文，符号为K）即为该光源的色温。低色温光源发红色、黄色光，高色温光源发白色、蓝色光，见表1-4-1、表1-4-2。

光源色表的选择取决于光环境所要形成的气氛。光源色温不同，给人的感觉也不同。低色温有暖的感觉，高色温有冷的感觉。红色光和橙色光使人联想到火，白光和蓝光使人联想到水。CIE把灯的色表分成三类，见表1-4-3，其中第一类暖色调适用于居住类场所（如住宅、旅馆、饭店）以及特殊作业或寒冷气候条件；第二类在工作场所应用最为广泛；第三类冷色调适用于高照度场所、特殊作业或温暖气候条件下。

人对光色的爱好与照度水平有关。1941年德国克吕道夫根据实验，首先定量地提出光色舒适区的范围，后人的研究进一步证实了他的结论。

克吕道夫提出的第一个准则是：为了显示所视对象的正常颜色，应当根据不同照度选用不同颜色的光源。低照度时采用暖色；高照度时采用冷色。例如：低照度下用粉红、浅橙或淡黄色等暖色调的光，人的肤色显得“温和”自然，而用冷色调会使人的肤色苍白可怕；高照度下用近似日光的冷色，会使人的皮肤颜色显得自然、真实。

克吕道夫的第二个准则是：只有在适当的高照度下，颜色才能真实反映出来，低照度不可能显出颜色的本性。低照度时低色温的光使人感到愉快、舒适，高照度则有刺激感；高色温的光在低照度时使人感觉阴沉、昏暗、寒冷，在高照度时感觉舒适、愉快。因此，在低照度时宜用暖色光，接近黄昏情调，在室内创造亲切轻松的气氛；在高照度时宜用冷色光，给人以紧张、活泼的气氛。照度、色温与感觉的适应关系如图1-4-2所示。

显色性是指在某种光源的照明下，与作为标准光源的照明相比较，各种颜色在视觉上的变化（失真）程度。CIE是用显色指数来评价光源的显色性的。CIE使用14种色样用于计算显色指数，如图1-4-3所示，测试方法是考察色样在参考条件下与测试条件下的色彩偏差，色差越大，光源的显色性越差。特殊显色指数是对每个色样的色差进行计算。一般显色指数用R_a表示，是CIE所推荐的前8个色样的特殊显色指数的平均值。如高压钠灯的显色指数R_a=23，荧光灯管的显色指数R_a=60～90。通常大部分照明环境多要求光源的显色指数在70以上。

根据GB 50034—2004《建筑照明设计标准》规定，长期工作或停留的房间或场所，照明光源的显色指数（R_a）不宜小于80。在灯具安装高度大于6m的工业建筑场所，R_a可以低于80，但必须能够辨别安全色。

光源的色温与显色性之间没有必然的联系，因为具有不同的光谱分布的光源可能有相同的色温，但显色性可能差别很大。同样，色温有明显区别的光源，在某种情况下，还可能具有大体相等的显色性。自然光与人工光的色温如图1-4-4所示。电光源的显色指数及色温见表1-4-4。

四、颜色定量

从视觉的观点来描述自然界的颜色时，可用白、灰、黑、红、黄、橙、绿、蓝、紫等颜色来表示。但是，即使颜色辨别能力正常的人对于颜色的判断也不完全相同。有人认为完全相同的两种颜色，如换一个人判断，就可能会认为有些不同。

随着科学技术的进步，颜色在工程技术方面得到广泛应用，为了精确地规定颜色，就必须建立定量的表色系统。所谓表色系统，就是使用规定的符号，按一系列规定和定义表示颜色的系统，亦称为色度系统。表色系统有两大类：一是用以光的等色实验结果为依据的，由进入人眼能引起有彩色和无彩色感觉的光辐射表示的体系，即以色刺激表示的体系，国际照明委员会（CIE）1931标准色度系统就是这种体系的代表，如图1-4-5所示；二是建立在对表面颜色直接评价基础上，用构成等感觉指标的颜色图册表示的体系，如孟塞尔表色系统等，如图1-4-6所示。

五、颜色效应

色彩通过视觉器官为人们感知后，可以产生多种作用和效果。它可以直接影响到人的情绪、心理状态，甚至工作效率，色彩还可以改变空间体量，调节空间情调。正确运用色彩对于提高室内的视觉感受，创造一个良好的视觉环境具有重要的作用。

（一）色彩的物理效应

1.温度感

色彩的温度感是人们长期生活习惯的反应。例如：人们看到红色、橙色、黄色产生温暖感；看到青色、蓝色、绿色产生凉爽感。通常将红、橙、黄之类的颜色称为暖色，把青、蓝、绿之类的颜色称为冷色，黑、白、灰称为中性色。

色彩的温度感是相对而言的。无彩色与有彩色比较，后者较前者暖；由无彩色本身来看，黑色比白色暖；从有彩色来看，同一色彩含红、橙、黄等成分偏多时偏暖，含青的成分偏多时偏冷。

色彩的冷暖与明度有关。含白的明色具有凉爽感，含黑的暗色具有温暖感。色彩的冷暖还和彩度有关。在暖色中，彩度越高越具有温暖感；在冷色中，彩度越高越具凉爽感。色彩的冷暖还与物体表面的光滑程度有一定的联系。一般说来，表面光滑时色彩显得冷，表面粗糙时，色彩就显得暖。

2.重量感

重量感即通常所说的色彩的轻重。色彩的重量感主要取决于明度。明度高的色轻，低的色重。明度相同，彩度高的显重，低的显轻。

3.体量感

体量感是指由于颜色作用使物体看上去比实际的大或者小。从体量感的角度看，可将色彩划分为膨胀色和收缩色。物体具有某种颜色，使人看上去增加了体量，该颜色即属膨胀色；反之，缩小了物体的体量，该颜色则属收缩色。色彩的体量感取决于明度，明度越高，膨胀感越强；明度越低，收缩感越强。面积大小相同的色块，黄色看起来最大，其他依次为橙、绿、红、蓝、紫。

4.距离感

明度高的颜色给人以前进的感觉，称作前进色，暖色属前进色；明度低的颜色给人以后退的感觉，称作后退色，冷色属后退色。就彩度而言，彩度高者为前进色，彩度低者为后退色；在色相方面，主要色彩由前进色到后退色的排列次序是：红＞黄＞橙＞紫＞绿＞蓝。

（二）色彩的心理和生理效果

色彩的心理效果主要表现为两个方面：一是悦目性；二是情感性。所谓悦目性，就是它可以给人以美感；所谓情感性说明它能影响人的情绪，引起联想，乃至具有象征的作用。

不同年龄、性别、民族、职业的人，对于色彩的爱好是不同的；在不同时期内，人们喜欢的色彩也不相同。所谓流行色，就是表明当时色彩流行的总趋势。

色彩的情感性主要表现在它能给人以联想。色彩给人的联想可以是具体的，有时也可以是抽象的。所谓抽象，指的是联想起某些事物的品格和属性。例如，红色最富有刺激性，很容易使人联想到热情、热烈、美丽、吉祥，也可以联想到危险、卑俗和浮躁。蓝色是一种极其冷静的颜色，最容易使人联想到碧蓝的海洋。抽象之后，会使人从积极的方面联想到深沉、远大、悠久、纯洁、理智；但从消极的方面联想，容易激起阴郁、贫寒、冷淡等情感。绿色是森林的主调，富有生机。它可以使人联想到新生、青春、健康和永恒，通常是公平、安详、宁静、智慧、谦逊的象征。白色能使人联想到清洁、纯真、神圣、光明、平和等，也可使人联想到哀怜和冷酷。色彩的联想作用还受历史、地理、民族、宗教、风俗习惯的影响。

除此之外，色彩还会引起人的生理变化，也就是由于颜色的刺激而引起视觉变化的适应性问题。色适应的原理经常运用到室内色彩设计中，一般的做法是把器物色彩的补色作为背景色，以消除视觉干扰，减少视觉疲劳，使视觉感官从背景色中得到平衡和休息。正确地运用色彩将有益于身心的健康。例如，红色能刺激和兴奋神经系统，加速血液循环，但长时间接触红色却会使人感到疲劳，甚至出现筋疲力尽的感觉，所以起居室、卧室、会议室等不宜过多地运用红色。橙色能产生活力，诱人食欲。绿色有助于消化和镇静，能促进身心平衡。蓝色能帮助消除紧张情绪，调整体内平衡，形成使人感到幽雅、宁静的气氛，所以在办公室、教室、治疗室等处经常用到。

（三）色彩的标志作用

色彩的标志作用主要体现在安全标志、管道识别、空间导向和空间识别等方面。

（1）色彩用于安全标志。用红色表示防火、停工、禁止和高度危险，用绿色表示安全、进行、通过和卫生等。用不同的色彩来表示安全标志，对建立正常的工作秩序、生产秩序，保证生命财产安全，提高劳动效率和产品质量等具有十分重要的意义。

（2）色彩可以导向。在大厅、走廊及楼梯间等场所沿人流活动的方向铺设色彩鲜艳的地毯、设计方向性强的彩色地面，可以提高交通线路的明晰性，更加明确地反映各空间之间的关系。

（3）色彩可用于空间识别。高层建筑中，可用不同色彩装饰楼梯间及过厅、走廊的地面，使人们容易识别楼层；商店的营业厅，可用不同色彩的地面显示各种营业区。

六、色彩在夜景照明中的应用

1.表现建筑、景观的造型及结构特征

不同色彩的光照射在物体上，物体将呈现出相应不同的色彩。同样道理，在夜景照明中采用不同性质或同一性质不同色温的光源将得到不同的效果。

在美学中，色彩理论是一套创造色彩和谐的原则，它可以用规则来定义和衡量，色彩之间的关系可以显而易见地在色环上体现出来。如前文所述，在色环上，所有的颜色可以被分为两组——暖色极（从红色到橘黄色到黄色）和冷色极（从绿色到蓝色到紫色）。在色环上位于色环对立两极的两种颜色被称为补色，例如，黄色和紫色是一对补色，当它们同时使用时，会产生明显的对比。我们称补色之间的关系为补色原理。补色原理中的两种颜色是既互相对立又互相依赖的，我们常常在夜景照明中应用补色原理。首先，应该选择一种颜色作为主色，然后选择它的补色为背景色。

2.展示建筑形象，表达特定内涵

色彩美丽且具有强烈的感情因素。不同的时代、不同的地域和不同的文化背景，人们对同一色彩的理解有所不同。建筑物的夜景照明要符合建筑的风格和建筑的使用功能，还须与建筑所处的环境和文化背景相和谐。对于照明设计师而言，建筑及景观仅仅是素材，如何刻画这些素材有赖于照明设计师自身的功力和素养。

在夜景照明中，特殊的色彩能够表达特定的内涵。举世闻名的埃菲尔铁塔为纪念法国大革命建于1889年，塔身共有3层平台，高300余米。通常，铁塔采用钠灯作为夜景照明的光源，在夜色中塔身呈现金黄色，显得富丽堂皇，与周围的环境相得益彰。但是在2004年1月24日，中国传统农历新年——春节期间，埃菲尔铁塔在其历史上第一次被红色聚光灯照亮用以庆祝中国人民的节日。红色象征着幸福、快乐、喜庆，所以，红色具有很强的感情色彩。它渲染了节日气氛，表达了法国人民对中国人民的友谊，但是它与周围的环境难以和谐，不适合长期作为埃菲尔铁塔的夜景照明色彩。用红色作为埃菲尔铁塔的夜景照明色彩只能是暂时的，最终，埃菲尔铁塔的夜景照明色彩又恢复到原来的金黄色。

3.夜景照明光色效果和谐有序

和谐的色彩搭配是将色环两端的两种补色作为组合，意味着在光环境中建立一种平衡感，使人在生理上和心理上感到平和、舒适。在夜景照明中，色彩搭配会影响人们的情绪。总体来说，钠灯发出温暖的金黄色光，金卤灯发出优雅的白光。温暖的金黄色光象征着热烈、阳光、干燥和富丽堂皇，而阴冷的白光象征着平和、暗淡、冷漠和优雅。在进行夜景照明设计时，经常利用美学中的色彩对比和亮度对比作为表现手法。亮度对比是指光线从物体表面上反射后对比于其背景表面或其他物体表面的光线。色彩对比是指位于色环两端的两种颜色之间的对比。色环中包括暖色极和冷色极，暖色极一端的颜色产生温暖、兴奋和快乐感，冷色极一端的颜色产生阴冷、郁闷和消极的情绪。在夜景照明设计中，如果选一种暖色作为主色调，常常用它在色环上相应的补色来衬托它，反之亦然。所以在夜景照明中，可以通调节色彩之间的关系来获得和谐的色彩分布，达到在某个地区创造一个色彩和谐、亮度舒适的光环境的目的。

4.合理运用光色，按需营造夜景氛围

当在夜景照明中应用彩色光时，应注意其色彩和亮度因建筑形式、建筑的使用功能、建筑的文化背景、建筑的环境特点而异。不同的建筑应有其独特的视觉氛围，以使人对其特点和功能一目了然。例如，对政府办公楼和一些纪念性建筑的色彩应处理得庄重、雅致，使其显得庄严、肃穆；对于一些商业建筑，应处理得鲜艳、明亮，使其能够激发顾客的消费和娱乐欲望。同时，应注意在夜景照明中不要乱用彩光，不要在城市住宅区内使用高亮度的大功率投光灯，以免干扰居民的正常生活。不要在道路旁安装闪烁的灯光装置，避免分散驾驶员的注意力。