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颜色体系太复杂?一篇文章看懂四个体系

CMF设计军团 CMF设计军团号 2022-12-13

产业的发展离不开CMF(色彩、材料、工艺)





注:本文未经允许,禁止转载!


要研究颜色,就绕不开颜色体系。

而说到颜色体系(color model),光教科书里面的几个常客,就让人分分钟发晕:


它们有啥区别?
真的要用的话,又该用谁?


好了,今天我们就来仔细分(ba)辨(gua)一下,它们到底有什么不一样,以及到底应该用哪个。

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太长不看之浓缩版:
  1. 人眼可以分辨的颜色太多了,所以这些颜色体系都只是挑了一部分出来。挑选的逻辑不一样,就形成了不一样的表色体系。

  2. 奥氏 是元老,对后面几个色空间有深远影响,但是现在比较少用了;

  3. NCS 深受奥氏启发,简单易懂,欧洲常用;

  4. 孟塞尔 强调视觉的等感觉差,色空间的形状更具科学性,美国常用;

  5. PCCS 在孟赛尔的基础上研究配色理论,日本常用。

  6. 除了奥氏之外,剩下的几个,它们之间的那一点点区别,对一般应用而言,个人觉得都无关紧要。如果你还在纠结到底该选那个,就说明它们对你来说其实都差不多。按喜好跟行业惯例随便选一个就行。

  7. NCS和PCCS,在配色方面都有很详细的研究,但NCS的公开资料很少。相比之下,很多中文的配色理论都是在PCCS基础上讨论的。大家如果要做配色的入门功课的话,可以选择从PCCS入手。




这几个颜色体系最大的共同点,在于它们都采用了一个“色相-明度-饱和度”的树形结构。所以一眼看过去都有点像。

但,还有很多细节上的不同。

先来张表看一下:


(看不清请点开看大图)

这个表,是按颜色体系成型的时间顺序,从左至右排列的。

所以,从成熟度和完备性来说,也是越往后越好。




 01 奥斯瓦尔特颜色体系 

奥斯瓦尔特(以下简称奥氏)颜色体系是元老级的,出山最早。

它尝试建立色空间将全部色彩正确的标定,还尝试找到指导和谐配色的定律,对后世的颜色体系有着深远的影响。


之前我们介绍过,奥斯瓦尔特是个很牛气的科学家(拿了诺贝尔化学奖),也喜欢画画,空了还自己做做颜料什么的(服气)。

所以他的颜色体系,主要依据是画家用颜料来调色的办法:

用饱和度最高的单色颜料,依次添加白色和黑色,形成不同明度、饱和度的等色相三角形(色空间的纵向剖面)。



单色颜料被分为了基本的八种颜色:黄、橙、红、紫、蓝、蓝绿、海绿、黄绿。每一种又细分出3种色相,于是一共形成了一个24色的色相环。24个色相组成的等色相三角形走一圈,就是奥氏色空间。



和其它颜色体系比较起来,奥氏的明度-饱和度的分级是最少的,只有8级。对比之下,NCS分级多得简直丧心病狂,饱和度明度都分了100级,每个基本色之间也分了100级。奥氏的色标数量也最少,只有几百个。后续的颜色体系色标数量基本都在一两千左右。


在“纯色”颜料种添加白色/黑色获得不同饱和度、明度色彩的调色法,在绘画史上一直有着深厚的传统,但奥斯瓦尔特发挥了他的科(强)学(迫)家(症)精神,把这件事做到了极致:

1、做了一个严格对称的、双圆锥形的色空间(不是球形、半球形、金字塔形,而是更接近现代色空间的双圆锥形);

2、严格规定了白色颜料的比例按照1:1.6的步长变化(比如,3yaa的白色量为89,紧挨着它的3ycc的白色量就是56,就有89/56=1.6。);


也就是说,这是一个等比序列。这完全就是数学家的强迫症发作了有木有。



但,强迫症自有强迫症的好处。那就是,它给画家的调色提供了一个量化的、稳定的、直观的参考值。

直到现在,对美术专业而言,调色填充奥氏色空间仍然是一个重要的色彩练习:



那么它的不足之处在哪里呢?

首先,为了维护那个“等比序列”,它的黑不是全黑,有3.5%的白。白也不是全白,有11%的黑。它的色域就受到了限制,同时,颜色的数量也受到限制。


那么为什么要维护这个白色量的“等比”变化?

白色量的“等比”变化,是为了让颜色呈线性变化,因为人眼的感受并不是线性的(比如白色颜料和黑色颜料1:1混合后并不是中等亮度的灰)。


奥斯瓦尔特受到韦伯-费希纳定律的启发,为白色量制定了变化规则。

  • △ 韦伯-费希纳定律(Weber-Fechner Law):科学家很早就意识到,人的感觉量的增加,落后于物理量的增加。韦伯等科学家认为,物理量是成几何级数增长的,心理量则成算术级数增长。


也就是说,奥斯瓦尔特想找到一个数学公式,把颜色有规律的排列起来。

但,这个等比数列的形式,对人眼的拟合并不完美。所以奥氏色空间,色块之间的色差不但不均匀,颜色的分级和视觉感受也有出入。


实际上,要用数学公式来准确的模拟人眼对颜色的响应,是非~常~困~难~的。这个问题一直到CIE 1931的出现才算是走上了正确的道路。而且,直到今天这个工作也还没有完全完成。


所以,后来的NCS和Munsell都完全放弃了这个想法:
我们才不管什么数学公式啦!我们就用眼睛看!


于是就有了奥氏的升级版——NCS。




 02 NCS颜色体系 

按照赫林的四色补色学说,色相环基础色浓缩为了4个人的心理原色:红-绿,黄-蓝。再加上黑和白,NCS是用6个基本色混合出来的色空间;




用视觉感受来给黑白量定级,没有“等比序列”,没有数学公式;
把颜色分级分得很细很细很细,再也不怕标号不够用了。


于是,NCS既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。如果你对画画调色那一套熟悉的话,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,欧洲的工业、商业、设计行业常用。


▲瑞典国旗的颜色就采用了NCS标准色:

黄色色号为S 0580-y10r,蓝色色号为S 4055-r95b。


但是(我又要但是了),NCS也有自己的不足:

1、NCS用黑白含量的变化来形成等色相三角形。可是,添加白色之后,纯色不但增加了明度,饱和度也会下降。而添加黑色后,饱和度的变化则不会很明显。所以在这个等色相三角形里,按横轴和竖轴来查看明度和饱和度的值并不很准确。

2、基于同样的原因,它的每个标准值的色差变化“步长”也不一致。在有些区域,可以识别出色差的颜色排列的过于紧密,所以它需要把分级的数量分得很细,才能应付这种情况。

3、同时,由于高度对称的双圆椎体的限制,所有纯色的颜色(即色相环上的颜色)明度值(几乎)都是一样的,都在一个水平面上。


来张动图看一眼:



大家回想一下高饱和度的黄色和蓝色,怎么都感觉不是一个明度对不对?


所以,到了munsell这里,大手一挥:
我才不管形状规不规则呢,我只管人眼看起来是什么感觉!


为了得到一个跟人眼的感觉一致、色差均匀的色空间,孟赛尔和他的团队把色空间改造成了一个非常不规则的色空间。

为了得到一个跟人眼的感觉一致、色差均匀的色空间,孟赛尔和他的团队把色空间改造成了一个非常不规则的色空间,于是有了现在的Munsell Tree:





 03 Munsell颜色体系 



看一下它的黄色和蓝色,就完全不在一个水平面上:



所以,一直到了Munsell这里,颜色空间才实现了真正的明度、饱和度的概念。


除此之外,和NCS相比,Munsell的色相环在红色和蓝色之间,增加了紫色。也就是说,这是一个以五种原色为基础的色相环,跟别人都画风不一样。


我的个人推测是,这样做是为了让色差更均匀。以四色为基本色的色相环,在紫色这个区域上就会比较“挤”,每一个颜色之间的色差就会比较大。

添加一个紫色的基础色,就可以让紫色在色相环上多出一点面积,好容纳下更多的紫色,从而让不同的紫、蓝紫、紫红之间的色差不至于过大。


孟赛尔和奥斯瓦尔特是同时代的人,但奥斯瓦尔特就有点玩票性质,孟赛尔则正儿八经注册了公司,一直在色度学上孜孜进取。

今天我们看到的孟赛尔系统是孟赛尔公司和OSA(美国光学学会)合作、努力多年之后的修订版。

正因为如此,Munsell颜色系统在科学性上,几乎已经没什么好挑剔的。是一个高度成熟、完备的颜色系统。所以它是目前商业、工业、科学领域非常重要的一个颜色体系,尤其美国常见。


但是,在艺术性上,它还可以再进一步:
——我们该如何利用Munsell颜色体系来研究配色规律呢?

PCCS的主要着力点就在这里。




 04 PCCS颜色体系 

PCCS(Practical Color-ordinate System)色彩体系,是日本色彩研究所于1964年发布的颜色体系。从它的名字就能看出来,PCCS的主要着眼点,就在于“用”——怎么用,颜色才和谐、好看、有商业价值。

它在Munsell色空间的基础上,发明了一种非常特别的颜色参数:色调(tone),把饱和度和明度有机的结合到了一起。

这个概念就受到了奥斯瓦尔特的影响。


从色度学上,这个“色调”的概念似乎意义不大,但从美学角度来看,却有它的独到之处。
由于PCCS是以Munsell系统为基础的,所以它的色空间跟Munsell色空间非常像,有人叫它叫卧蛋形。



但在色相上,它沿用了NCS的心理四原色的概念,先确定红-绿,黄-蓝的位置。然后,确定心理四原色的补色的位置。最后填充间色,形成24色的色相环。

但是,它并没有跟NCS一样,把心理四原色放在互补色的位置上,而是稍微挪了一下角度,从而可以保证色差的均匀性。从颜色的分布上看,它依然更像是一个Munsell色相环。


▲注意看蓝色和紫色的位置差异(为了方便比较,NCS色相环做了水平翻转处理)。


所以,PCCS是一个集合了Munsell和NCS、Oswald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。

它们家网站点开都是这种画风:



主打产品长这样:



来张中文大图看清楚一点:



这张图可能大家多少都见过,是啥意思呢?

这个舌型的框,就代表了色空间的剖面图(的一半)。

在最右边舌尖的这个位置,把所有的色相都画出来形成一个色相环。这个色相环里,就都是明度中等、饱和度大、色彩感觉浓烈、鲜艳的颜色,就是所谓的“鲜艳”色调。


也就是说,它把色空间按照明度、饱和度规律组合,切割成了不同的区域。

如果简化一下,用球形来看的话,就是这样在水平方向上切出一个环来:



一个同样调子下的颜色,不管色相差别多大,都是有共性的(有一样的明度和饱和度),所以也是一种和谐的配色。这就是PCCS的主要思路。

按照这个思路,把色空间切成了如下几块,啊不,分成了如下几个色调:



用色相环填充一下,就是刚才那张图了:



知道你们很懒,再发一遍,不用往上翻了

如果大家要研究配色的话,可以从PCCS的理论入门。研究得非常细,资料也很多,易上手。


好了,按时间线总结一下,就是这样:



按应用性总结一下,就是这样
  1. 奥氏,影响深远,但目前商业性不强(德国的DIN颜色体系是它的延续)。
  2. NCS,分级最多,色卡的标准色最多,也最贵(一套要2W 
    。。。据说色差控制是目前最好的),商业性强,欧洲常用。

    (瑞典,www.ncscolour.com)

  3. Munsell,注重色差均匀性,商业性强,美国常用。
    (美国,www.munsell.com)
  4. PCCS,非常年轻的色空间,最在意配色应用,商业性强,日本常用。
    (日本,www.sikiken.co.jp)


好了,大家都整明白了么?
不要急,一个新的问题又来了!



配色理论中,要涉及到同类色、邻近色、对比色、互补色的概念。
其实就涉及到一个问题:你是在哪一个色相环的基础上讨论的?


那种自己随便画画的色相环就不说了,我们刚才讨论的颜色空间都是有根有据、有出处可考的,它们色相环的颜色分布就有点微妙的差别。

另外常见的伊顿色相环和PS里的色相环,又跟上面几种又不太一样。。。


怎么办?该用哪个?
休息一下,下次再见~




PS:CIE xy,CIE Lab这种,是按颜色配比实验的数据来给颜色编号的。跟NCS它们画风不一样,但依然是一种颜色体系。有人把它们叫“color apperance model”,而把NCS这种叫“Color order system”。

又PS:Pantone/PAL色卡这种,更关注某个颜色的标准色如何复现,并没有把所有颜色按某个逻辑排成色空间。一般不算是表色体系,而算是一个颜色标准“color standard”。

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活动流程及时间安排

序号
时间
主题
1
14:00 – 15:00
如何运用现代颜色体系收获高效的色彩设计(含色彩三要素小练习)
2
15:00 – 15:40
劳尔颜色工具概述
3
15:40 – 16:15
2020+全球颜色趋势体验分享
4
16:15 – 16:30
茶歇
5
16:30 – 18:00
工业设计中的色彩敏感度 + 实际操作练习
上课地址:深圳·宝安中粮商务公园


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