色差仪是以色度学为基础开发研制的颜色分析仪器,在使用色差仪进行色度测量的过程中,有必要了解一些与色度学相关的概念,这样有利于更好的使用色差仪进行颜色的测量与管理。本文对色差仪使用中需要了解的一些颜色测量小知识做介绍。
物体的颜色涉及观察者的视觉生理、心理状态、照明条件、观察条件等许多因素,为了能够得到统一标准的度量效果,国际照明委员会(CIE)基于每种颜色都能使用三原色配色的基本事实,规定了一套标准色度系统,称为CIE标准色度系统,成为国际通用的表色、测色标准,形成了色度学的基础。
1.颜色的三属性
(1)色调(色相)(hue)
色调可以表示颜色的特性,如红、蓝、绿等。在可见光谱的范围内,不同波长的光辐射刺激人眼,就会引起不同色调的感觉。因此,色调是区分颜色的重要特性,是颜色的三属性之一。
(2)明度(lightness)
用来表示物体表面相对明暗的特性。在同一照明条件下,白板为基准,对物体表面的视知觉予以分度,是颜色的三属性之一。
(3)彩度(纯度、饱和度)(chroma)
光谱色是最饱和的颜色,掺入白光越多,饱和度越小。定量描述彩度,用距离等明度无彩点的视觉特性用于表示物体表面颜色的浓淡,并予以分度,是颜色的三属性之一。
2.CIE1931标准色度系统
CIE1931是指在1931年,CIE色度系统是基于大量心理物理学实验、研究人眼视觉规律而建立的,首创使用数学方式来量化颜色,推荐了色度标准,确立了CIE-RGB 和 CIE-XYZ色度系统。
RGB:颜色匹配实验中使用的三种基础颜色,由它们可以配出任意颜色,这三种颜色被称为三原色,三原色可任意选定,但三原色中的任意一种颜色不能由另两种颜色配制。最常用的三原色为红、绿、蓝。在颜色匹配实验中,与待测颜色达到匹配时所需要的三原色的数量,称为三刺激值。
CIE1931-RGB色度系统:W.D.Wright在2°圆形视场范围内,选择了红(650nm)、绿(530nm)、蓝(460nm)作为三原色,由十名观察者目视,进行匹配颜色实验,测得一套光谱三刺激值数据。J.Guild也同7位观察者做了类似的匹配实验,观察视场20,三原色波长为630nm、542nm、460nm,并相加匹配NPL(英国国家物理实验室)白色光源,认为三原色的刺激值相等定出相对亮度单位是R:G:B,测得一套光谱三刺激值数据。两个实验结果经坐标转换后绘制在色品图上的结果非常一致,因此,1931年CIE采用两个实验的平均值r、g、b为三刺激值,观察视场为2°,这一系统称为CIE1931-RGB色度系统。
由于r、g、b色度值在进行计算时会出现负值,给计算和理解带来不便。因
此,CIE 将三原色定为三个假想的三原色X、Y、Z,并建立了“CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值”简称“CIE1931标准色度观察者”,即为CIE1931-XYZ色度系统。
3.CIE1964补充标准色度系统
经实践证明,CIE1931 标准色度观察者的数据可以准确描述人眼20视场的色觉平均特点,但当观察视场增大到4°以上时,x(λ)、y(λ)、z(λ)在波长380~460nm范围内数值偏低。因此在1964年,CIE补充了10°视场的数据,被称为CIE1964补充标准色度系统。