颜色有什么特性?在色度学和颜色测量领域,颜色可以用明度、色调、饱和度三种特性来进行定量的描述。色度学为了统一颜色评价的标准,对颜色测量的标准条件进行了规定。本文对颜色的特性及颜色测量的标准条件进行了介绍,对此感兴趣的朋友不妨了解一下!
在日常生活中,一般都是各种波长的光线一起进入我们的眼睛,因此是一种混合光,混合光随着各种波长光量的比例不同而呈现不同的颜色。在正常情况下,颜色视觉正常的人在光亮条件下能看可见光谱的各种颜色。它们对于某些波长,我们看到的颜色和波长的关系并不是完全固定的,因为这些颜色受到光强度的影响,随着光强度而变化。在光谱中,从红端到紫端,中间有各种过渡的颜色。人的视觉在辨认波长的微小变化方面的能力有多大呢?即波长改变多少人才能分辨出颜色发生了变化?人的这种辨别颜色的能力在不同波长是不一样的。在整个光谱上,人们可以分辨出一百多种颜色。
颜色可分为彩色和非彩色两大类。非彩色指白色、黑色和各种深浅不同的灰色。彩色是指白黑系列以外的各种颜色。彩色具有明度、色调、饱和度等三种特性。彩色光的亮度越高,人眼就越感觉明亮,或者说有较高的明度。彩色物体表,面的光反射率越高,它的明度就越高。色调是彩色彼此相互区分的特性。饱和度是指彩色的纯洁性。可见光谱的各种单色光是最饱和的颜色。物体色的饱和度决定于该物体表面反射光谱辐射的选择程度。非彩色光只有明度的差别,而没有色调和饱和度这两种特性。
颜色又可分为光源色和物体色。光源色是由光源发射的光的颜色,物体色是光被物体反射或透射后的颜色。物体的表面色是指漫反射、不透明物体表面的颜色。
物体的颜色是由光线在物体上被反射和吸收的情况决定的,同时又受光源条件的影响。这里所说的物体指的是自身不发光,靠光源照明后才能看得见,或显现颜色的透明物质或不透明物质。如果它能发光,就称它为光源。物体的颜色可以说是物质的一种表观属性,它有利于人们认识物体和区分物体。既然物体的颜色与照明体的性质有关,因此,也可以把不同物体在同一照明下显现不同颜色看作是该物体对照明光的调制作用。这种调制作用是指物体对照明光的不同光谱成分有不同的反射或吸收,因而从物体表面反射出来的、或透射过来的光已不同于照明光的光谱成分。
从这种观点出发,我们可以说,物体的颜色取决于:①光源的光谱成分,可用光源的相对功率P(λ)表示;②物体对光谱的调制作用,可以用调制函数中φ(λ)表示。经过物体对光源的调制后,反射光或透射光的光谱成分变为 P(λ)·φ(λ)。
根据光源颜色刺激值计算的公式,物体色的三刺激值可用以下公式计算:
这说明物体的颜色不是固定不变的,当光源变化时物体的颜色也在发生变化。因此,在我们的分拣系统中,光照必须保持很好的稳定性。
1.标准照明体和标准光源
测量物体表面的颜色,必须在一定的光源条件下进行。为了统一颜色测量的标准,CIE规定了色度学的标准照明体和标准光源。
在日常生活中,人们通常在日光条件下观察颜色。日光有许多时相,如日出后、日落前的日光,直射日光,阴天的日光等。人们还在人工光源条件下观察物体的颜色,如在白炽灯或荧光灯下看颜色。不同时相的日光和人工光源有不同的光谱功率分布,因此,在它们的照射下,物体的表面呈现略为不同的颜色。从色度学的角度考虑,人们不可能也不必要在各种光源下测量颜色,而只需在大家约定的某些具有代表性的光源条件下测量物体的颜色。为此,CIE推荐了四种标准照明体A,B,C,D和三种标准光源A,B,C。
CIE对照明体和光源进行了区分。光源是指能发光的物理辐射体,如灯、太阳。照明体是指特定的光谱功率分布,这一光谱功率分布不是必须由一个光源直接提供,也不一定能用光源来实现。CIE标准照明体主要有如下几种:
标准照明体A:代表“1968年国际实用温标”、绝对温度大约为2865k完全辐射体的光。它的色度坐标点落在CIE 1931色度图的黑体轨迹上。
标准照明体B:代表相关色温大约为4874K的直射阳光。它的光色相当于中午阳光,其色度点紧靠黑体轨迹。
标准照明体C:代表相关色温大约为6774K的平均日光。它的光色近似阴天天空的日光,其色度点位于黑体轨迹的下方。
标准照明体D65:代表相关色温大约为6504K的日光时相。它的色度点在黑体轨迹的上方。
标准照明体D:代表标准照明体D65以外的其他日光时相。亦称为典型日光或重组日光。
各标准光源的照射在完全漫反射体上,再经完全反射漫反射到观察者中的白物体的三刺激值见下表,这些参数在颜色空间转换时要用到。
绝大多数的待测物体不是完全的漫反射体,它们的表面或多或少有光泽,即有部分的规则反射。照射在物体上的幅通量一部分被吸收,一部分可能透射过去,其余部分被有方向性的反射出来。被吸收的辐通量转变为热能,透射部分朝着离开眼睛的方向传播,这两部分辐通量对眼睛都不起作用。只有由物体从一定方向反射而进入到眼睛的那部分辐通量才构成颜色刺激,因而在不同的照明和观测条件下,不透明物体表面的光谱反射率因数是不同的。由于照明和观测条件对于光谱反射率因数测量的精确度和实测结果有一定影响,为了提高测量精度和统一测量方法,就有必要有标准的照明和观测条件。
国际照明委员会推荐了几种标准的几何条件,规定了对物体的照明方式和观测物体的方向。对反射型的物体来说有以下四种:
(1)照明光束与物体表面的法线成45°角入射,观测方向与法线一致。记号为45/0;
(2)照明光束垂直入射到物体表面,在与法线成45°角的方向上观测。记号为0/45;
(3)物体被漫射光源照明,即表面被来自各个方向的光照明,在物体的法线方向上进行观测,记号为d/0;
(4)物体被沿表面的法线方向的光照明,收集从表面反射出来的所有方向上的反射光,记号为0/d。这种方法相当于测量了物体的反射系数。