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顏色的基本理論

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顏色的基本理論

發布時間:2015-12-22 瀏覽:1415 次

使用色差儀的過程常常會遇到很多關于顏色的問題,這里我們就系統學一下顏色的基本知識,這對顏色的檢測和測量都有著非常重要的意義。

人眼可見光范圍

從科學的角度來說,電磁波是能量的一種,凡是高于絕對零度的物體,都會釋出電磁波。且溫度越高,放出的電磁波波長就越短。正像人們一直生活在空氣中而眼睛卻看不見空氣一樣,電磁波就是這樣一位人類素未謀面的“朋友”。

人眼之所以能看到色譜,是因為這些特定的波長刺激了人眼中的視網膜。按照光的不同波長,色譜的順序安排為紅、橙、黃、綠、藍、靛藍、紫;在波長最長的區域內的光線看起來就是紅色的,波長最短的區域內的光線看起來就是紫的。人眼可以看到的光區被稱為可見光區。

光僅僅是穿越宇宙空間的各種電磁波的一部分。電磁波頻譜的范圍極寬,波長從幾千公里的電波和無線電波直到波長為10-13m或更短的伽馬(γ)射線。可見光區僅僅是電磁波頻譜中極小的一部分:波長為380到780nm。由物體反射的光-在我們看來就是顏色-實際上就是可見光區域內各種波長的光的混合(人工合成的單色光例外)。

色彩準確的表達方法

過去已有好幾個人相出多種方法,常常是通過復雜的公式用數量來表示顏色,其目的是使每個人能夠更容易地和更準確地做出色彩信息交流。這些方法試圖提出一種用數字來表示顏色的方法,就好像我們表示長度和重量一樣。例如在1905年,美國畫家A.H.孟塞爾發明一種表示顏色的方法,這種方法利用大量按照顏色的色調(孟塞爾色調)、亮度(孟塞爾值)和色飽和度(孟塞爾飽和度)分類的色紙片,用來和樣品色作目視比較。

其中最為著名的兩種系統為Yxy系統和L*a*b*系統。前者是于1931年根據CIE規定的三刺激值XYZ發明出來的,后者是有1976年發明的,以給出更為均勻的相對于視差的色差。這兩種色空間已在全世界用于色彩交流。

色彩三要素

色彩可用色調(色相)、飽和度(純度)和明度來描述。

人眼看到的任一彩色光都是這三個特性的綜合效果,這三個特性即是色彩的三要素,其中色調與光波有直接關系,亮度和飽和度與光波的幅度有關。

色調                                                                                                                                                                                                不同的顏色

 

 

色調指色彩的相貌,所以又叫色相,色調是從物體反射或透過物體傳播的顏色。在通常的使用中,色相有顏色名稱標識,如紅色、橙色或綠色。

 

 

 

 

 

 

 

 

亮度                                                                                                                                                                               顏色的相對明暗程度

 

 

亮度是顏色的相對明暗程度,通常用0%(黑色)~100%(白色)的百分比來度量。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

飽和度                                                                                                                                                                                           色彩的純度

 

 

 

飽和度(有時稱為彩度)是指顏色的強度或純度。飽和度表示色相中灰色分量所占的比例,它使用0%(灰色)~100%(完全飽和)的百分比來度量。

 

 

 

 

 

 

 

 

常用的色彩公式

目前最常見的色差公式為△E*ab,其實質上就是兩個點顏色在空間中的距離大小,比較簡單易懂。另外還有△94、△E00等新公式,分別對一些參數做了修正,能更好地和人眼視覺的感官匹配。

△E*ab=[(△L*)2+(△a*)2+(△b*)2]1/2

色值△E、CIE LCH、CIE LAB

CIE LAB色空間是基于一種顏色不能同時既是綠又是紅、也不能同時既是藍又是黃這個理論而建立。所以,單一數值可用于描述紅/綠色及黃/藍色特征。當一種顏色用CIE L*a*b*時,L*表示明度值;a*表示紅/綠值及b*表示黃/藍值。

CIE LCH顏色某型采用了同L*a*b*一樣的顏色空間,但它采用L表示明度值;C表示飽和度值及H表示色調角度值的柱形坐標。

△E總色差的大小

△L大表示偏白,△L小表示偏黑;

△a大表示偏紅,△a小表示偏綠;

△b大表示偏黃,△b小表示偏藍。

 

色差△E*ab

人眼的感覺

0-0.5△E

非常小或沒有;理想匹配

0.5-1.0△E

微小到中等;在一些應用中可接受

1.0-2.0△E

中等;在特定應用中可接受

2.0-4.0△E

有差距;特定應用中可接受

4.0△E

以上非常大;在大部分應用不可接受

 

溫度對物體的顏色影響

有時當一個物體溫度發生變化,其顏色也會變化。這種現象成為熱變色性。為了能更精確地使用分光測色計測量顏色,測量必須在一個溫度固定的房間內進行并且要等到被測物體達到室溫以后,

當溫度改變10℃,BCRA標準色板的溫度特性(△E*ab)

 

顏色

(△E*ab)

 

顏色

(△E*ab)

淺灰

中灰

暗灰

深灰

深粉紅

0.01

0.02

0.05

0.05

0.05

0.60

1.52

 

暗綠

深藍

1.32

0.92

0.92

0.91

0.46

0.17

0.02

 

色彩與光澤度(SCI和SCE方式)的聯系

排除鏡面反射光的測量顏色的方法稱之為SCE。包含鏡面反射光的測量顏色的方法稱之為SCI。

在SCE測量模式中,鏡面反射光被排除在外面只測量漫射光。這樣測出的值與觀測者看上去的物質顏色是相當的。

當使用SCI模式時,測量過程中鏡面反射光與漫反射光會被一起包含進去。這樣測得的值是物體整體客觀顏色,而與物體表面條件無關。當我們選擇儀器時,這些標準必須全面考慮到。有些儀器也可同時測量SCE和SCI模式下的值。

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