2.2 色彩原理

色彩对于人类来说是必不可少的视觉现象。在人类历史发展的过程中，色彩始终反映着真实的客观现象，帮助人们发现、观察、创造，甚至改变这个世界。色彩不仅带给人类绚丽缤纷的视觉体验，还是人类赖以生存的手段和创造生活的工具。色彩是光的一种形式，是电磁波谱的组成部分。色彩本身是没有灵魂的，它只是一种物理现象，但经过设计师的巧妙设计，使人能感受到色彩的情感，一旦这些色彩与已有的视觉经验发生呼应时，就会引起某种心理效应，从而产生不同的情感。色彩设计现在已经成为一项重要的产品设计与营销战略，无论是面对市场的竞争，还是面对用户的审美需求，色彩表现都是产品设计中相当重要的环节。

在雷达产品设计中，合适的色彩设计可以在满足雷达产品技术层面形态需求的同时，也为雷达产品建立起良好的视觉秩序与人机操作关系。具体而言，雷达产品中色彩更多地运用在方舱内饰与舱内设备的设计中，它不只影响方舱内饰的风格与外观，更对用户的操控安全和舒适起到至关重要的作用。

2.2.1 色彩的基本知识

1.色与光的关系

色彩是以色光为主体的客观存在，对于人则是一种视象感觉，产生这种感觉基于3种因素：一是光；二是物体对光的反射；三是人的视觉器官—眼。不同波长的可见光投射到物体上，有的波长的光被吸收，有的波长的光被反射出来刺激人的眼睛，然后经过视神经传递到大脑，形成物体的色彩信息，从而使人产生色彩感觉。光反射到眼睛里时，波长不同决定了光的色相不同，能量决定了光的强度，波长相同能量不同，则决定了色彩明暗的不同。

2.三原色与补色

三原色由3种基本原色构成。原色是指不能通过其他颜色的混合调配而得出的基本色。三原色通常分为两类，如图2-14所示，一类是色光三原色，另一类是颜料三原色。色光三原色是指红色、绿色、蓝色，它是人的眼睛依据所看见的光的波长来识别的，如果3种光以相同的比例混合，且达到一定的强度，就呈现白光。而颜料三原色分别为黄色、品红色、青色，是在打印、印刷、油漆、绘画等场合中，物体靠介质表面的反射被动发光，在光源中所呈现出的被颜料吸收后剩余部分的颜色。

在色光三原色中，红、绿、蓝3个圆形相交的地方产生了新的颜色，这些由原色融合而新产生的颜色，就称为补色，也被称为二次色、间色。如图2-15所示，从RGB12色相环中可以看出，红色、绿色、蓝色三原色的补色（二次色）分别是青色、品红色和黄色，将原色和补色相融合，会继续产生新的三次色，也称为复色。

3.色彩的三属性

色彩的三属性是指色彩具有的色相、明度和纯度。三属性是界定色彩感官识别的基础，灵活应用三属性变化是色彩设计的基础。在设计中，色彩的色相、明度、纯度变化是综合存在的，色彩三属性的变化可以带来不同的色彩表现力。在HSB色彩模式中，H（Hue）为色相，S（Saturation）为纯度（又称饱和度或彩度），B（Brightness）为明度。

色相即每种色彩所具有的不同相貌，是色彩的首要特征，是区分不同色彩的基本标准，是人眼辨识度最高的色彩属性。除黑、白、灰以外的颜色都有色相的属性，根据人的视觉所能感受到的不同光的波长可对应不同的色相。在色彩理论中常用色环表示色相系列，以红色、绿色、蓝色为基础，通过与间色、复色的配置组合成色相环。图2-16所示分别为十二色相环、二十四色相环、四十八色相环、九十六色相环，按光谱顺序排列，呈现出微妙而柔和的色相过渡。

纯度是描述色彩鲜艳程度的色彩属性，当某个颜色加入其他的颜色，它的纯度就会降低。也就是说，色彩的纯度越高，色彩越纯净；反之，色彩越浑浊，如图2-17所示。同一色相，纯度发生变化，色彩表现也会发生变化。高纯度色彩具有较强的视觉吸引力，但也容易引起过度的视觉刺激，不宜大面积使用，低纯度色彩则能够起到调和画面的作用。在色彩种类中，三原色的纯度最高，加入黑、白、灰色的成分越多，色彩的纯度就越低。色彩纯度的变化，丰富了景观世界中的色彩表达。

明度反映某一色彩的明暗程度，它由光波的振幅决定。将彩色去掉，仅以黑、白、灰色的概念来理解，色彩中白色的成分越多，明度越高；黑色的成分越多，明度越低。将无彩色轴按照明度的高低进行三等分，可分为低明度、中明度和高明度，如图2-18所示。低明度的色彩给人的感觉重，高明度的色彩给人的感觉轻。不同的色相，明度也不同，在色彩的应用设计中，色彩的明度变换能够突出立体感，扩大或缩小空间感。

4.色彩的对比

色彩的对比是指对各种色彩之间的色相、明度、纯度、冷暖、虚实、面积等进行对比。不同的色彩关系运用，对人的心理作用是不同的。

色相的对比是指因色相之间的差别而形成的色彩对比关系，色相对比的规律主要是通过色相环来体现的。如图2-19所示，同类色对比，是在色相环上角度相差45°之内的颜色对比，多用于属性接近、面积较大的面域元素，可以产生比较和谐的效果；临近色对比，是在色相环上角度相差90°之内的颜色对比，多用于具有递进关系的面域元素，对比关系柔和含蓄；互补色对比，是在色相环上角度相差180°的两种颜色对比，两种色彩形成衬托，强调两者的对比性，可产生刺激、强烈、动感的视觉效果；对比色对比，是在色相环上角度相差135°的两种颜色对比，可产生欢快、明亮、华丽的对比效果。

纯度的对比也称为彩度对比，是指两种鲜艳程度不相同的色彩对比，色彩纯度的差异性具有互相烘托的作用，能够增加色彩的视觉冲击力和吸引力。在色彩的纯度对比中，低纯度对比，纯度差较小，色彩间的纯度接近，对比的视觉效果不明显；中纯度对比，色彩间的纯度相差不大，纯度差适中，对比的视觉效果相对比较适中；高纯度对比，色彩间的纯度差较大，对比的视觉效果较为突出，对某一色相具有凸显强调的作用。

明度的对比是指两种明暗程度具有差别的色彩进行搭配。明度对比主要分为两种，分别为同一色相不同明度的对比和不同色相不同明度的对比。在同一色相不同明度对比时，其中某一颜色加白或加黑都会增强对比效果，加白明度变亮，加黑明度变暗，但颜色的纯度会降低；不同色相不同明度的对比，黄色明度最高，黑色明度最低，其中黄色明度>橙色明度>红色明度>紫色明度>黑色明度。

2.2.2 色彩的表示方法

目前世界主要色彩体系有美国的孟塞尔色彩体系（Munsell System）、德国的奥斯华德色彩体系（Ostwald System）、日本的色彩研究所（NCD）色彩体系，其中孟塞尔色彩体系为国际通用色彩体系。

孟塞尔色彩体系是由美国色彩学家孟塞尔在1905年最早研究编制的，如图2-20所示。孟塞尔色彩体系通过色彩三要素的数值化来表达，以红色（R）、黄色（Y）、绿色（G）、蓝色（B）、紫色（P）心理五原色为基础，在水平方向上组成色相环，在此基础上，加入橙色（YR）、黄绿色（GY）、蓝绿色（BG）、蓝紫色（PB）、红紫色（RP）5个中间色相，构成顺时针方向排列的10个色相。再将每个色相分为10等份，每个色相中间的第5号为正色，组成总数为100的色相环。

孟塞尔色立体的垂直中心轴由下至上按明度级别总共分为11个等级，以黑色、灰色、白色表示。最高级为纯白色10，最低级为纯黑色0，中间灰度级数为1～9。纯度垂直于中心轴线，各色相的纯度从中轴至最外端纯度值由0依次增至纯度最高的各色相的纯色。

2.2.3 色彩的心理作用

色彩会通过人的视觉接触，对人的心理和生理产生很多复杂的影响，而人的心理、生理状态也会影响人对色彩的感受和认知。色彩的联觉效应就是色彩对视觉系统产生刺激作用而触发大脑产生感觉的现象，即由视觉到感知到记忆再到思想、意志最后到象征，此过程中的反应与变化是复杂且有规律可循的。因此，色彩在一定程度上对人的心理活动及人的情绪和行为都具有调节作用，这种由色彩感觉所引起的情感和意象的联想主要包括色彩的冷暖感、距离感、轻重感和情绪感等。

1.色彩的冷暖感

色彩本身没有冷暖的性质，但由于人从自然现象和经验中得到的联想，通过人的视觉条件反射，从而产生能够调节环境氛围，让人产生冷暖的感觉。一般来说，波长较长的红色、橙色、黄色常常使人联想到东方的太阳和燃烧的火焰，因此有温暖的感觉，被称为暖色系。暖色让人产生激动、奋发和温馨感，能够使人的精神更加饱满，增加积极性，是积极的外向型。波长短的蓝色、青色、蓝紫色常常使人联想到大海、晴空、阴影，因此有寒冷的感觉，称为冷色系。冷色能产生松弛、优柔、冷静感，是消极的内向型，能够使人情绪安定、平心静气。还有中性色调，如黑、白、灰等，让人感觉不冷不暖，可以在冷暖色调之间进行过渡、调和。

在如图2-21所示的雷达控制大厅暖色系设计中，通过局部背景墙运用榉木、桦木或松木等浅淡色泽的木材，以体现轻快、明亮、通透的感觉，搭配以暖色系的光源和现代化显示设备，让狭小的空间显得明亮，营造出一种家居般的亲切氛围，有助于减少人们的心理屏障，舒缓紧张的工作带来的焦虑感。

在如图2-22所示的雷达控制大厅冷色系设计中，整体色系采用冷色系列，显示屏背景墙选用明度和纯度有一定差异的蓝色系组合营造变化感，同时通过这种波长较短的蓝青色等冷色系运用，给人带来安静、理性的氛围和心理感受，使人能够集中精力工作和学习。

2.色彩的距离感

色彩的距离感与色彩的冷暖和三属性密切相关。通常来讲，暖色调使人感到物体膨胀并拉近与物体之间的距离，因此暖色调被称为前进色，给人以前凸感和空间紧凑感；冷色调会使人有距离增加感和后退感，因此冷色调被称为后退色，同时给人以体积收缩或空间宽敞之感。明度也会改变物体的远近感觉，人们看到明度低的色彩感到远，明度高的色彩感到近，纯度低的色彩感到远，纯度高的色彩感到近。综合而言，色彩给人的远近感可归纳为以下几点：暖的近，冷的远；明的近，暗的远；纯的近，灰的远；鲜明的近，模糊的远；对比强烈的近，对比微弱的远。

在如图2-23所示的显控大厅空间设计中，可以看出显控大厅的空间宽敞、层高较高，在此前提下，显控终端体、背景墙和背景灯光采用暖色调，可使人感到物体膨胀并拉近与物体之间的距离，避免过于空旷的空间感受，打造出宽敞而不空旷的视觉空间，同时利用暖色木制材质，配合灯光运用，加强了整个显控大厅的温暖感和舒适感，塑造了人性化的工作环境。

在如图2-24所示的雷达操控空间设计中，整体采用明度较高且纯度较低的冷色调，在视觉上增大空间宽敞感，同时舱内设备的色彩选择统一色系，避免了舱内设备较多而带来的杂乱和压抑感，营造出良好的工作环境。

3.色彩的轻重感

不同的色彩能够让人感觉具有不同的重量。例如，将同等面积的红色和蓝色放到一起，会使人感觉红色的面积要大于蓝色，这是因为色彩具有轻重之分，这与色彩的基本属性有关。暖色调的颜色给人膨胀感，冷色调的颜色给人收缩感，暖色调与冷色调相比，暖色调的颜色轻，冷色调的颜色重；高明度的色彩给人膨胀感，低明度的色彩给人收缩感，高明度与低明度相比，高明度的色彩轻，低明度的色彩重。

在如图2-25所示的某雷达天线系统及塔基设计中，因天线阵面及转台支臂体积较大，宜采用高明度的冰灰色，使其具有一定的膨胀感，给人以密度小、质量轻的直观感受，以此降低整个天线系统上半部分的体量感，同时天线塔基采用中性的低纯度暗色，使人感觉坚硬稳固而富有支撑力，从而增加了整个天线系统的视觉稳定性。

4.色彩的情绪感

色彩的情绪感来源于人对于色彩的视觉印象，这种视觉印象能够让人产生情感共鸣。色彩不仅能够引起人的想象和回忆，还能够调节和改善人的情绪与性格，不同的色彩会使人产生不同的情感反应。例如，红色可以让人喜悦、兴奋，蓝色可以让人内心宁静、忧郁，绿色可以让人感到安心、轻松。一般来说，根据色彩反馈的视觉感受，简洁有序的色彩搭配对人的心情具有积极的作用，而杂乱无章的色彩搭配则容易让人心烦意乱，产生负面影响。

红色、橙色、黄色等暖色调色彩一般具有积极和振奋人心的作用，强烈的红色系会使人体的机能兴奋、血压增高、脉搏加快，但也能引起人的不安和神经紧张感，因此合理地运用色彩设计，可以改善人体的生理机能和生理过程，让人精力集中，聚焦于特定的区域，从而提高工作效率。在图2-26所示的航管雷达设计中，其色彩设计正是利用这一特点，雷达天线和二次天线使用白色，而雷达背架和转台则大面积地使用浓烈的橘红色，白色和橘红色的搭配简练且醒目，尤其是在天线转动时，提高了对人眼的刺激性，起到了视觉聚焦和警戒作用，使飞机在远距离飞行中就能轻松准确地确定其方位，从而确保塔台和雷达的安全。

即使色彩的波谱辐射功率相同，视觉器官对不同颜色亮度的主观感受仍有较大差异，因此设计中常以黄色、橙色、红色作为警告色。实验证明，若对黄色或红色配以黑色底色，会产生近旁对比效应，能提高红色或黄色的主观感觉亮度，易于辨认并引起注意。如图2-27所示，在雷达产品设计中，警示标牌按照国标要求使用黄色、红色与黑色的组合，方舱内部配备的灭火器和土木工具，通过红色和橙色进行功能区域划分，增强警示作用的同时，提高使用效率。