测色和计算机配色

实验员系列培训

--色度学和电脑测配色约克夏（中国）贸易有限公司2014年5月1色度学（colorimetry）研究人的颜色视觉规律、颜色测量理论与技术的科学。以物理光学、视觉生理、视觉心理、心理物理学等学科为基础（还应包括现代工业技术）以统一的标准，对颜色做定量的描述和控制。2什么颜色？概述人的眼睛仅对380～780nm的光波敏感颜色视觉决定于光源（illuminant）、物体（object）、观测者（observer）太阳3视觉现象每个人对色彩的感受不一样4错觉现象

被观察物体的背景、物体的大小和形状等常常引起人们对颜色的错觉5眼前的色环

颜色相同吗?6色彩视觉

测试7色彩视觉

测试8

世界上超过2亿人在判别颜色时有视觉上的障碍超过8%的男性有这方面的障碍

仅有0.5%的女性有这方面的障碍

不同的测试过程会有不同的结果9

人类视觉障碍率统计数据

北美8.00%

欧洲8.76%西欧9.31%中国6.15%日本4.50%

亚洲6.00%10在生产和贸易过程中，如何避免视觉上的错误呢？

我们需要一种可靠评定颜色的方式,请看“NEXT”是如何运作的？11颜色的数字信息31组反射率值织物样品NEXT颜色标准12样品光源电子信号光电二极管阵列单色光镜反射率样品颜色的表征反射率数据布样分光光度计NEXT反射率数据14波谱曲线NEXT反射率数据波谱曲线R/%λ/nm15

根据色差值判断CMC色差公式以色差值判断颜色的视觉差异ΔE=0 完美匹配Δ

E=0.3刚可察觉Δ

E≤0.8可接受Δ

E≥1.2拒绝NEXTR/%R/%λ/nmλ/nm可见光区域光与色的基础知识

第一节光与色一、光17可见光与电磁波波长的关系lCosmic

raysX射线UVIR电磁波18可见光波长范围物理学意义：380~780nm人的颜色视觉意义：400~700nm比视感度红色480~560nm黃色560~590nm19二、光的色散牛頓─三棱镜色彩实验

光源三棱镜白色光紫

青蓝绿黄橙红可

见

光

谱20物理学概念：复色光：由不同波长的光组合在一起的光。单色光：单一波长的光，如激光。颜色测量中光的概念与物理学概念的区别：较窄波长范围内的光（物理学中仍然认为是不同波长的光组成的复色光）在颜色测量中通常被看成是单色光。21三、物体的颜色物体显示颜色的原因：对光的选择性吸收。λ/nmR/%R/%λ/nm220102030405060708090100400500600700R/%λ/nm23纤维材料的折光系数、织物组织等。如：纤维中染料的多少还原染料皂煮前后的色光变化物体颜色的决定因素：物体的色泽决定于吸收光的波长，如吸收400~420nm的蓝光，显示黄色；吸收560nm左右的绿光，则显示紫色。颜色的纯度决定于反射率曲线的形状。物体颜色的深浅决定于反射率的高低，这与物体中的有色物质浓度和有色物质的状态、物体的表面积大小、表面性质、照明光源以及入射角大小等物理因素有关。超细纤维不容易染深色，原因：颜色=镜面反射的白光+内部反射的彩色。表面积大，反射白光成分比例多，颜色浅。24

镜面光反射散射光反射固定式的穿透散射式的穿透光照射至物体会产生:25A观察者

B观察者高镜面光物体表面光源平滑光泽面26略平滑光泽面

A观察者

B观察者低光泽表面物体或略粗糙的物体表面光源散射光反射27织物纹路表面A观察者B观察者少量的镜面光反射效果光源散射光反射28正常的穿透光照射至透明物体后,光波会穿透此物体而透射出光线。29一般的传送方式

透射—吸收30光的散射——半透明物体光照射至半透明物体后,某些波长会穿透此物体,有些色光会散射出而无法经此半透明物体透射出。31散射式的穿透32四、人的视觉系统—33视网膜眼角膜

透视膜虹膜光源瞳孔光源视觉神经眼睛342°视角193110°视

角1964210人眼睛的视觉特性：1.视角视角为被观察对象的大小对人眼睛形成的张角。其大小决定视网膜上投影的大小。CIE观测者°°35视角α的特征：tan=A：物体面积的大小;

D：物体与眼睛之间的距离。因此，视角的大小决定于：（1）物体面积的大小；（2）物体与眼睛的距离。距离一定，物体大，则视角大；同一物体，距离眼睛越近，视角越大。36视角与颜色视觉有关系吗？有！

因为感受颜色的视觉细胞在视网膜上的分布是不均衡的。372.明视觉、暗视觉明亮条件下，人们可以分辨物体的细节和颜色。黑暗条件下，人们只能分辨物体的大致轮廓，分辨不出物体的细节和颜色。原因：人眼的视网膜中，有两种不同的感光细胞分别在不同条件下执行不同的视觉功能，这是视觉的二重性，或称明视觉、暗视觉特性。38界于明视觉和暗视觉之间，此时人的视觉功能最差，两种细胞均只有微弱的视觉功能。

解剖学和神经生理学证明，视网膜中存在杆体细胞（黑暗中分辨轮廓）和锥体细胞（明亮条件下分辨颜色和细节）。间视觉也称微明视觉。光源视网膜的中央窝杆

体

细胞锥

体

细胞39锥体细胞（约650万个）:布满在视网膜中心处（14万~16万/mm2）。

当视角为2º时，物体像落在该处。是判断色彩变化的感应细胞。在日光下感应非常敏锐。杆体细胞（约1亿个）:布满在视网膜周围。判断明与暗变化的感应细胞。在昏暗光源下特別敏锐。锥体细胞和杆体细胞在视网膜上的分布40颜色视觉（1）颜色辨认视网膜的颜色区（见右图）颜色辨认(视力正常的人可以辨认400~700nm的各种颜色）红700nm640~750nm橙620nm600~640nm黄580nm550~600nm绿510nm480~550nm蓝470nm450~480nm紫420nm400~450nm1231中央窝2中间区或红绿盲区3全色盲区———41（2）颜色对比视场中，相邻区域的两个不同颜色的相互影响叫做颜色对比。每种颜色都可以在其周围诱导出其补色，如红—绿、黄—蓝等。因此，在一种颜色的背景上,观察另一种颜色，由于颜色对比，两颜色会相互影响，色调会向另外一种颜色的补色方向变化。如果两种颜色互为补色，则彼此加强饱和度。观察纺织品颜色时，应避免对比效应的干扰。42（3）颜色适应人眼在颜色的刺激作用下，所造成的颜色视觉变化称为颜色适应。对某一颜色的光适应后，再观察另外一种颜色，后者的颜色会发生变化。颜色适应规律：对某一颜色光适应后，再观察其他颜色，明度会降低。饱和度变化与两颜色的色相有关。两颜色互为补色时，饱和度会提高，否则饱和度降低。43研究颜色适应规律在实际中的意义①先后在两种不同的光源下观察颜色，必须考虑前一光源对视觉颜色适应的影响。②在同一光源下观察颜色，周围还有其他颜色的光时，要考虑周围光颜色适应的影响。44第二节颜色的分类和特征一、颜色的分类自然界的颜色可以简单地分为无彩色和有彩色两大类。1.无彩色无彩色（消色）：只有明度，无色相和彩度的颜色，包括白（最高）、灰、黑（最低）三种颜色。测色学中，将理想的“白”和绝对的“黑”也归入无彩色之列。无彩色对可见光各个波长的吸收都没有明显的选择性（图1-12所示）。45白色：各波长的反射率均大于80%。纯白——理想的完全反射物体，反射率为1。黑色：各波长的反射率均小于4%。纯黑——理想的完全无反射物体，反射率为0。图1-14462.有彩色无彩色以外的各种颜色，都称为有彩色有彩色都对可见光内某一部分波长有比较明显的吸收（如右图）。可以用反射率曲线表示有彩色吸收和反射的特征。

图1-1547反射率是指在可见光谱内光照射于物体上后所反射出的光量与标准白板反射光量的比率。实际测试的反射率值是根据分光光度仪测量色样

与积分球壁的反射光量后,比较并计算出的一种

数据。色样的反射率值就如同每个人的身份证号码,无法仿冒。48

400

6.255603.264203.35

5807.34

440

1.96

600

16.25460

1.40

620

30.50480

1.22

640

47.47500

1.21

660

63.72520 1.34

680

76.26540

1.78

700

82.48

反射率值可视为色样的身份证明文件色样经分光测色仪器解析后,可得到不同波长下的反射率值(以%表示)。λ/nmλ/nmR/%R/%49反射率曲线波长/nm蓝色样曲线50反射率曲线

波长/nm黄色样曲线51反射率曲线

波长/nm红色样曲线52

反射率曲线波长/nm绿色样曲线53标准样太深太浅色彩的描述54标准样较亮较暗55标准样偏绿偏红56无论是主观的观察，还是客观的测试，共同的研究结果是：自然界的所有颜色可以用：明度（lightness）色相（hue）饱和度（saturation）三个属性来描述。57颜色的三维空间描述明度明亮或暗淡饱和度浓或淡色相红或黄581.明度表示物体明亮程度的一种属性。彩色光的亮度越高，人眼就越感觉明亮。在物理上表现为物体表面的光反射率越高，明度就越高。59颜色的第一维度——明度60颜色的第二维度——色相61色相是彩色彼此相互区分的特性。在物理学中表现为可见光的光谱波长不同。在视觉上表现为红、橙、黄、绿、蓝、紫等各种色调。在人的视觉中，物体表面色的色相决定于三方面：照明体光源的光谱组成；物体对光的吸收和反射特性；不同观察者的差异。62色相

(Hue)红:偏蓝

(bluer）或

偏黄

(yellower）黄:偏红

(redder)

或偏绿

(greener)绿:偏黄

(yellower)

或偏蓝

(bluer)蓝:偏绿

(greener)

或

偏红

(redder)

2.色相色彩的描述63颜色的第三维度饱和度——64明度、色相、饱和度三者之间不是简单的线性关系。例如明度决定颜色的浓淡；而饱和度和颜色的鲜艳度有关。但是鲜艳度不能代表饱和度，因为饱和度是色度学概念，是客观的；而鲜艳度则是主观的，受精神和心理因素影响较大。65第三节颜色的混合

两束不同波长的光叠加在一起，与两种不同颜色的颜料混合在一起，混合的规律一样吗？光的直接混合加法混色用于颜色测量。颜料、油漆、染料、滤光片的（经过选择性吸收后的反射光或透射光）混合或叠加减法混色可以用于染色、印花配色。————————66减法混色三原色：黄、红、蓝67减法混色

红色+黃色68减法混色

红色+黃色+蓝色69CIE是一个国际性的组织,其最主要的工作是研究颜色的科学表达以及彼此之间的色差比色方法,也从事照明体的研究工作。CIE的全名为

CommissionInternationaledel’Eclairage.又称之为国际照明体委员会。

CIEXYZ表色系统CIE70如何科学表达描述颜色？人在大脑中产生的视知觉可以分为明暗知觉和颜色知觉。一般把引起颜色知觉的光称为色刺激（colorstimulus)。表示由于色刺激而产生的色知觉的体系称作表色系统（colorspecificationsystem）。71CIEXYZ表色系统，正是适应这样的要求而建立的，它是色度学中颜色的表示以及颜色相关参数计算的基础。色度学是研究颜色测量的一门涉及面很广的新兴科学，它是包括物理学、视觉生理学、视觉心理学、心理物理学在内的一门综合性学科。72CIE1931—RGB表色系统现代色度学采用的是CIE所规定的一套颜色测量原理、数据和计算方法，统称为CIE标准色度学系统。这一系统以两组基本视觉实验数据为基础。CIE1931标准色度观察者，适用1°~4°视场的颜色测量。CIE1964补充标准色度学观察者，适用大于4°视场的颜色测量。73人的眼睛对红、黄、蓝敏感的三种视觉细胞RGB74感觉器官大脑白色物体红绿蓝视觉化的三原色原理

75感觉器官大脑红色物体红绿蓝视觉化的三原色原理

76感觉器官大脑黃色物体红绿蓝视觉化的三原色原理

77LMS转换数据大脑红

绿黃—蓝黑(暗)白(明)

锥

体

细胞眼睛——色彩在大脑中之处理过程—78眼睛无法描述出颜色的波长范围。人眼对光的感受基本上是由红、绿、蓝三种色光组合而成的。人眼会将

Y-B、R-G与明暗编码后,再由视觉神经将此讯号传送至大脑。大约有8%的男性与0.5%的女性对判色有困难，无法正确判定颜色。观测者(人眼)

79二、RGB表色系统的提出根据颜色匹配实验，三原色不是唯一的，这为理论研究和实际应用带来了混乱，为了统一色度数据，CIE根据大量的实验材料，选定了三色系统的三原色。红：波长700nm，位于可见光谱长波末端。绿：波长546.1nm，水银光谱。蓝：波长435.8nm，水银光谱。上述三种单色光都容易精确产生。802º视角193110º

视角1964210

CIE1931标准观察者各个参数适合视场范围在1~4，主要是锥体细胞在起作用，其与日常观察习惯有差距。因此需要更接近实际观察条件的新标准。第四节CIE1964—XYZ补充色度学系统CIE标准色度观察者。。ºº81太阳钨丝灯泡CWF冷白荧

光

灯一些常见的光源82昼光色、荧光灯光源色温/K晴天室外光13000全阴天室外光6500白天直射日光555045斜射日光48006500氙灯5600炭精灯5500～6500常见光源色温色温是光源的重要指标，一定的色光具有一定的相对能