孟塞尔色彩体系
- 中文名
- 孟塞尔色彩体系
- 英文名
- Munsell Color System
- 提出者
- 阿尔伯特·H·孟塞尔(Albert H. Munsell)
- 提出年代
- 20 世纪初(1905 年前后提出,1915 年出版图册)
- 三个维度
- 色相 Hue、明度 Value、彩度 Chroma
- 基本色相
- 红 R、黄 Y、绿 G、蓝 B、紫 P 五色,加五个中间色共 10 种
- 记号形式
- H V/C,如 5G 7/4
- 应用领域
- 艺术、工业比色、农业、土壤与牙科比色等
孟塞尔色彩体系(Munsell Color System)是由美国艺术家、美术教师阿尔伯特·H·孟塞尔(Albert H. Munsell, 1858–1918)创立的颜色分类与标定系统,用明度(value)、色相(hue)、彩度(chroma)三个维度来描述表面色。11图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|22色彩的學習與認知(色彩學教材)ipas.org.tw前往参考资料 ↓在新标签页中打开
该体系用一个三维类似球体的立体模型表示颜色,把物体各种表面色的色相、明度、饱和度全部表示出来,并按目视色彩感觉等间隔的方式排列。33[科普中国]-芒塞尔色系- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|44孟塞尔-学术百科wiki.cnki.com.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
历史背景与提出者
孟塞尔色彩体系(Munsell Color System)是一种用明度(value)、色相(hue)和彩度(chroma)三个维度来描述颜色的表色方法,属于色度学与比色法的范畴。66图文详情——科普中国资源服务cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|11图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
该体系由美国艺术家阿尔伯特·H·孟塞尔(Albert H. Munsell,1858—1918)创制,通行说法将其创制年份定在 1898 年。66图文详情——科普中国资源服务cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|11图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在孟塞尔之前,已有若干色彩体系把颜色安置在各种不同的三维「颜色固体」之中;孟塞尔被记为第一个把色相、明度、彩度分离为感知上均匀且彼此独立的尺度,并第一个系统地在三维空间中表达颜色关系的人。66图文详情——科普中国资源服务cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|11图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
孟塞尔体系(尤其是其后的再标记法)建立在严格的人类受试者视觉反应测量之上,因而具有实验科学依据;这一基于人类视觉感知的特性,使它在此后诸多现代色彩模型的挑战下仍得以延续。66图文详情——科普中国资源服务cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|11图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
1915 年美国最早出版《孟塞尔颜色图谱》;此后 1929 年经美国国家标准局、1943 年经美国光学会分别修订出版《孟塞尔颜色图册》。66图文详情——科普中国资源服务cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|11图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
1943 年美国光学会(OSA)的孟塞尔颜色编排小组委员会通过光谱光度测量与视觉实验发现,原图册色样在编排上并不完全符合视觉等距原则,据此制定了「孟塞尔新标系统」,使修订后的色样编排在视觉上更接近等距,并可为每一色样给出对应的标定。66图文详情——科普中国资源服务cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|11图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
20 世纪 30 年代,美国农业部(USDA)将孟塞尔体系采纳为土壤研究的官方颜色描述系统。66图文详情——科普中国资源服务cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|11图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
关于孟塞尔体系在当代的地位存在不同评估:一种说法认为它至今仍是比较色法的标准、并且是当前最广泛使用的表色系统;另一种说法则指出,在某些专门领域其地位已被 CIELAB(L*a*b*)、CIECAM02 等专用模型取代。66图文详情——科普中国资源服务cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|11图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
对立说法有来源强调孟塞尔体系「至今仍是比较色法的标准」,并称其为「目前仍然是最广泛使用的系统」。66图文详情——科普中国资源服务cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|11图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
对立说法同一来源也承认,在某些领域孟塞尔体系的地位已被 CIELAB(L*a*b*)和 CIECAM02 等特殊用途模型取代。66图文详情——科普中国资源服务cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|11图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
| 年份 | 事件 |
|---|---|
| 1898 | 阿尔伯特·H·孟塞尔创制该颜色系统 |
| 1915 | 美国最早出版《孟塞尔颜色图谱》 |
| 1929 | 经美国国家标准局修订出版《孟塞尔颜色图册》 |
| 1930年代 | 被美国农业部(USDA)采纳为土壤研究的官方颜色描述系统 |
| 1943 | 美国光学会修订出版《孟塞尔颜色图册》,并制定「孟塞尔新标系统」 |
三属性:色相、明度、彩度
孟塞尔色彩体系用三个维度描述颜色:色相(hue)、明度(value)与彩度(chroma,早期中文文献也译作「色度」或「饱和度」),三者共同构成一个三维的颜色空间模型,用以标定各种表面色。33[科普中国]-芒塞尔色系- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|11图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
孟塞尔体系的一个关键设计目标,是把色相、明度、彩度分离成三个在视觉感知上各自独立、且各自近似等间隔的尺度;孟塞尔被认为是第一个系统地在三维空间中表达颜色关系、并把这三者拆成感知均匀独立尺度的人。11图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|66图文详情——科普中国资源服务cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
明度(value)由一根中央竖直轴表示:理想黑色在底部、定为 0,理想白色在顶部、定为 10,中间按视觉上等距离划分为 11 个等级(0–10),构成所谓孟塞尔明度尺;中央轴上的颜色为无彩色中性色。33[科普中国]-芒塞尔色系- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
彩度(chroma)由颜色样品离开中央明度轴的水平距离表示:中央轴上的中性色彩度为 0,离轴越远彩度数值越大;彩度同样按视觉上相等的等级划分,通常以每两个彩度等级为间隔制作色样。33[科普中国]-芒塞尔色系- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
不同色相所能达到的最大彩度并不相同,个别颜色的彩度可以高到 20 左右——这正是孟塞尔色立体不是规则球体、而是各色相「彩度半径」长短不一的不规则立体形状的根本原因。33[科普中国]-芒塞尔色系- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
色相(hue)排成一个首尾相接的环:在从红到紫的光谱中先等间隔选取红(R)、黄(Y)、蓝(B)、紫(P)等基本色相,相邻两色相互混合再得到橙(YR)、黄绿(GY)、蓝绿(BG)、蓝紫(PB)、紫红(RP)等中间色相,从而构成闭合的孟塞尔色相环。33[科普中国]-芒塞尔色系- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在孟塞尔体系中,明度与彩度是两个彼此独立的维度:同一色相可以有不同的明度和彩度组合,因此《孟塞尔颜色图册》每一页通常呈现某一色相的垂直剖面,即该色相下不同明度值与不同彩度的色样集合。33[科普中国]-芒塞尔色系- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|66图文详情——科普中国资源服务cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
三属性的等间隔性并非一开始就成立:1943 年美国光学会(OSA)的孟塞尔颜色编排小组委员会通过光谱光度测量与视觉实验发现,早期孟塞尔色样在编排上并不完全符合视觉等距原则,据此制定了「孟塞尔新标系统」,修订后的色样在视觉上更接近等距。66图文详情——科普中国资源服务cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
关于彩度这一属性的命名与译法存在分歧:英文原词为 chroma,中文文献中既有译作「彩度」的,也有译作「色度」「饱和度」或「纯度」的;由于「色度」在 CIE 色度学中另有专门含义(chromaticity),用「色度」对译 chroma 容易与 CIE 术语混淆,因此现代中文色彩学文献更倾向使用「彩度」。33[科普中国]-芒塞尔色系- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|11图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
对立说法部分中文科普与教材沿用「色度」或「饱和度」来指称孟塞尔的第三个属性,认为在日常语境下与「彩度」可互换使用,不必强求区分。11图文详情cloud.kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
| 属性 | 英文 | 几何表示 | 标度与范围 | 说明 |
|---|---|---|---|---|
| 色相 | hue (H) | 绕中央轴的圆周方向 | 以 R、YR、Y、GY、G、BG、B、PB、P、RP 等基本与中间色相构成闭合色相环 | 首尾相接,无起点终点 |
| 明度 | value (V) | 中央竖直轴 | 0(理想黑)至 10(理想白),共 11 个视觉等距等级 | 中央轴上为无彩色中性色 |
| 彩度 | chroma (C) | 离中央轴的水平距离 | 中性色为 0,向外递增;不同色相最大彩度不同,个别可达约 20 | 通常每两个彩度等级制作一个色样 |
色立体的几何结构
孟塞尔色立体是用三维空间模型表示颜色的方法,把色调(色相)、明度(亮度)、饱和度(彩度)三个属性全部纳入同一个立体结构中,立体中每一部位对应一种特定颜色并给予固定标号。33[科普中国]-芒塞尔色系- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
色立体的中央轴代表无彩色(中性色)的明度序列:顶端为理想白、定为10,底端为理想黑、定为0,中间由深至浅分为若干灰阶,构成有彩色系的明度标尺,用字母 N 表示。33[科普中国]-芒塞尔色系- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
中央轴以外的所有色域都属于有彩色系;颜色样品离中央轴的水平距离代表饱和度(彩度)的变化,距离越远彩度越高。33[科普中国]-芒塞尔色系- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
色立体的水平剖面按方向划分色相:包含红(R)、黄(Y)、绿(G)、蓝(B)、紫(P)5 种主要色调,以及黄红(YR)、绿黄(GY)、蓝绿(BG)、紫蓝(PB)、红紫(RP)5 种中间色调,共 10 种基本色相方位。33[科普中国]-芒塞尔色系- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
孟塞尔色立体的基本外形是一个不规则的球体,而非规则的几何球:不同色相、不同明度处的最大彩度并不相同,因此立体在各个方向上的“半径”长短不一,整体轮廓呈凹凸不平的树状或球状不规则体。33[科普中国]-芒塞尔色系- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|77全屏显示 专题 章节mooc1.chaoxing.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
1905 年孟塞尔最初设想的是规则的球体结构色立体;1915 年形成流传至今的不规则外形球体色立体,并出版《孟塞尔颜色图谱》;此后 1929 年、1943 年又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》。33[科普中国]-芒塞尔色系- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在色立体中,纯色(最高彩度色)位于各色相剖面的外侧顶点;由纯色向中央轴靠近时彩度降低,向顶端靠近时明度提高、彩度同时下降(加白),向底端靠近时明度降低、彩度也下降(加黑),从而在剖面上形成由纯色、白、黑、灰围成的三角形或楔形区域。77全屏显示 专题 章节mooc1.chaoxing.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
由于各色相能达到的最高彩度不同,孟塞尔色立体的等明度剖面并非以中央轴为圆心的正圆,而是各方向半径不等的星形或不规则闭合曲线;黄(Y)在较高明度处彩度最大,蓝(B)、紫蓝(PB)的最大彩度出现在较低明度处,这正是立体外形不规则的根本原因。33[科普中国]-芒塞尔色系- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|77全屏显示 专题 章节mooc1.chaoxing.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
现行孟塞尔色立体在色相环上已从最初的 10 个基本色相细分为 40 个或 80 个色相版本(如 40 色相版与 80 色相版并行的色谱),明度轴为 0–10 共 11 级,彩度则按 2 为步长向外扩展,实际可达到的彩度值随色相与明度而异。77全屏显示 专题 章节mooc1.chaoxing.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
关于孟塞尔色立体“规则球体”与“不规则球体”的表述在不同文献中并存:早期教材常以规则球体作示意以便理解,而实际修订后的体系外形是不规则的;把孟塞尔立体简单描述为“球体”属于教学简化,并非其严格几何形态。33[科普中国]-芒塞尔色系- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开|77全屏显示 专题 章节mooc1.chaoxing.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
对立说法部分科普与教材材料直接称孟塞尔色立体为“类似球体模型”或“球形”,强调其整体近似球状、便于直观理解,并不强调其不规则性。33[科普中国]-芒塞尔色系- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
| 几何方向 | 对应属性 | 取值范围/说明 |
|---|---|---|
| 中央垂直轴(南北极) | 明度(Value) | 理想黑 0 至理想白 10,共 11 级,用 N 表示无彩色 |
| 水平剖面方向(绕轴角度) | 色相(Hue) | 5 主色 R/Y/G/B/P + 5 中间色 YR/GY/BG/PB/RP,可细分为 40 或 80 色相 |
| 离中央轴的水平距离(半径) | 彩度(Chroma) | 由 0(轴上中性色)向外递增,最大彩度随色相与明度而异,故外形不规则 |
记号法与读法
孟塞尔记号法的基本形式为「色相 明度/彩度」(H V/C),其中字母 H 代表色相(Hue),斜线前的数字 V 代表明度(Value),斜线后的数字 C 代表彩度(Chroma)。例如一个色相为 5.0R、明度为 5、彩度为 8 的样品记作 5.0R 5/8。88PANTONE® USA | Color Solutions, Trends, Guides, & Toolsmunsell.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在孟塞尔记号中,色相以字母缩写表示基本色相家族(如 R 代表红、YR 代表黄红、Y 代表黄、GY 代表绿黄、G 代表绿、BG 代表蓝绿、B 代表蓝、PB 代表紫蓝、P 代表紫、RP 代表红紫),字母前的数字表示该色相在相邻两个基本色相之间的十分位位置,标准色相环被分为 10 个基本色相、每个基本色相再分为 10 个等级,共 100 个色相刻度。88PANTONE® USA | Color Solutions, Trends, Guides, & Toolsmunsell.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
孟塞尔明度 V 的取值范围从 0(理想黑)到 10(理想白),共 11 个等级,实际可实现的颜料明度通常落在 1 至 9 之间;彩度 C 从 0 开始,沿径向向外递增,理论上没有上限,但受颜料色域限制,不同色相能达到的最大彩度不同。88PANTONE® USA | Color Solutions, Trends, Guides, & Toolsmunsell.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
中性色(无彩色)在孟塞尔记号中写作 N 加明度值,例如 N5 表示明度为 5 的中性灰;由于中性色既没有色相也没有彩度,因此不写成 H V/C 形式,而用 N 后跟明度数字表示。88PANTONE® USA | Color Solutions, Trends, Guides, & Toolsmunsell.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
孟塞尔记号中,色相数字与字母之间通常不加空格(如 5.0R),明度与彩度之间用斜线分隔(如 5/8),完整记号如 5.0R 5/8;在口语或简写中也可省略色相前的数字,仅写基本色相字母,但完整记号必须包含色相、明度、彩度三个分量才能唯一确定一个颜色。88PANTONE® USA | Color Solutions, Trends, Guides, & Toolsmunsell.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
孟塞尔体系中的「value」在中文文献中通常译为「明度」,与 CIE 体系中的亮度(luminance)概念相关但不等同:孟塞尔明度是基于视觉感知均匀性定义的,而 CIE 亮度是物理辐射量。88PANTONE® USA | Color Solutions, Trends, Guides, & Toolsmunsell.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
孟塞尔记号法的一个关键读法是:明度与彩度共同决定颜色的「深浅」与「鲜艳程度」,色相决定颜色在色环上的位置;两个记号若明度相同而彩度不同,则它们属于同一明度层但饱和度不同;若彩度相同而明度不同,则它们属于同一彩度环但明暗不同。88PANTONE® USA | Color Solutions, Trends, Guides, & Toolsmunsell.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在实际应用中,孟塞尔记号常与色卡(如 Munsell Book of Color)配合使用:使用者通过视觉比对找到最接近的色卡,再读取该色卡对应的 H V/C 记号,从而将实物颜色转换为可复现的数值描述。88PANTONE® USA | Color Solutions, Trends, Guides, & Toolsmunsell.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
孟塞尔记号法在工业与科学领域被广泛采用,尤其在土壤颜色描述(如 Munsell Soil Color Charts)、食品色泽评定、涂料与纺织品的颜色交流中,H V/C 记号提供了一种跨语言、跨设备的标准化颜色表达方式。88PANTONE® USA | Color Solutions, Trends, Guides, & Toolsmunsell.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
关于孟塞尔记号中色相数字的精确含义,存在不同解读:一种观点认为数字表示该色相在 10 个基本色相之间的十分位位置(如 5R 表示 R 与 YR 之间的中点),另一种观点认为数字表示该色相在基本色相内的等级序号(1 到 10),两种解读在标准色卡上通常一致,但在边界色相上可能产生歧义。88PANTONE® USA | Color Solutions, Trends, Guides, & Toolsmunsell.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
对立说法部分文献将色相数字解释为基本色相内的等级序号(1–10),而非相邻基本色相之间的十分位位置,导致对 5R 等记号的理解出现分歧。88PANTONE® USA | Color Solutions, Trends, Guides, & Toolsmunsell.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
| 记号 | 色相 | 明度 | 彩度 | 读法说明 |
|---|---|---|---|---|
| 5.0R 5/8 | 5.0R(红) | 5 | 8 | 中等明度、中等彩度的红 |
| 5.0R 3/10 | 5.0R(红) | 3 | 10 | 较暗、较鲜艳的红 |
| 5.0R 7/4 | 5.0R(红) | 7 | 4 | 较亮、较暗淡的红 |
| N5 | 无 | 5 | 0 | 明度为 5 的中性灰 |
| N9 | 无 | 9 | 0 | 接近白色的中性色 |
从孟塞尔到孟塞尔重notation:体系的修订与标准化
孟塞尔体系并非一次成型:1905 年孟塞尔提出的是规则球体结构的色立体设想,1915 年才形成流传至今的不规则外形色立体,并出版《孟塞尔颜色图谱》(Munsell Color Atlas)。33[科普中国]-芒塞尔色系- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
孟塞尔去世后,体系的修订与标准化由机构接手:1929 年美国国家标准局(NBS)对《孟塞尔颜色图册》进行了修订出版,1943 年美国光学会(OSA)又做了进一步修订。这一脉络使孟塞尔体系从个人发明转变为受机构维护的标准表色系统。33[科普中国]-芒塞尔色系- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
修订后的《孟塞尔颜色图册》最新版本同时提供有光泽(glossy)与无光泽(matte)两套样本,分别包含 1450 块与 1150 块颜色样品,以及 37 块与 32 块中性灰色样品;两套样本的样品数量不同,说明光泽度会改变可实现的颜色与明度范围。33[科普中国]-芒塞尔色系- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
孟塞尔体系在修订过程中被国际广泛采纳为颜色分类与标定的方法,其颜色样品以纸片形式汇编成图册,成为工业与科研中通行的实物比对标尺。33[科普中国]-芒塞尔色系- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
中文文献中「孟塞尔」亦作「芒塞尔」,指同一体系;「重notation」(renotation)一词对应的正是 1943 年 OSA 对孟塞尔明度与彩度坐标的重新标定,使原有记号在新坐标下被重新赋值。33[科普中国]-芒塞尔色系- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
关于 1943 年 OSA 修订的具体性质——它究竟是对孟塞尔原始样品坐标的重新测量与数学重标定,还是对色立体外形与明度函数的重新定义——不同二手文献的表述并不一致,中文科普材料仅笼统记为「修订出版」,未给出技术细节。33[科普中国]-芒塞尔色系- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
对立说法一种说法认为 1943 年 OSA 修订主要是对孟塞尔明度函数(value function)与彩度坐标的重新标定,即所谓 renotation,色相环与样品编号体系基本保留。33[科普中国]-芒塞尔色系- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
对立说法另一种说法强调修订同时改变了色立体的外形与样品排布,使早期规则球体设想被彻底放弃,因此应视为体系重构而非单纯重标定。33[科普中国]-芒塞尔色系- · 科普中国网kepuchina.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开
| 年份 | 事件 | 主体 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 1905 | 提出规则球体结构色立体设想 | 孟塞尔(A. H. Munsell) | 早期模型 |
| 1915 | 形成不规则外形色立体并出版《孟塞尔颜色图谱》 | 孟塞尔 | 流传至今的外形 |
| 1929 | 修订出版《孟塞尔颜色图册》 | 美国国家标准局(NBS) | 机构化修订起点 |
| 1943 | 再次修订出版《孟塞尔颜色图册》 | 美国光学会(OSA) | 对应 renotation 重标定 |
| 最新版 | 有光泽版 1450 色 + 37 中性灰;无光泽版 1150 色 + 32 中性灰 | 图册出版方 | 国际普遍采用 |
与 CIE 等表色系统的关系
孟塞尔体系与 CIE 体系属于两类不同性质的表色系统:孟塞尔体系以实物色样(atlas)和视觉感知为基础,用色相、明度、彩度三个知觉属性组织颜色;CIE 体系(如 CIE 1931 XYZ、CIE 1976 L*a*b*)则以物理测量和数学变换为基础,用三刺激值或由其派生的坐标描述颜色。两者之间不存在解析上的唯一对应,只能通过实验测得的查找表或插值模型相互转换。99Munsell Color System – Wikipediaen.wikipedia.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|1010CIE 1931 color space – Wikipediaen.wikipedia.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
CIE 1931 标准色度观察者(CIE 1931 Standard Colorimetric Observer)与 CIE 1931 XYZ 色度系统由国际照明委员会(CIE)在 1931 年正式采纳,奠定了此后所有 CIE 表色系统的基础;孟塞尔体系的实物色样则通过分光光度计测量其 CIE 三刺激值,从而与 CIE 系统建立定量联系。1010CIE 1931 color space – Wikipediaen.wikipedia.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
孟塞尔明度 V 与 CIE 亮度因数 Y 之间的关系并非线性,而是近似为五次多项式:Y = 1.2219V − 0.23111V² + 0.23951V³ − 0.021009V⁴ + 0.0008404V⁵(以 MgO 为 100 的标度)。这一经验公式由 Newhall、Nickerson 与 Judd 在 1943 年发表的孟塞尔重notation数据基础上拟合得到,是孟塞尔体系与 CIE 系统之间最常被引用的定量桥梁之一。99Munsell Color System – Wikipediaen.wikipedia.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|1111Final Report of the O.S.A. Subcommittee on the Spacing of the Munsell Colorsopg.optica.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
1943 年,美国光学学会(OSA)下属的孟塞尔颜色委员会发表了 Newhall、Nickerson 与 Judd 的《Final Report of the O.S.A. Subcommittee on the Spacing of the Munsell Colors》,基于对大量观察者的视觉标定实验,重新定义了孟塞尔色样在 CIE 1931 色度图上的位置,形成了通常所称的「孟塞尔重notation」(Munsell renotation)。该报告是孟塞尔体系与 CIE 系统对接的奠基性文献。1111Final Report of the O.S.A. Subcommittee on the Spacing of the Munsell Colorsopg.optica.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|1212Munsell renotation datarit.edu前往参考资料 ↓在新标签页中打开
CIE 1976 L*a*b*(CIELAB)在设计上部分借鉴了孟塞尔的知觉均匀性思想:其 L* 函数采用立方根形式,与孟塞尔明度对 Y 的非线性压缩在定性上一致;但 CIELAB 的 a*、b* 两轴是笛卡尔坐标,并不直接对应孟塞尔的色相与彩度,二者需要通过极坐标变换(C*ab、h_ab)才能与孟塞尔的 H、C 做近似比较。1010CIE 1931 color space – Wikipediaen.wikipedia.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|1313CIELAB color space – Wikipediaen.wikipedia.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在色差评价上,孟塞尔色样之间的知觉差异常用「孟塞尔色差单位」或基于重notation数据的椭球体来度量;CIE 则先后推出 CIE 1976 L*u*v*、CIELAB 以及更晚的 CIEDE2000 等色差公式。CIEDE2000 在多项实验数据集上的表现优于早期的 CIE 色差公式,但它与孟塞尔色差单位之间仍只是统计近似关系,而非严格等价。1313CIELAB color space – Wikipediaen.wikipedia.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|1414CIEDE2000 Color-Difference Formula: Implementation Notes, Supplementary Test Data, and Mathematical Observationsonlinelibrary.wiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
孟塞尔体系与 CIE 系统在「均匀性」上的表现存在学界公认的差异:孟塞尔重notation数据在明度方向上的知觉均匀性较好,但在高彩度区域,等色相面和等彩度面的几何形状与 CIELAB 的对应结构并不一致,导致两者在高饱和颜色上的转换误差明显增大。这一差异是颜色科学中反复讨论的技术问题,而非某一方的「错误」。99Munsell Color System – Wikipediaen.wikipedia.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|1313CIELAB color space – Wikipediaen.wikipedia.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
对立说法有研究者主张,经过重notation修正后的孟塞尔体系在知觉均匀性上并不系统性地劣于 CIELAB,二者在不同色域区段各有优劣,不能笼统地说孟塞尔在高彩度区「误差更大」。1212Munsell renotation datarit.edu前往参考资料 ↓在新标签页中打开
瑞典的 NCS(Natural Color System)常被拿来与孟塞尔体系并列讨论,二者都试图以知觉属性组织颜色,但 NCS 以赫林对立色学说(黑-白、红-绿、黄-蓝)为基础,而孟塞尔以色相环、明度轴和彩度径向距离为基础;NCS 同样需要通过实验数据与 CIE 系统建立转换关系,其转换表与孟塞尔-CIE 转换表是两套独立的数据集。1515Natural Color System – Wikipediaen.wikipedia.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在实际工业应用中,孟塞尔体系与 CIE 系统常被配合使用:孟塞尔色卡用于视觉比对和设计沟通,CIE 三刺激值与 CIELAB 坐标用于仪器测量和质量控制;美国材料与试验协会(ASTM)曾发布基于孟塞尔重notation数据的标准实践(如 ASTM D1535),规定以分光光度法测定颜色并换算为孟塞尔记号的方法。1616ASTM D1535 – Standard Practice for Specifying Color by the Munsell Systemastm.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|1111Final Report of the O.S.A. Subcommittee on the Spacing of the Munsell Colorsopg.optica.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
孟塞尔体系与 CIE 系统之间的转换并非一一映射:同一组 CIE 三刺激值在不同观察者、不同照明体(如 CIE 标准照明体 A、D65、C)下可能对应不同的孟塞尔记号,因为孟塞尔重notation数据是在特定照明与观察条件下标定的。因此,跨照明体的孟塞尔-CIE 转换需要明确声明所采用的照明体和观察者条件。99Munsell Color System – Wikipediaen.wikipedia.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开|1111Final Report of the O.S.A. Subcommittee on the Spacing of the Munsell Colorsopg.optica.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开
| 系统 | 提出年份 | 基本组织方式 | 与孟塞尔的关系 |
|---|---|---|---|
| 孟塞尔体系 | 1905(初版);1943(重notation) | 色相 H、明度 V、彩度 C 的知觉三维 | — |
| CIE 1931 XYZ | 1931 | 三刺激值 X、Y、Z,基于标准观察者 | 孟塞尔色样经分光测量得到 XYZ;明度 V 与 Y 有经验多项式关系 |
| CIE 1976 L*a*b* | 1976 | L*、a*、b* 笛卡尔坐标,派生 C*ab、h_ab | L* 函数与孟塞尔明度非线性在定性上一致;a*b* 需极坐标变换后才能与 H、C 近似比较 |
| NCS | 1979(标准化) | 黑-白、红-绿、黄-蓝对立色知觉 | 与孟塞尔并列的知觉体系,需独立实验数据与 CIE 转换 |
工业与科学应用
孟塞尔色彩体系在工业与科学领域的持久价值,核心在于它提供了一种可跨时间、跨地点复现同一颜色的客观记号法:用色相、明度、彩度三个维度为颜色编号,使不同的人在不同条件下能够指认“同一个颜色”,而不必依赖主观描述。1717Pantone Color Chart - Munsell Color Systems | Pantone Australiapantone.net.au前往参考资料 ↓在新标签页中打开|1919孟塞尔色彩系统介绍_Munsell颜色系统应用pantonecn.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
美国农业部(USDA)使用孟塞尔体系评估和测量食品,用于判断农作物的成熟度与安全性;同一机构还将孟塞尔体系用于土壤颜色的标准化,孟塞尔土壤色卡(Munsell Soil Color Charts)已成为考古学与土壤学沿用六十余年的工具,通过土壤的色调、明度与彩度推断地层年代、人类活动与自然事件。1919孟塞尔色彩系统介绍_Munsell颜色系统应用pantonecn.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
美国国家标准学会(ANSI)在法医病理学中采用孟塞尔体系定义皮肤与头发的颜色;美国国家电气制造商协会(NEMA)将其作为电线、电缆及零件的颜色标准;牙科用孟塞尔体系为牙齿修复体选色,酿酒行业则用它匹配啤酒色泽。1919孟塞尔色彩系统介绍_Munsell颜色系统应用pantonecn.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
道路交通标志的用色也受孟塞尔体系影响:停车标志的“正确”红色与高速公路方向标志的“正确”绿色,均可由该体系加以界定,说明其应用已从实验室延伸到公共安全设施的标准化。1919孟塞尔色彩系统介绍_Munsell颜色系统应用pantonecn.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
在工程与专利实践中,孟塞尔体系被用作从光学传感器参数到颜色描述之间的转换框架:中国专利 CN103115682A(一种可自动识别颜色的装置)明确以孟塞尔颜色系统为基础,将明度、色调、彩度构成三维坐标,对大量颜色样品排序,并使相邻样品在三个坐标方向上具有视觉等间隔,从而实现颜色的自动识别与分类。1818CN103115682A - Device capable of identifying color automatically - Google Patentspatents.google.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
孟塞尔体系经美国国家标准局(National Bureau of Standards)整理、并由美国国内色彩研究学会(Inter-Society Color Council)等机构参与修订后,才成为可被工业与科研广泛引用的标准表色系统;这一标准化过程是其能够进入政府与工业规范的前提。1818CN103115682A - Device capable of identifying color automatically - Google Patentspatents.google.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
孟塞尔体系的商业载体(色卡、色样与配套产品)如今由 X-Rite Pantone(彩通)延续经营,Pantone 将其定位为面向工业、科学与政府用户的色彩系统,说明该体系在商业色彩管理链条中仍占有一席之地。1717Pantone Color Chart - Munsell Color Systems | Pantone Australiapantone.net.au前往参考资料 ↓在新标签页中打开|1919孟塞尔色彩系统介绍_Munsell颜色系统应用pantonecn.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
关于孟塞尔体系在当代工业中是否仍不可替代,存在不同判断:一方认为其视觉等间隔的排列与长期积累的实物色卡使其在土壤、食品、法医等需要现场目视比对的场景中难以被纯仪器方案取代;另一方则认为分光测色仪与 CIE 色度学体系已能提供更精确、更可复现的数值化方案,孟塞尔体系更多是历史惯性与行业惯例的产物。1717Pantone Color Chart - Munsell Color Systems | Pantone Australiapantone.net.au前往参考资料 ↓在新标签页中打开|1818CN103115682A - Device capable of identifying color automatically - Google Patentspatents.google.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|1919孟塞尔色彩系统介绍_Munsell颜色系统应用pantonecn.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
对立说法支持者强调孟塞尔体系的三维视觉等间隔结构及其色卡在野外与现场条件下的实用性,认为它是连接仪器测量与人类视觉判断的桥梁。1717Pantone Color Chart - Munsell Color Systems | Pantone Australiapantone.net.au前往参考资料 ↓在新标签页中打开|1818CN103115682A - Device capable of identifying color automatically - Google Patentspatents.google.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
对立说法批评者指出,随着分光测色与 CIE 标准色度系统普及,孟塞尔体系在精度与可复现性上已不占优势,其持续使用更多源于标准惯性与行业传统。1818CN103115682A - Device capable of identifying color automatically - Google Patentspatents.google.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
| 行业/机构 | 用途 | 来源 |
|---|---|---|
| 美国农业部(USDA) | 食品成熟度与安全性评估;土壤颜色标准化(孟塞尔土壤色卡) | 3 |
| 美国国家标准学会(ANSI) | 法医病理学中皮肤与头发颜色定义 | 3 |
| 美国国家电气制造商协会(NEMA) | 电线、电缆及零件的颜色标准 | 3 |
| 牙科 | 牙齿修复体选色 | 3 |
| 酿酒行业 | 啤酒色泽匹配 | 3 |
| 道路交通 | 停车标志红色、高速公路方向标志绿色的界定 | 3 |
| 颜色自动识别装置(专利 CN103115682A) | 光学参数到孟塞尔三维坐标的颜色描述转换 | 2 |
局限与争议
孟塞尔体系的核心局限之一在于其色相环并非在感知上均匀:虽然孟氏以 5 个主色相与 5 个中间色相构成 10 色相环,并宣称相邻色相在视觉上等距,但后续心理物理学实验表明,不同色相区段(尤其是蓝—紫与红—紫之间)的感知差异并不相等,色相环上等角度并不对应等感知差。2020Munsell Color Systembritannica.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|2121The Munsell Color System: A Scientific Compromise from the World of Artonlinelibrary.wiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
对立说法孟塞尔重notation 的修订者与部分色度学教材主张,经过 1943 年光学学会(OSA)修订后的孟塞尔色相与明度标尺已通过大量视觉匹配实验校准,在常规工业容差范围内可视为感知均匀,色相环的不均匀性只在高精度比较中才显现。2121The Munsell Color System: A Scientific Compromise from the World of Artonlinelibrary.wiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|2222Colorimetry: Understanding the CIE Systemwiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
孟塞尔明度(Value)以视觉亮度感知为基准,与 CIE 明度因数 Y 之间是非线性关系;在暗端,孟塞尔明度对 Y 的变化极为敏感,而在亮端则相对迟钝。这意味着用孟塞尔明度直接换算 CIE 三刺激值时,低明度区段的误差会被放大,跨体系转换需要借助分段多项式或查表插值,不能简单线性映射。2121The Munsell Color System: A Scientific Compromise from the World of Artonlinelibrary.wiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|2323Munsell Renotation Datarit.edu前往参考资料 ↓在新标签页中打开
孟塞尔体系的彩度(Chroma)上限随色相与明度剧烈变化,色立体并非规则几何体:某些色相(如红、黄)在中等明度处可达到很高的彩度,而蓝、绿等色相的彩度上限明显较低。这导致色立体表面凹凸不平,用统一公式描述全部色相—明度—彩度组合十分困难,也是早期色立体模型难以精确复现的原因之一。2020Munsell Color Systembritannica.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|2121The Munsell Color System: A Scientific Compromise from the World of Artonlinelibrary.wiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
孟塞尔体系建立在标准观察者与特定照明条件下,其标定依赖 CIE 1931 标准色度观察者与 CIE 标准光源(如 C 光源或 D65)。当观察条件、光源色温或观察者色适应状态改变时,同一孟塞尔记号的感知外观会发生变化,因此该体系不能直接用于跨照明条件的颜色外观预测,需结合 CIECAM 等色貌模型使用。2222Colorimetry: Understanding the CIE Systemwiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|2323Munsell Renotation Datarit.edu前往参考资料 ↓在新标签页中打开
孟塞尔体系对色域边界的描述受限于其时代可获得的色料与色卡样本:早期孟塞尔色卡由手绘颜料制成,受颜料耐久性与制作工艺限制,部分高彩度色相(如高彩度蓝、绿)的样本缺失或不可靠,导致色立体在这些区域的边界是外推而非实测的。后续修订虽以分光光度计重新标定,但原始样本的覆盖偏差仍被部分研究者视为体系的历史局限。2020Munsell Color Systembritannica.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|2121The Munsell Color System: A Scientific Compromise from the World of Artonlinelibrary.wiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
对立说法OSA 修订委员会与部分色度学史研究认为,1943 年重notation 已通过系统重测与插值补全了缺失区域,原始样本的覆盖偏差在修订版中已被大幅修正,不应再作为现行孟塞尔体系的实质局限。2121The Munsell Color System: A Scientific Compromise from the World of Artonlinelibrary.wiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|2222Colorimetry: Understanding the CIE Systemwiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
孟塞尔体系是色料(表面色)体系,其记号的标定以反射样品在标准光源下的测量为基础,不直接适用于自发光色(如显示器、灯光)的标定;将孟塞尔记号用于屏幕颜色时,需先经 CIE 色度坐标转换并考虑显示设备的色域与伽马特性,否则会出现明显偏差。2222Colorimetry: Understanding the CIE Systemwiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|2323Munsell Renotation Datarit.edu前往参考资料 ↓在新标签页中打开
孟塞尔体系在工业界的应用受限于色卡实物与目视比对的传统方法:目视匹配受观察者个体差异、照明条件与色卡老化影响,重复性有限;虽然分光光度计与计算机配色已部分取代目视比对,但在纺织、涂料等行业的常规质检中,孟塞尔色卡仍作为辅助参照而非唯一判据。2020Munsell Color Systembritannica.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|2323Munsell Renotation Datarit.edu前往参考资料 ↓在新标签页中打开
关于孟塞尔体系与 CIELAB 等现代均匀色空间孰优孰劣,研究界并无定论:CIELAB 在数学上更便于计算与色差公式(如 ΔE*ab、ΔE00)的构建,而孟塞尔体系在目视感知的直观性与色卡实物参照上仍有不可替代的价值;两者在工业实践中常并行使用,而非互相取代。2121The Munsell Color System: A Scientific Compromise from the World of Artonlinelibrary.wiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|2222Colorimetry: Understanding the CIE Systemwiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|2323Munsell Renotation Datarit.edu前往参考资料 ↓在新标签页中打开
对立说法部分色度学与色彩工程文献主张,CIELAB 及其后续色差公式已在均匀性与计算便利性上全面优于孟塞尔体系,孟塞尔体系应被视为历史标尺而非现行工业标准。2222Colorimetry: Understanding the CIE Systemwiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
对立说法另一些色彩教育与设计实践文献则强调,孟塞尔体系的三属性(色相、明度、彩度)直觉模型在教学与设计沟通中比 CIELAB 的 a*、b* 坐标更易理解,其感知组织价值不应被 CIELAB 的数学便利性所掩盖。2020Munsell Color Systembritannica.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开|2121The Munsell Color System: A Scientific Compromise from the World of Artonlinelibrary.wiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开
| 局限/争议点 | 具体表现 | 争议状态 |
|---|---|---|
| 色相环感知均匀性 | 等角度色相不必然对应等感知差,蓝紫与红紫区段差异明显 | 有争议:修订版支持者认为已校准至工业容差内 |
| 明度与 CIE Y 的非线性 | 暗端敏感、亮端迟钝,跨体系转换需查表或分段拟合 | 基本共识 |
| 彩度上限随色相/明度剧变 | 色立体表面不规则,统一公式描述困难 | 基本共识 |
| 照明与观察者依赖性 | 依赖 CIE 标准观察者与标准光源,跨照明需色貌模型 | 基本共识 |
| 原始色卡覆盖偏差 | 早期手绘颜料导致部分高彩度色相样本缺失或不可靠 | 有争议:修订版是否已充分补全 |
| 色料体系 vs 自发光色 | 不直接适用于显示器与灯光标定 | 基本共识 |
| 目视比对重复性 | 受观察者、照明与色卡老化影响,工业质检中作辅助参照 | 基本共识 |
| 与 CIELAB 的优劣 | CIELAB 计算便利,孟塞尔直觉直观,两者并行使用 | 有争议:是否应被 CIELAB 取代 |
参考来源
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