1. 什 么 是 颜 色
2. 如 何 定 义 颜 色
3. 颜 色 的 描 述 如 何 标 准 化
4. 为 什 么 需 要 色 度 空 间
5. 什 么 是 光 源 色 变
6. 什 么 是 色 差

什 么 是 颜 色

没有光就没有颜色 :

 

光照射在物体上 , 有一部分被物体吸收 . 而那些没有被吸收的光就被反射出来 , 眼睛内的感 光细胞 接收到这些光 , 便将射入的光转化成神经冲动 , 并通过神经系统传导至大脑 . 大脑将神经冲动解碼 , 形成对色彩的感知 .

 

就如其它感官一样 , 每个人对颜色的感知都是不同的 . 不仅是因为 , 世界上没有两只完全相同的眼睛 , 而且每个人对颜色的解碼也不尽相同 . 同一个人 , 在不同的时候 , 因心情的变化 , 对色彩的感知也会有变化 .

 

很多人可以用其它途径感知颜色 . 例如 : 借助人的副感觉 , 颜色能靠听觉获得 – 音符 、 和弦与音乐与颜色相关联 : 高音一般暗示着亮色 , 低音一般暗示着暗色 .

如 何 定 义 颜 色

我们可以用三个参数来定义颜色 : 第一个是色相 , 有时候也叫做色光 , 第二个是饱和度 , 第三个是亮度 . 每个颜色都可以用这三个参数来表示 , 但必须同时注明相应的光源 . 这是色度学的基础 .

 

不同 色相 的颜色可以组成一个色相环 , 按顺时针排列 , 从黄到橙 , 红 , 紫 , 蓝 , 蓝绿 , 绿 , 最后回到黄 . 同一种色相的颜色 , 由于亮度的不同 , 可以表现为较深或较浅 , 如果某个颜色的饱和度减小 , 这个颜色鲜艳度就会变差 , 如果某个颜色的饱和度为零 , 那么该颜色就是一个理想的非彩色 . 黑色 , 白色和所有介于其间的灰色都是非彩色 , 只是它们的亮度不同 .

颜 色 的 描 述 如 何 标 准 化

颜色是物体的一种物理属性 , 而并非一种主观感受 . 如何利用 产生 色彩的三个要素 ---- 光源 、 物体和观测者 ---- 将人对颜色的感知标准化 ? 这是一个很困难的问题 .

 

没有光就没有颜色 .

 

可见光是介于 400nm( 紫 ) 与 700nm( 红 ) 之间的电磁波 . 当光线照射于有色物体上时 , 一部分光被吸收而其余的光则被反射出来 . 以一个红色物体为例 , 它主要反射红色部分的可见光 ; 而其余部分的光则被吸收并转化成热能 . 在色度学上 , 常以在可见光范围内 (400-700nm), 不同波长的入射光被反射的百分比 ( 反射率 %R) 来描述物体的颜色 . 在特殊的应用中 , 例如测试荧光 , 白色物体或伪装色的时候 , 将会涉及紫外线 (UV 350-400nm) 或近红外线 (NIR700-1300nm). 所有有色物体的颜色都能用分光反射率曲线来表示 , 就像人们用指纹来鉴定一个人一样 .

 

CIE ( 国际照明委员会 ) 对作为光源的照明体 ( 光谱能量分布 ) 有统一的标准 , 两种最重要的照明体是重组日光 (CIE 标准照明体 D65) 和 钨丝灯 (CIE 标准照明体 A)

 

当标准色度观察者与照明体光谱能量分布和反射率曲线相结合 , 我们就能通过计算得到一组三个参数 ( 三刺激值 ) ， 来代表这个物体的颜色 .

 

在色度学里 , 人眼和大脑对色彩的感知也必须标准化 . 反射光进入眼睛，照射于视网膜上的感光细胞 . 杆体细胞在较暗环境中发挥作用 , 在黑暗条件下接受物体的明暗信息，分辨物体的轮廓 . 而锥体细胞在明亮的条件下 , 辨认物体的细节和颜色 . 锥体细胞有三种 , 每一种都有对光谱不同的敏感度 . 一种对较短的光波敏感 , 即光谱中的蓝色区域 ; 另一种对中间的光波敏感 , 即光谱中的绿色区域 ; 第三种对较长的光波敏感 , 即红色区域 . 三种锥体细胞的神经冲动传到大脑 , 形成对颜色的感知 . 国际照明委员会标准化了三色混合系数 , 即人在较小视场下观察物体时的 2 度标准标准观察者和较大视场下观察物体时的 10 度标准视角 .

 

为 什 么 需 要 色 度 空 间

试想一下 , 您需要订购一件指定色光的绿色汗衫 , 假设您通过电话将这种绿色详细地描述给您的供货商 . 结果您会得到这件准确颜色的汗衫么 ? 多数不会 .

 

我们需要借助一种工具 – 色度空间 – 在这个色度空间里 , 对每一个颜色均能准确地描述和定义 . 为了开发一种大家容易接受 , 在各个颜色区域，人们的分辨阈限都相等的色度空间 , 人们经过了很多年的尝试 . 由此衍生出众多的颜色系统 . 这些系统是当前色度学研究的重点 .

 

三刺激值 XY Z 是用来描述颜色的三维颜色空间 . X 与观测者的红刺激相关联 , Y 与绿刺激 , 而 Z 与蓝刺激相关联 . Y 值同时还代表颜色的亮度 . 若不考虑物体的亮度 , 对表示色相和饱和度将非常方便 . 为 此 , 我们以三刺激值为基础计算出了 CIE 色度坐标 x, y, 并得到 CIE x,y 色度图 . 在 xy 色度坐标中 , CIE 三刺激值 Y 仍然代表颜色的亮度 .

 

CIELAB 颜色空间是在 CIE X, Y, Z 颜色空间的基础上得到的 . 从三刺激值中计算出的三个色度值 : L* ( 亮度 ), a*( 红绿轴 ), b*( 黄蓝轴 ) , 或者是 L* ( 亮度 ), C*( 彩度 / 饱和度 ), h*( 色相 / 色调 ). 亮度值 (L*) 范围从 0 ( 黑 ) 到 100 ( 白 ) . 正的 a* 值表示红色 , 负值表示绿色 , 正的 b* 值表示黄色 , 负值表示蓝色 . 彩度值 (C*) 为 0 时表示非彩色 , 它的值越大就表示该颜色越鲜艳 . 色相 (h*) 是一个环形 , 从 0 度的红色开始到 90 度的黄色 , 再到 180 度的绿色 , 到 270 度的蓝色 , 最后回到红色 . 以一个鲜橙色为例 , 它有如下颜色数值 : L*=70; C*=56.6; h=45 或者是 L*=70; a*=40; b*=40.

 

什 么 是 光 源 色 变

众所周知 , 一个有色物体在某一种特定光源下表现出一种颜色 , 例如日光 , 而在另一种特定的光源下表现出另一种颜色 , 例如钨丝灯 . 这种现象几乎所有的有色物体都会发生 , 这是一种叫做现色性的光变色现象，也常称做色恒性。但目前我们讨论最多的 光源色变是指所谓的条件等色现象。

 

所谓的条件等色 , 是指当两个物体在某一种光源下表现出相同的颜色 , 例如日光 (CIE D65), 但在另一种光源下，例如钨丝灯 (CIE A). 则表现出不同的颜色。通常我们也把这种现象称为跳灯。我们一般不希望这种现象出现 . 试想一下 , 您有一件蓝色的外套 , 袖子和背部的材料有条件等色现象 ---- 这件外套在日光下两个部分的颜色是非常一致的 , 但是在夜晚 , 在钨丝灯下，两部分的颜色却是截然不同的 . 这肯定是不能接受的。

 

光源色变的现象可以用表示颜色的三刺激值 (X, Y 和 Z) 来评价。当两个色样的 X, Y, Z 值在某一种特定的光源下相等时 , 这两个色样就是等色的 . 当色样的分光反射率完全一致时 , 三刺激值在任何照明体下都会等色 . 然而 , 当两个色样具有不同的分光反射率时 . ，在某一光源下也可能会有相同的 X,Y,Z 值 , 即两个色样等色 , 而在另一种光源下 X,Y,Z 值则不相同 , 因而使两个颜色产生色差。

 

什 么 是 色 差

很多有上色工艺的行业都要求提供一致的颜色和外观 ( 光泽度 、外观等 ). 与标准色或者说原色的差异要尽量减到最低 . 实际上要做到与标准样完全一致是很困难 . 就算是同一块色样 , ( 例如一件短袖衫 ), 我们也能发现色差 . 只是差异比较小而矣， 因此我们需要把色差数字化 .

 

准样和试样的色差可以用仪器测试后计算出来 . 两个颜色在某一均匀颜色空间里的距离，可以代表其色差 . 仪器测色可以测试出标准样和试样间人眼所不能辨别的色差 . 因此 0.0 的色差是并不实际的目标 .

 

我们经常用 CIELAB 色度空间来计算色差 . DE* 代表总色差 . 它可以通过 彩度差 (DC* - 较鲜艳 / 较沉钝 ), 色相差 (DH* - 较绿 , 较黄 , 较蓝 , 较红 ) 和亮度差 (DL* - 较淡或较浓 ) ， 这些参数可由计算获得 . 总色差也可以通过 亮度差 (DL*), 红 - 绿坐标轴 a* 的差 (Da*), 和 黄 - 蓝坐标轴 b* 的差 (Db*) 计算获得 .