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怎么测量颜色?色度测量的三个要素

时间:2023-01-18   浏览量: 728

怎么测量颜色?

颜色是外界光投射到物体上,经过物体对光有选择的吸收后,其反射(或透射)光对人眼的辐射产生了颜色感觉。人眼能看到的波长范围为380~780nm,人眼对不同波长光的感受性是不一样的。但人的生理视觉对可见光的感受却呈现着共性的规律,人们根据此规律,制定了标准观察者数据作为我们在颜色测量和评价中所遵循的生理学依据。

CIE标准色度学系统以两组基本视觉实验数据为基础。一组数据叫做“CIE1931标准色度观察者”,或叫做“CIE 1931-XYZ系统”,适于1°~2°视场的测量;另一组叫做“CIE1964补充标准色度观察者”,或叫做“CIE1964-X10Y10Z10系统”,适于大于4°视场的测量。每组数据都是由三条曲线组成,如下图所示。

CIE1931与CIE1964标准色度观察者光谱三刺激值曲线

根据这三条曲线,我们可以通过各种方式来测得颜色的三刺激值X、Y、Z,色度坐标x、y、z。具体公式为:

三刺激值XYZ和色度坐标xyz计算公式

式中,x(λ)、y(λ)、z(λ)即为数据构成的三条曲线,称之为CIE光谱三刺激值。

φ(λ)为颜色刺激函数:对于自发光体,φ(λ)=S(λ),S(λ)为发光体的相对光谱功率分布;对于透射物体,φ(λ)=τ(λ)S(λ),τ(λ)为待测物体的光谱透过率;对于反射物体,φ(λ)= B(λ)S(λ),B(λ)为待测物体的光谱反射率因数。

S0(λ)是所采用的标准照明体的相对光谱功率分布。

X、Y、Z(X10、Y10、Z10)是表征颜色的最基本参数。它们是假定的理想三原色。测色仪器的目的就是要测出被测对象的XYZ(X10Y10Z10)值,色度学中其它各种表色数据都是由这三个参数换算得到。

颜色测量标准化的三要素

色度测量的三个要素:照明、观察的几何条件、标准白对色度测量有着重要的影响。

1、照明

为了较为准确和规范的描述色调,CIE制定了4种标准光源,以能够获得统一的物体外观色调值。随着照明技术的不断发展,不同场景照明人工灯光的种类越来越多,因此,在对产品进行色度测量时就需要选择对应的光源条件下。目前,国内常用的标准光源是D65光源。

2、观察的几何条件

观察的几何条件即指被侧物体表面的表面状态、光源的入射角、人眼的观察角度等因素。观察印刷品的表面状况很重要,对于大多数情况观察时应当衬一白色表面,这样较为接近理想状态,尤其是对半透明薄纸进行观测时,在下面衬一白色表面尤为重要,但在一些场合进行质量控制时,衬一黑色表面可以减少侧光的影响效果。

如果观察一个非常光滑的反射表面,物体的色彩取决于光相对于表面的入射角度和眼睛相对于入射光的观察角度。如果照明的色彩是白色,镜面反射时通常会将白光加到表面色彩中去,除非反射表面的本身就是白色,否则其效果必定会降低色彩的饱和度。

如果观察的是一个粗糙的表面,则无论入射光的角度是怎样的,由于表面的反射方向的不一致,总是会出现饱和度降低。因此,通常粗糙的表面的饱和度没有光泽表面那样高。而对于大多数介于完全粗糙和完全光泽表面之间的表面,表现的表面光泽度会比光泽的表面低而比粗糙表面的情况高,表面上性质的不同对物体的色彩感觉有很大的影响。

3、标准白

标准白可以用硫酸钡粉压制而成,倘若硫酸钡很纯,光吸收率可以做的很低,只有2%左右,这已相近似于理想的漫反射的标准白色了,并且在可见光谱范围内波长的光,吸收性均很差。用来制造这种白色标准的硫酸钡有严格的要求。测量时采用校正的方法来补偿理想无光泽白色面和实际白色标准之间的差别。应用时,将理想漫反射的Y刺激值规定为100,作为计算三刺激值的基准参数,因为无论在何种照明情况下,所有的彩色物体中,理想的漫反射的反光密度是更好的。

物体颜色的定量度量很复杂,它涉及到观察者的视觉生理、照明条件以及观察条件等诸多问题。为了能够得到统一的测量结果,国际照明委员会(CIE)所规定了一套颜色测量原理、数据和计算方法,称为CIE标准色度学系统。它是现代色度学的基本组成部分,是对色彩进行定量描述的基础。那么,颜色测量标准化的三要素是什么?本文为大家做了归纳总结。



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