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颜色测量理论与技术知识

发布于:2011-09-27T10:09:00 阅读次数:2782

颜色测量理论与技术知识


 
    1976年国际照明委员会(Commission Inernation-ale d’Edairage简称CIE)确定L*a*b*颜色空间,称之为CIELAB系统,所有的颜色可用L*、a*、b*三个轴的坐标来定义。L*为垂直轴,代表明度,其值从底部0(黑)到顶部100(白)。a*代表红绿轴上颜色的饱和度,其中,-a*(绿),+a*(红)。b*代表蓝黄轴上颜色的饱和度,其中-b*(蓝),+b*(黄)。a*、b*都是水平轴。两个颜色之间的总色差ΔE=[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2。
 
    测色仪主要分为两类:分光测色仪和色度计。分光测色仪是通过测量物体的光谱辐亮度因数或光谱透射比,再选用CIE推荐的标准照明体和标准观察者,经积分计算求得颜色的三刺激值。色度计是通过直接测得与颜色的三刺激值成出例的仪器响应数值,直接换算出颜色的三刺激值。测色仪器又分为接触式和非接触式,接触式测色仪对环境条件没有限制。
 
    孟塞尔体系(Munsell AM)是另一种表色体系,它是以标号的形式表述颜色。按照孟塞尔明度(Value,V)、色调(Hue,H)和彩色(Chroma,C)三方面顺序组成一个编号,记录形式为Hv/c。
 
    作为颜色三要素之一的光源,由于日常生活中存在许多种的光源,如日光、月光、白炽光等,每种光都有唯一的分光谱的能量分布图,光的分光谱的能量分布图定义了由光源中各种波长光发射的能量相对大小。有些光源发出的光中占有大量的蓝色光,有些光源发出的光中占有大量的黄色光,而日光中含有大量波长400-500nm的高能量光。不同的光源含有不同颜色光的量不同,因此,在不同的光源下,物体显示出的色调(颜色)不同。
 
    为了较为准确和规范地描述色调,CIE(国际照明委员会)制定了4种标准光源,以统一色调值。这4种标准光源的名称见下表,在这4种标准光源中,常用的C光源和D65光源,我国以D65为标准光源。


    最广泛的运用于测量物体色调的方式是CIE1976L*、a*、b*颜色空间(即CIELAB色度空间)。CIELAB色颜色空间,把色调的颜色空间转化为立体的数学模型。如下图:
 
L*—明度指数,表示三维坐标物体的明度坐标,L为0时表示物体为对光完全吸收的黑体;L为100时表示物体对光完全反射的纯白物体。
a*—为红绿色度指数坐标,+a时表示红的程度,-a时表示绿的程度。
b*—为黄蓝色度指数坐标,+b时表示黄的程度,-b时表示蓝的程度。


    颜色测量理论与技术是色度学的组成部分.它是本世纪发展起来的一门以物理光学、视觉生理、视觉心理、光电子学、电子计算技术为基础的综合性科学技术。彩色电视、彩色摄影、彩色录像、彩色图像电话、彩色视觉机器人、彩色印刷以及染料、涂料、纺织、造纸、交通信号、照明技术、美化环境、工农业生产、科学技术和文化事业等各种产品、各个部门,都要涉及到颜色学和颜色测量。颜色测量成为评价人们生活的氛围.评定产品质量的重要依据和手段。这就要求颜色测量能在人眼视察能力的基础上、满足工业中精确测量和控制颜色的需要,实现获得巨大经济效益和社会效益的目的。
 
    颜色可分为彩色和非彩色两类。非彩色指白色、黑色及它们之间过渡的灰色系列,称为白黑系列。纯白色反射比为100%,纯黑色为0。非彩色只有明度的差异。彩色是指白黑系列以外的各种颜色。彩色除了有明度差异,还有色调和饱和度的差异。明度是人眼对物体表面的明暗感觉,光反射比越高,明度越高。色调是彩色彼此相互区分的特性,即:红、黄、绿、蓝、紫等。饱和度是指彩色的纯洁性,彩色合灰的成份越多,则饱和度越低。实验证明,每一种颜色都能用三个选定的原色按适当比例混合而成,称颜色匹配。三原色可以任意选定。与待测色达到颜色匹配时所需要的三原色的数量,称三刺激值。
 
    颜色是眼睛和神经系统对光源的感觉,它是光源在眼睛的视网膜上形成的讯号刺激大脑皮层产生的反应,这种生理的反应就是颜色的感觉。颜色的三要素是:光源、观察物体和观察者(器)。可见光是一种电磁波,不同类型的电磁波是按照其波长的不同来区分其光谱的类型的。可见光只占自然界中光谱的一小部分,由于波长在380-760nm之间的光,可以被人的肉眼看见,物理学上把之称为可见光,在可见光谱中,蓝光的波长在400-480nm之间,红光的波长在630-760nm。当物体受到光源的照射时,会产生三种情况:穿透、吸收和反射。如果我们把物体对光的反射和吸收功能结合起来研究,我们就会明白颜色是如何产生的。我们知道,所有的物体对光有一定的吸收和反射的功能。物体由于本身的物理或化学的特性,物体将会吸收某些波长的光而同时反射其他波长的光,其本身所显示出来的颜色决定于吸收了哪些波长的光和反射哪些波长的光。如:当物体把波长在630-760nm的大多数光反射出来,那么物体就显示出红色;对于白色,由于所有波长的光都被反射出来,没有哪种波长的光占主导地位,所以看不到任何的颜色,物体显示为白色;对于黑色,由于物体吸收了大多数的光,所以显示为黑色。

 

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