灯光 色温.docx

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灯光色温

光、色、光色、光与色

—动态色彩学原理初探

陈敦

目录

对当前舞台美术色彩理论学习的看法（代序）………………………………………………………………2

第一章物理颜色………………………………………………………………………………………………3

第一节非物质性色彩……………………………………………………………………………………3

光的基本概念……………………………………………………………………………………3

可见光谱…………………………………………………………………………………………3

光色………………………………………………………………………………………………4

电压、频率、波长与光谱关系…………………………………………………………………4

三原色与三补色…………………………………………………………………………………5

彩色光提取………………………………………………………………………………………6

光色加色法………………………………………………………………………………………7

光色减色法………………………………………………………………………………………7

电光源……………………………………………………………………………………………8

第二节物质性色彩………………………………………………………………………………………9

光线与色彩………………………………………………………………………………………9

色彩变异条件和规律……………………………………………………………………………10

第二章生理颜色………………………………………………………………………………………………18

第一节视觉生理平衡……………………………………………………………………………………19

人眼的主要功能…………………………………………………………………………………20

照明亮度与视觉亮度……………………………………………………………………………20

视觉亮度与视觉分辩力…………………………………………………………………………21

明视觉和暗视觉…………………………………………………………………………………21

视觉中介…………………………………………………………………………………………22

第二节视觉颜色适应……………………………………………………………………………………23

颜色明度…………………………………………………………………………………………23

颜色分辩力………………………………………………………………………………………24

第三章心理颜色………………………………………………………………………………………………26

第一节心理原色…………………………………………………………………………………………26

第二节心理色调与波长的关系…………………………………………………………………………27

第三节主观色彩…………………………………………………………………………………………27

色彩守恒…………………………………………………………………………………………29

色彩记忆…………………………………………………………………………………………29

第四节色彩适应…………………………………………………………………………………………30

第五节颜色吸引…………………………………………………………………………………………31

第六节舞台立体空间心理色彩位移……………………………………………………………………31

纵向心理色彩位移………………………………………………………………………………32

横向心理色彩位移………………………………………………………………………………32

垂直心理色彩位移………………………………………………………………………………32

知觉对象与背景…………………………………………………………………………………33

色彩象征…………………………………………………………………………………………34

对当前舞台美术色彩理论学习的看法（代序）

至目前为止，舞台美术专业人员都以静态（绘画）色彩理论为舞台色彩的学习内容和构思依据。

但在实际工作中，往往觉得理论与实践有矛盾，许多问题甚至无法解释。

这种现象表明，对于舞台美术人员来说（包括现在艺术院校的未来的舞美人员）应该接受哪些色彩知识，以及这些知识的科学依据和学习的必要性是值得我们探讨的。

绘画色彩理论对舞台美术的必要性是不可否认的，但是完全以该理论代替教材，象美术院校那样对舞美人员进行色彩应用理论教学是不适宜的，因为二者是同宗而不同族的两种色彩学科。

主要有以下五个不同方面的不同：

一．类型不同

绘画美术是二维平面艺术，以动态世界中的“瞬间定格”为素材进行创作，画面色关系固定不变，属

于静态色彩艺术。

舞台美术是四维艺术，不但为戏剧提供典型外部造型，还揭示人物情感内涵。

舞台色彩画面始终随着剧情发展而连续变化构成动态色彩构图，因此，舞台美术属于动态色彩艺术。

二．从属性不同

绘画美术属于独立创作艺术，相对的讲，局限性较小。

舞台美术是从属于戏剧造型艺术，色彩表现始终受戏剧内容和人物心理状态控制。

三．创作方式不同

绘画美术可以一个人构思、创作、完成一部作品。

舞台美术则必需由舞美各部门不同专业、多学科人员以及演员的集体创作共同完成。

从某种意义上讲，舞台术体现水平的高低，不取决于个人技术能力，主要在于协作。

四．光源条件不同

绘画美术创作与欣赏均在白光条件下进行，绘画美术注重白光条件下的色彩相关性。

舞台美术设计、制作、选料选色均在日光条件下进行，而作品却展示在多变的人工彩色光照明之中，构思与体现色彩的一至性将产生误差。

这种色彩误差由彩色光显色指数引起色彩变异是主要原因之一。

因此照明条件是重要因素。

五．材料不同

绘画美术运用颜料这个基本条件即可在平面上进行色彩画面。

舞美的创作则要运用各种光源、灯具、染料、颜料、油彩、各类纺织品和种类繁多的原材料综合使用才能完成。

由光源显色指数和材料物理光谱特性所决定。

即使在同等照明条件下，色彩变异状态也是相当复杂的。

从以上简单对比证明，绘画美术和舞台美术是两种不同色彩学科。

在色彩应用理论方面，二者既有共性又有个性。

在色彩混合客观原则和规律方面，二者存在着本质上的区别。

因此，绘画色彩理论对于舞台美术来讲，只能借用，不能通用。

在当前专业团体舞美工作中，舞美人员从绘画角度注重画面构图的多，研究光与色混合应用原理和规律的少，因此构思和体现往往脱节；灯光人员注重彩色光配比和布光的多，研究彩色光下各种材料物质色彩变异规律的少，所以校正偏色利用错觉以及协作中应变能力较差；服装人员关心造型美的多，考虑彩色光下如何选色选料的少，往往在最后的体现达不到原设计的结果；化妆人员注重特殊造成型的多，认真总结各种光色气氛下如何选用底色和油彩经验的少；从舞美人员现状讲，探讨由色彩引起观众生理和心理结构变化，研究视觉美学的少，在这部分舞美设计人员中，设计与体现色彩的一至性，主观色彩构思与色彩客观效果引起观众心理美学价值的兑现程度，很难得到保证。

另一方面。

有些理论工作者介绍外国舞美样式的多，研究总结我国舞美应用理论的少；注重大剧院提高的多，总结地方剧种（尤其戏曲）经验，关心解决县团基层文艺团体实际问题的少等等，在某些方面不同程度存在着理论与实际相脱离，上下脱节，厌烦理论学习，团体中协作不好等现象，是造成至使动态色彩理论的应用不能普及的原因。

舞台美术作为戏剧的重要组成部分，色彩关系不再是静止的，它将随着戏剧情感的发展而发展。

在动态色彩构图中，由彩色光和材料有色表面分光度曲线引起的色彩畸变，由演员调度等引起的舞台立体空间心理颜色关系位移，由动态画面色彩转调引起观众视觉适应状态等等，都是绘画色彩理论难以解释的。

因此，本文试图从物理颜色、生理颜色、心理颜色、舞台色彩表现四个方面，探讨和总结戏剧动态色彩构图应用理论。

目的在于为舞台色彩体现与构思相一致寻求科学依据。

总结动态色彩学的客观规律，为舞台色彩体现工作提供方法和解释矛盾。

第一章物理颜色

舞台美术设计意图在综合体现过程中，由于引进了彩色光源、颜料、染料、纺织品和各材料的因素，容易产生与设计意图不一致的各种色彩变异现象。

综合性色彩变异的原因很多，本章重点分析物理性色彩变异原理，总结物理性色彩变异规律。

为了设计与体现色彩的一致性得到最大限度的保证（包括偏色校正和利用色彩变异的两种含义）从技术角度提供理论依据。

第一节非物质性色彩

颜料色属于物质性色彩，称为吸收性颜色。

非物质性色彩即是光色。

这一节从光的基本知识开始，研究光色的物理特性以及变化规律，为舞台上选用和提取各种光色提供方法和阐述原理。

光的基本概念

十七世纪，人们对光本性的认识产生了两种不同观点——微粒说和波动说。

以牛顿为首的微粒说认为`，光是由许多微粒组成的一种物质，这个理论为光是一种能量提供了科学依据。

由于一些人利用牛顿的威信，片面地宣传这种观点，把主张波动论的人压了下去，造成了十八世纪光学理论进展得十分缓慢。

十九世纪初，由于微粒说不能解释光的干涉、衍射等现象，托马斯.扬又重新提出了波动论，波动论认为，光是发光材料中分子振动的结果，这种分子振动通过一种假想的弹性媒介——以太，以水波一样的方式传播。

但是，该理论也不能光的全部物理现象。

后来人们又提出了光是一种电磁波，并由此引出了可见光谱，这是光的理论的一个重大突破。

量子论是在以上两种理论各自都不能解释光的全部特性的情况下才逐步被人们认识的。

量子论认为，光是由许多量子组成的，该理论既肯定了光具有粒子性，又肯定了光具有波动性，因此确定了：

光具有粒子和波动二象性，

随着历史的前进、科学的发展，人们对光的理论必然还要提出新的认识。

可见光谱

可见光谱区域，在电磁波谱带上处于比无线电波短得多的一个很窄的带宽位置。

（图一）

可见光在电磁波谱中的位置

光色

一般人认为，太阳光是白色的，只有在所谓的白光前加是彩色滤光片才能产生彩色光，实际上这是一种偏见。

雨后的彩虹，使一般认为白色的太阳光呈现出红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色彩带。

一六七六年，艾萨克.牛顿用三棱镜把太阳光分离出与彩虹相同的七色光谱。

如果把这七个光谱再用聚光透镜会聚，则以变成了白光。

这一试验证明了以下三点：

1太阳或可见连续光谱，通过色散可以分离成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种光谱色。

2人眼看到的白光（连续光谱）是由七种光谱色组成的，没有纯白光。

3七种光谱色按一定比例混合（等量相加）就是白光，改变混合比例可以产生不同颜色倾向的非光谱色。

把可见光谱区人为地分成两段：

红——橙——黄绿——蓝——紫

把这两段分别用聚光透镜收聚集汇合，将产生两种冷暖不同混合色光，两种混合后的色光再汇聚到一起，结果又变成了白光。

凡是按一定比例混合成白光的任何两种光色，我们就称为非物质性色彩互补色。

从纯物理角度考察，假如把绿色光从可见光谱中分离出来，用聚光透镜把剩下的红、橙、黄、青、蓝、紫收聚在一起，混合的结果是红色。

红色与绿色互为补色关系。

通过上述实验方法证明，被分离出来的任何一种光谱色，均是其它光谱色混合色的补色。

这是非物质性色彩客观存在的真实，不是生理色彩反映的真实，因此混合后的光色及组成这种光色的各种色相，肉眼是看不见的。

比如一束品红单色光和一束用红光和蓝光按一定比例混合的品红光相比较，在人们看不见光源的条件下，一般人很难分清哪个是单色光哪个是混合光，更分不清参与混合的红、蓝两个色相，这是生理基因所决定的，因此，不要把物理色彩概念与生理色彩概念混淆了。

电压、频率、波长与光谱色关系

从上表可以明显看出，在可见光谱内，从红到紫光谱频率从低向高变化，而波长对应频率从长向短改变，波长和频率成反比关系。

波动论认为，光是发光材料中分子振动的结果，分子振动速率由材料受热温度所决定。

因此电压、频率、波长和光谱之间构成一个规律性依存关系。

这个关系可以用钨丝灯演示得到证明：

一盏钨丝灯用调压器从零电压开始渐渐升压，灯丝色表渐渐从暗红、橙红、桔黄、黄、黄白直到变成白炽状态。

这是因为钨丝分子在低电压时，由于温度低，受热分子运动较慢，所以振动频率就比较低，频率和波长成反比关系，与此时频率对应的波长较长，光源色表必然偏暖呈现红色表象。

随着电压升高，电子运动速度加快，频率也随之升高，与频率对应的波长也逐步变短，光源色表就由红到黄逐渐变白。

钨丝灯属于低色温光源，所以电压达到额定值，光源色表仍然偏黄，而缺少蓝、紫色。

从以上演示可以证明：

电压与频率成正比关系，频率与波长成反比关系。

概括地讲，频率的高低决定波长的长短，波长的长短决定光色的冷暖。

电压是影响光源显色性的重要因素。

目前舞台照明基本上都采用钨丝光源，电压变化对钨丝光源色表和显色指数影响很大，因此电压直接影响彩色光色质，尤其蓝、绿光质表理最为明显。

光源在低于额定电压值条件下，光源色表明显偏黄。

这样的光色在彩色光混合应用时，可以作为假定淡黄光使用。

红、橙、黄等暖色光在电压低于额定值时，色

质更趋向暖调，在一定条件下，这样使用是允许的。

但是，低电压光源对蓝、绿、紫等冷色光来讲，色质明显变劣，从光色质量角度来讲是不允许的。

所以灯光人员在布光时如果要求台内外照度均衡，最好采用不同功率灯具或调整距离等方法解决，原则上一般不要用降低电压的手段。

尤其是在用冷色光时，更要注意这一点。

三原色与三补色

在可见光谱表中我们可以看到：

波长380毫微米到490毫微米为一段（包括青、紫色光），其中以430毫微米为主波长，这一段我们将它称为原色蓝。

波长490毫微米到590毫微米为第二段（包括黄光），以555毫微米为主波长，这一段称为原色绿。

波长590毫微米到760毫微米为第三段，（包括橙色光）以680毫微米为主波长，称为原色红。

我们把光谱带人为地均填在一个圆周上，就可以得到一个相差120度的三角形，把红确定在三角形的顶端，蓝放在左下角，绿在右下角，这就是光的三原色。

如果我们把红、绿、蓝按一定比例相加，结果变成了白光，由此我们得到了一个公式：

红光+绿光+蓝光=白光

从以上分段提取三原色可以证明：

光色和颜料色不同。

颜料三原色均为纯色，光色包括三原色在内都不是纯色，是有明显倾向而又包括一定光谱色成分人为地认为的原色。

光的三个原色实际上已经包括了全部可见光谱，所以光的三原色相加在一定条件下必然成为白光。

光的三原色中任何一个原色作为负量使用时，其它两个相邻原色相加，都会产生一个新的混合色光。

从色环上我们可以得到以下三个公式：

红光+绿光=黄光绿光+蓝光=青光蓝光+红光=品红光

在色环上以原色红为起点，顺时针相差60度，以120度关系又构成一个等边三角形，再把黄、青、品红三个色光确定在三个点上，这样就构成了“六星图”：

红

品红黄

蓝绿

青六星图

六星图上凡是构成180度相对的一对光色，按一定比例混合的结果都是白光。

因此，可以证明以下四点：

1在彩色光配比时，不论配备了哪些色组，只要具备了红、绿、蓝三原色成分，并且各组以同等条件同时投向同一光斑，混合后的光色是灰白光。

（从理论上讲，三原色按一定比例混合将获得白光，但在实际上人工电光源色温远远低于理论上的日光色温，由于色温差值不等量条件所决定，在应用中只能出现趋向白的灰白光）

2两种光色以同等条件同时投向同一光斑，只有互补色关系的一对光色混合后是灰白光。

因为任何一对互补色必定包括红、绿、蓝三原色，实际上构成了全光谱。

3任何色组即使其它条件相同，只要光源位置或角度不同（比如舞台上的面光与逆光、相对的两侧光）在没有其它光干扰的条件下，即使投向同一光斑，光斑内的立体物体的各个受光面的光色，对光源来讲均保持原色相。

4多色组同时参与配光时，即使包括红、绿、蓝三原色并投向同一光斑，只要是不同等条件，（光度、

距离、光斑及时间先后等）混合后的光色不是灰白光，而是倾向于起主导作用色组色相的高亮度合成光。

但是，不要认为既然三原色可以混合出各种光色，只要配备红、绿、蓝三个色组，就可以创作出五彩缤纷的气氛。

因为光的三原色都不是纯色，是主观认定的原色。

这一点必须在概念上和颜料色区别开来。

以上分析，主要从物理角度总结彩色光配比原则和客观混合规律，与剧种、风格、技法无关。

彩色光提取

大阳光或可见连续光谱既然是由七种光谱色组成的，那么各种彩色光是怎么从白光中提取出来的？

在提取过程中其它光谱色都哪儿去了？

提取出来的单色光和光源是什么关系？

等等问题用彩色灯光片密度和透射曲线可以比较清楚地得到解释。

下面是非物质性色彩三原色红、绿、蓝和三补色黄、青、品红六种单色光的密度和透射曲线图：

（该图表及本文采用的密度和透射曲线坐标均以国际照明学会[CIE]一九三一年建议，以辐射能作纵坐标，以波长为横坐标为准）

彩色灯光片密度和透射曲线

这个问题，（英）古拉德.米勒森在《电视和电影照明技术》一书中，在<有色表面和彩色光>一节。

从避开视觉错觉角度。

进行了较祥细的分析，本文从舞台实际应用角度加以简单介绍，借以回答上述问题。

在曲线图中，曲线越平说明各种色彩百分比越平均，也就是色彩越加中和。

在曲线图上，如果整个曲线位置很高，说明是浅色调，较深的颜色曲线位置比较低。

主要曲线所处的波长位置决定了色调的冷暖色相。

以上曲线分析属于纯物理性。

我们分析光谱曲线时，要把人眼色彩主观印象的误差考虑进去，才能正确理解曲线。

下面以CIE坐标为准，分析一下从白光中得取彩色光的原理：

从原色红的密度和透射曲线可以看出，透射比率最高的主波长曲线处在640毫微米到760毫微米的红色波段，这是该灯光片决定色相的主要射线。

曲线上还包括一定比例的560毫微米到680毫微米的黄、橙色光谱成分。

（不是等能光源，辐射是平均分布在整个光谱上）凡是原色红灯光片密度和透射曲线所包括的光谱含量，均按曲线比例透射而得到以红色为主波长的原色红光。

其它在该灯光片上没有或含量很少的光谱波长，除被人眼中和以外，以三种形式消失而不能透射。

1吸收后以热的形式消失在片基中

2透过片基厚层以色散形式消失。

3由色片光滑表面以反射形式消失。

这就是从连续光谱白光中提取彩色光最基本的原理和过程，被提取的单色光光度对光源照度来讲，有所降低，降低幅度的大小，由彩色灯光片密度和透射曲率比值决定。

为了说明提取彩色光原理，所以均以决定色相的主波长计算，这是主观认为的实际颜色，并不是色彩的客观真实，从物理光谱分析来看，任何物体反射的光谱射线，除了主波长以外，包括的光谱成分极其复杂，比如太阳下的绿草地，绿草除了反射绿色射线这个主波长以外，几乎还反射了整个光谱颜色。

特此加以说明。

舞台色彩的体现要通过两种方法完成，一为“选色投射法”（SELECTIVETRAMSMISSION）一为“选色反映法”（SELECTIVEREFLECTION）前者即为光色的提取法，后者是在彩色光下物质性色彩变异的色彩产生法，这个问题将在光与色混合原理一节中讲到，这里先讨论前一种方法。

“选色投射法”包含光源及取色手段，在取色手段中，也同样包含有加色法理论与减色法理论的应用。

光色加色法

下面我们来分析一下光色红、绿相混合后得到黄色的过程，借以讨论光色加色法。

从图上绿色灯光片的密度和透射曲线看出，透射率最高的主波长曲线处在500毫微米到600毫微米的绿色波段，这是决定色相的主要射线。

560毫微米到600毫微米黄色和部分橙色射线占该曲线透射率的第二位，450毫微米到500毫微米蓝色射线透射率处在不易被视觉分辨的位置。

因此把绿色灯光片插入标准钨丝灯并投射白色物体，就会在视觉上产生绿色感觉。

从红色灯光片的曲线可以看出，620毫微米到760毫微米的红色射线是该曲线的主波长，560毫微米到600毫微米黄橙色光谱成分占该曲线透射率的第二位，所以把红色灯光片插在标准钨灯上并投向白色物体，视觉上就会产生红色感觉。

如果把红、绿两张色片分别插在两台条件相同的钨丝灯具上，并且同时投向同一光斑，混合后的光是较亮的桔黄色，由于光色混合受非物质性色彩混合规律加色法控制，所以红光和绿光以同等条件混合时，两种灯光片各自曲线中共存的黄、橙光射线必然相加，结果黄、橙光射线从各自的第二位上升为混合后决定色相的曲线主波长位置。

因此，红与绿混合为桔黄色。

我们感到混合后的光是桔黄色的另一个原因，是因为钨丝灯属于低色温光源，光源本身偏黄所至。

由此可以定义为：

两种或两种以上色光在同一光斑上重叠时，它们各自把自己在连续光谱中所占波长射线透射当量加在一起，便产生一种新的混合光色，所采用的原色必然是红、绿、蓝，这就是光色加色法。

光色减色法

如果把红、绿两张灯光片同时插在一台标准钨丝灯上，混合结果暗淡无光，这就是光色减色法制约的结果。

灯光色片的染制属于吸收性色彩，也称为物质性色彩，是受减色法控制的。

从生理色彩视觉的真实角度讲，红色灯光片所以能从白光中选出红色单色光，是因为它只透射红光而阻挡吸收其它光谱射线。

绿色灯光片能从白光中选出绿色单色光，是因为它只透射绿光而阴挡吸收其它光谱射线。

当我们把红、绿两张灯光片同时插在一台白光灯具上投射时，红色灯光片透射出的红光射线被绿色类光片阻挡吸收了；或绿色灯光片透射出的绿光被红色灯光片阻挡吸收了；因此混合后必然是非常暗灰的光。

这是由红、绿两种灯光片的密度和透射曲线分布不同，在两种灯光片重叠情况下几乎阻挡全部光谱射线所至。

如果把相同的两张色片同时插在同一标准钨丝灯上，投射的结果是高饱和度的相对纯色。

以上分析光色减色法的手段，是以涤沦片基灯光片为例。

现在国外涌现出大量的各种各样的灯光片，如偏振原理产生的彩虹式灯光片、和利用三棱排列折光原理的彩色灯光片等等，是利用对光本质原理的认识而产生的。

不论何种形式，只要是用滤色手段取得光色的，均属光色减色法理论。

至于其它一些灯光片，如利用析光原理改变光路形状的圆锥形为方形等，俱不属于彩色光的得取，是灯光片的特殊性功能，不在此讨论范围。

因此可以结论为：

凡是滤色作用的任何过程都是减色法。

灯光片对光源来讲是减色，因为任何彩色灯

光片对光源都是有选择的透射，尽管透射后的彩色光束在会合点上的效果是加色的。

不分混合方式，任何光谱色混合而成的光色，只要不包括在红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色之列，在真正光谱中是看不见的，凡属这类光色均称为非光谱色，但灰色属于低强度过白光。

其它混合色，均是光谱色在饱和度逐渐减淡后的结果。

减色法虽然在亮度上有所损失，但是可以得到相对的纯色。

有时用一次减色法产生的光色感到色纯度不够，可以用二次减色法来获得高饱和度的纯色光。

比如用一张大红色片插在2K聚光灯上投射白色物体，感到红光不够饱和时可以改用两张大红色片投射，此时就产生了高饱和度相寻纯色的红光了。

如果改用两盏单张大红色片的灯具投射，那就错了，因为这是光色加色法，结果更不饱和，亮而偏桔红色，如果要得到有一定亮度的桔红色光质，可以考虑采用这种方法。

二次以上减色法能得到高饱和相对纯度的光色，是以同色相同色品的灯光片而言，不同色相和色品灯光片叠加产生的第三种色调，应该用颜料色加色法计算，尽管透射后的光质属于光色减色法。

光色加色法和光色减色法各有以下特点，实际应用时要加以注意：

1加色法产生的光色，亮度增加饱和度下降。

2减色法产生的光色，亮度下降饱和度增加。

3加色法产生的混合光色，如果混合比列得当，混合光色与单色光比较，光谱分布宽度增大了，色频谐波成分丰富，尤其对多种颜色服装照明，显色指数大大超过单色光。

4减色法有位移频率改变光源色温作用，低色温钨丝灯光源色表偏黄，尤其投射白色物体混而不洁，如果用淡蓝色片滤色，此时色质冷蓝而清新，从视觉角度讲色温得到显著提高。

在实际彩色光