色差仪测色影响因素之颜色空间和观察者角度

文章来源:未知 时间:2024-04-12 点击:98

色差仪是模拟人眼设计的光电测色仪器,它能够用数字表示出颜色的变化,弥补人眼测色的不足,是颜色测量与比对的重要工具。但其在使用的过程中,颜色空间、观察者角度的选取,都会影响颜色测量的准确性。本文对色差仪测色影响因素及颜色空间和观察者角度做了介绍。

色差仪

色差仪测色六大影响因素:

1.颜色空间

就颜色而言,存在许多测量系统。目前有五种完整颜色空间可供使用:CIEXYZ;CIEYxy;CIEL*a*b*;CIEL*C*h和HunterLab。这些量表中的每一个都由三个数字组成,但每个数字的确定方式都是独一无二的。使用合适的颜色空间并且每次使用相同的颜色空间以便在样品之间创建统一的标准至关重要。

2.CIE光源

色差仪测量颜色也受到使用什么类型光线的影响。色差仪可以使用许多光源,包括A(钨),F2(冷白荧光灯),C(平均日光)和D65(正午日光)。虽然有充足的理由使用这些光源中的任何一种,但在确定颜色一致性或不同样品的变化时,必须使用相同类型的光源。

3.CIE标准观察者角度

CIE1931-XYZ标准观察者的各个参数,都是适用于2°视场的中央观察条件(适用1°-4°视场),此视场角下观察物体,主要是人眼的中央凹椎体细胞起作用。故小于1°的极小视场的颜色观察和大于4°的视场颜色观察条件,CIE1931-XYZ标准色度观察者不适用。因此,为了适应大视场的颜色观察,人们在大量实验的基础上,又建立了“CIE1964-XYZ色度学系统”。在“CIE1964-XYZ补色色度学系统”中观察被测物体,既覆盖了视网膜中心的椎体细胞,也覆盖了视网膜中央凹周围的杆体细胞,它适合于10°大视场。人的眼睛在2°的视场条件下,识别物体颜色的能力较低,在10°的视场条件下,判断颜色的精度和重现性较高。目前颜色测量大多采用10°的视场。因此,对每个样本使用相同的标准观察者都很重要。 

4.仪器照明方式

色差仪照明方式将对颜色数据的捕获方式产生重大影响。目前通用的色差仪照明方式为45°/0°或0°/45°仪器和漫射/8°球形仪器。选择哪一个将在很大程度上取决于使用的样品的类型;在某些情况下,这也取决于是否要单独测量外观或颜色。

5.样品制备

样品的适当制备是获得准确颜色数据的重要组成部分。这也是人为因素可能造成测量不一致性一个重要方面。因此,必须制定标准化的样品制备程序。

6.样品测量

样品测量包含许多因素,包括样品定位方式,样品视图区域,测量模式和样品平均读数数量。与样品制备一样,必须采取措施尽量减少样品的变化,包括使用标准化程序或仪器,以尽量减少或消除样品变化的机会。


色差仪颜色空间:

色差仪的颜色空间类型有很多,这里主要介绍CIELab、CIELch、CIELuv三个颜色空间。

CIELab全称CIE1976Lab颜色空间,是由国际照明学术研究机构CIE研制的一种色彩结构,其色域大于RGB色彩空间的色域,实现的颜色范围较广,即可以在颜色空间中表达任何一种颜色信息。它是与设备无关的色彩空间,是以数字化的方式描述了人眼的视觉特性,弥补了与设备相关色彩空间颜色特性不足的问题。

参数L、a、b在CIELAB色彩空间中分别表示颜色亮度、红绿色的程度和黄青色的程度。参数L的值与颜色亮度成正比例关系,取值范围0~100,L的值越大,表达的颜色越亮;a和b代表色度轴,范围是-128-127,当参数值a>0时,值越大表示的颜色就越红属于红色系,参数值a<0时,值越小表示的颜色就越绿属于绿色系;当参数值b>0时,值越大表示的颜色越黄属于黄色系,当参数值b<0时,值越小表示的颜色越青属于青色系。CIELAB色彩空间所表示的颜色与人眼视觉特性相接近,可以通过设置不同的a和b值得到精确的颜色平衡,设置不同的L值来调整亮度对比.

在CIELAB色彩空间中,可以通过计算色彩空间中两点颜色之间的几何距离,来分析判断颜色的差异度,比较方便地测量较小的色差。

CIELCH颜色空间是Lab空间变形后得到的圆柱形颜色空间。该颜色空间由L、C、H表示。纵坐标L*值同样对应于颜色三要素的明度,取值0-100;C*代表彩度,即某一颜色的坐标位置与原点的距离,取值0-181,圆心处颜色的饱和度C*值为0,离圆心越远C*的值越大;H*为色调,取值0°-360°,h*代表色调角,是某一颜色坐标在色品平面内的投影点和坐标原点的连线与a轴的夹角。规定h*从正a轴(红)开始为0°,逆时针为正,正b轴(黄)为90°,负a轴(绿)为180°,负b轴(蓝)为270°。

CIELUV颜色空间是CIE1976L*u*v*均匀颜色空间的简称,在CIELUV空间中,L*为明度,u*、v*为色品指数。三者相互垂直构成色空间来描述相对应的亮度和色度量:垂直的轴是明度L*,位于水平面且互相垂直的是色品指数u*和 v*。

CIELUV颜色空间与CIELAB颜色空间相似,L*,u*,v*是X,Y,Z通过非线性变换得到的,同样用两点间的距离表示颜色之间的色差。CIEL*u*v*和CIEL*a*b*有一些共同的特点。首先,它们的颜色空间虽然距完全均匀仍有距离,但基本上是均匀的。其次,由于是基于颜色测量的CIE系统,CIEL*u*v*和CIEL*a*b*都是与设备无关的颜色空间。与CIELAB颜色空间不同,CIELUV颜色空间更多地应用于光源色和自发光色领域。


色差仪观察者角度:

标准观察者是一个专有名词,了解颜色体系的发展过程,就不难理解2°标准观察者和10°标准观察者(以下简称观察者)。2°观察者和10°观察者的实质是一组标准观察者的配色函数。这组配色函数是通过一些正常色观察者统计得出的,它与人眼的结构相关。

2°观察者的配色函数是1931年建立起来的,而10°观察者的配色函数是1964年在2°观察者的统计数据的基础上发展起来的,10°观察者的视场包含了2°观察者的视场。10°观察者具有更为严密的统计基础,因为它是建立在更多位正常色观察者的统计数据基础之上的。

CIE1931-XYZ标准观察者的各个参数,都是适用于2°视场的中央观察条件(适用10-4°视场),此视场角下观察物体,主要是人眼的中央凹椎体细胞起作用。故小于1°的极小视场的颜色观察和大于4°的视场颜色观察条件,CIE1931-XYZ标准色度观察者不适用。因此,为了适应大视场的颜色观察,人们在大量实验的基础上,又建立了“CIE1964-XYZ 色度学系统”。

在“CIE1964-XYZ补色色度学系统”中观察被测物体,既覆盖了视网膜中心的椎体细胞,也覆盖了视网膜中央凹周围的杆体细胞,它适合于10°大视场。人的眼睛在2°的视场条件下,识别物体颜色的能力较低,在10°的视场条件下,判断颜色的精度和重现性较高。目前颜色测量大多采用,10°的视场。

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