计算机测色配色在印染行业中的应用

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,颜色科学及计算机测色配色在印染行业中的应用,2013.7,制作：李戎,时间：2013.7.16,地点：东华大学,计算机测色配色及其在印染行业的应用,目,录,2,6,1,5,3,4,光与颜色,色度学原理,颜色测量,颜色品质管理,测色与配色,颜色传递,计算机测色配色及在印染行业中的应用,1,光与光源,1.1,可见光,光是一种电磁波。电磁波的波长范围宽广，低至,1 nm,以下，高达,10 km,以上。其辐射类型包括宇宙射线、,x,射线、紫外线、可见光、红外线、雷达、无线电和电视广播、交流电等。在整个电磁波谱中，只有很小的一段进入人眼后能引起视觉感知，这部分光辐射称为可见光辐射，简称可见光。可见光谱的短波长端为,360-400 nm,，长波长为,760-830 nm,。一般认为可见光的波长范围在,380-780 nm,。因此，广义上的光指的是包括,x,射线、紫外光、可见光、红外光等在内的光辐射，而狭义上的光通常就是指可见光。,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,不同波长的可见光辐射引起人们不同的颜色感觉，单一波长的光辐射表现为一种颜色，称为,单色光,或,光谱色,。牛顿通过对太阳光的色散试验表明，白色阳光可分解成由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等光谱色组成的谱带；反之，这些单色光又可以合成原来的白光。因此，白光是各种单色光的集合。实际上，单色光的颜色是连续变化的，不存在严格的界限。同时，试验指出，可见光区除了,572,、,503,和,478 nm,这三个光谱点不受光强变化的影响外，其它各波长的单色光颜色感觉都会随光强度的不同而变化。,人们在日常生活中见到单色光的机会不多，一般接触到的都是如自然界中的太阳光等复色光。这是由不同波长的单色光组合而成的混色光。,复色光,的不同波长辐射的相对功率分布决定了人们对它的颜色感觉。所以，一定组分的复色光对应一种确定的颜色。但是，一种颜色感觉并不只对应一种光谱组合，即两种组分完全不同的复色光，有可能引起完全相同的颜色感觉，这就是颜色科学中很重要的,同色异谱,问题。,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,1.2,光源及其光谱分布,光是由,光源,发出的。凡能发射紫外线、可见光、红外线等各种电磁辐射的物质都可称为光源，其中又有自然光源和人造光源之分。常见的自然光源有太阳光、昼空、夜空、月和星等；人造光源的范围很广，包括热辐射或温度辐射光源、气体放电光源、固体发光光源、激光器等各种类型，还有蜡烛、油灯、火焰、电弧等也属于人造光源。不管是自然光源还是人造光源，大多是由单色光组成的复色光。光源的辐射能按波长分布的规律，随光源的不同而变化。,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光源的光谱能量分布或光谱功率分布，常用直角坐标系的光谱功率分布曲线来表示。此时，横坐标表示波长，纵坐标表示单位波长间隔内的辐射功率。在色度学研究中，常常关心的是各波长辐射功率的相对比例，而非光源的绝对光谱功率分布。这时，可令光谱分布函数的最大值为,1,，将函数的其它值进行归化。经过归化后的光谱分布称为相对光谱功率分布，其各波长对应值仍保持和绝对光谱功率分布相一致。,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,300,540,700,250,200,150,100,150,100,50,E,N,E,R,G,Y,光 源,：,真实存在,照明,体：数据,A-,钨丝灯,C-,平均,太阳,光,CWF-,冷白荧光,D65-,平均太,阳,光,F11- TL84,三基色荧光,UL3000,-,美,国,商店照明,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光源的光谱分布不仅决定了其本身的光色参数，还将影响在其照明下观察物体时的颜色外貌。,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,2,颜色的感知,能被人眼直接接收而引起颜色视觉的光辐射称为可见光，其波长范围为,380-780 nm,。物体的颜色不仅取决于物体辐射对人眼产生的物理刺激，而且还受到人眼视觉特性的影响。因此，有必要从生理学及心理学的角度来了解人眼的构造与颜色视觉的机理，以及各种颜色感知现象。,2.1,眼睛的构造,人类的视觉系统与同样对光产生响应的照相系统有很多相似之处。人眼是一个直径约为,24 mm,的近似球体，其构造很像一架装入胶片的照相机。射入人眼的光在相当于照相胶片的视网膜,(retina),上产生光化学反应，由此产生的视神经脉冲传至大脑形成视觉。网膜覆盖了眼球内表面的,2/3,，为一厚度约,0.3 mm,的透明膜，具有由数种细胞组成的复杂内部构造。,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,图 视网膜的构造,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,入射光沿图中箭头方向射入，到达具有感光性能的视细胞；视细胞层的表侧是视神经层，它由水平细胞、双极细胞、无长突神经细胞、神经节细胞等组成，由视神经层处理来自视细胞的信号。因此，入射光是通过透明的视神经层后才到达视细胞层的。,具有感光性能的视细胞相当于照相胶片上具有感光性能的卤化银,(AgCl,、,AgBr ),微粒。,视细胞包括,锥体细胞,(cone),和,杆体细胞,(rod),两种视觉感光细胞，它们所含的感光物质不同，所以执行的视觉功能也不同。,锥体细胞和杆体细胞分别是因其形状为圆锥状和棒状而命名的。,锥体细胞的总数约为,700,万个，杆体细胞的总数约有,1,亿个。这些视细胞的前端称为外节，它含有感光性的视物质。,在锥体细胞中又含有分别对红、绿、蓝光有响应的三种细胞，其数量之比大约为,32:16:1,。,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,锥体视觉或明视觉,(photopic vision),：,锥体细胞的感光灵敏度低,在亮度为,3cd/m,2,(,坎德拉,/,平方米,),以上的光亮条件下起作用,能够分辨颜色和物体的细节,杆体视觉或暗视觉,(scotopic vision),：,杆体细胞感光灵敏度高,只能在亮度为,0.001cd/m,2,以下的黑暗条件下起作用,仅能感知明暗，不能分辨颜色和物体的细节,中间视觉或介视觉,(mesopic vision),：,亮度介于明视觉与暗视觉所对应的亮度水平之间,视网膜中的锥体细胞和杆体细胞将同时起作用,人眼是由高灵敏度的黑白胶片和中等灵敏度的彩色胶片组成,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,视网膜上的视细胞分布如图所示。其中锥体细胞集中在视轴近旁,(,中央凹,),。中央凹是直径约为,1.5 mm,的极小区域，这里锥体细胞的分布非常密集，约有,10-15,万个，分辨能力最高；与此相反，杆体细胞在视轴近旁数量极少，而广泛分布在此区以外的部分。,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,视网膜的中央凹与边缘部位，其锥体细胞和杆体细胞的分布不同。,中央视觉,主要由锥体细胞起作用。,边缘视觉,主要由杆体细胞起作用。,正常颜色视觉的人体视网膜中央能分辨各种颜色；由中央向边缘过渡，锥体细胞减少，杆体细胞增多，对颜色的分辨能力逐渐减弱，最后对颜色的感觉消失。,与中央区相邻的外周区先丧失红色、绿色的感受性，再向外部，对黄色、蓝色的感受性也丧失，成为全色盲区。,人的正常色视野的大小随颜色而不同，在同一光亮条件下，白色视野的范围最大，其次为黄蓝色，而红绿色视野最小。,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,在中央凹范围内，对颜色的感受性也不一样。,在中央凹中心15视角的区域内，对红色的感受性最高，但对蓝色和黄色的感受性丧失，所以在远距离观察信号灯光时常常发生误认现象。这是因为视网膜中央的黄斑区被一层黄色素覆盖，因而降低了光谱短波(如蓝色)的感受性。,黄色素在中央凹处密度最大，向外逐渐减弱，会造成观察小面积和大面积物体颜色的差异。,当观察大于4视场的物体颜色时，在视场正中会看到一个略带红色的圆斑，称为,麦克斯韦尔圆斑,，此圆斑就是由中央的黄色素造成的。,黄色素对人眼的颜色视觉有一定的影响，并且黄色素随着年龄的增长而变化，年龄大的人其黄色素变得越发黄，因此不同年龄的人其颜色感受性也会有差异。,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,为什么用斜视眺望夜里的星星时会感到更明亮？,杆体细胞在暗视觉条件下起作用,计算机测色配色及在印染行业中的应用,2.2,人眼对光的适应性和光谱光视效率,天然光源和人工光源的明亮程度都在很宽的范围内变化。人眼在照度为,10,5,lx(,勒克斯,),的直射日光下，以及在照度为,0.0003 lx,的没有月光的夜晚都能看到物体。为了适应如此宽广的照度范围，人眼可用改变相当于照相机光圈的瞳孔大小来调节光量。瞳孔直径的变化范围为,2-7 mm,，由瞳孔实现的光量调节能力达到,12,倍。,仅靠瞳孔直径的调节是不够的。如前所述，锥体细胞和杆体细胞分别在明视觉和暗视觉条件下起作用，并具有不同的灵敏度和分辨能力，因此人眼通过锥体细胞和杆体细胞的分工协作，使视网膜的灵敏度大幅度地改变。人从暗处到亮处时，视觉由暗视觉经介视觉转为明视觉，这种视觉状态转换约需,1 min,，然后人眼就会习惯明亮的条件。相反，从明处进入暗处时，视觉由明视觉经介视觉向暗视觉转移，这种变化要达到完全适应约需,30 min,时间，可见人眼要达到暗适应状态是比较费时的。,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,在,明视觉条件下，杆体细胞的光化学反应得到饱和，对光不再反应，只有锥体细胞工作。锥体细胞的光化学反应也有一个饱和上限，约为,10,6,cd/m,2,，超过这一上限会产生刺眼的不快感。,在暗视觉条件下，杆体细胞起作用，并且它对光响应的灵敏度非常高。但是，如果进一步降低亮度，则最终杆体细胞将不能感知光亮。这种不产生响应的极限亮度与实验条件有关，约为,10,6,cd/m,2,。如考虑到人眼内部的光吸收和散射以及视网膜的吸收效率等因素，这个极限亮度相当于,5-14,个光子,(photon),。,同样，锥体细胞的感光也存在一个极限亮度，但它可达杆体细胞灵敏度的,1/100-1/1000,。实际上，能使高灵敏度照相用卤化银微粒起反应并显出银像的极限亮度也至少需要,4,个以上的光子，这与杆体细胞有大致相等的灵敏度。,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,不同波长的光引起人眼的感受程度是不同的。即使功率相同但波长不同的单色光，人眼感到的明亮程度也是不同的。,在,明视觉,条件下，用不同波长单色光匹配一固定亮度所需要的相对辐射能量，在,400nm,波长附近有很大的值，在,555nm,处降到最小值，到,700nm,以后又增加到很大值。这说明人眼对红光及蓝光和紫光的感受性很低，对黄绿光最敏感。,在,暗视觉,条件下，其单色光能量最低值位于,507nm,波长处，即杆体细胞对光谱的蓝绿部分最为敏感。,由明视觉经介视觉向暗视觉转移时，最大光谱光视效能的波长就移向短波长侧。,在明视觉下为等亮度的两个颜色如红色和蓝色，随着向暗视觉转移，红色的亮度就会低于蓝色的亮度，这种现象称为普金耶效应,(Purkinje phenomenon),。,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,为什么暗室作业者在亮处要戴红色眼镜、潜水艇中要用红光照明,?,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,因为在红光下只有锥体细胞工作，而杆体细胞则保持着较高的活性，所以摘下红色眼镜回到暗室或用潜望镜观察暗的海面时，杆体细胞可以很快开始工作而不会妨碍作业。,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,2.3,颜色视觉机理,杨,-,亥姆霍兹,(Young-Helmholtz),的三色学说,主要论点,:,在视网膜上存在能感受红、绿、蓝色的光接收器,(,锥体细胞,),，一切颜色特性都由这些锥体细胞的响应量的比例来表示的。,黄色是由红色和绿色光接收器同时响应而产生的,三色学说的实验基础便是由,红,、,绿,、,蓝,三原色,可以混合出几乎所有颜色的混色规律，它不是从理论推导出来的学说。,赫林,(Hering),的对抗色学说,事实表明有带黄光的红色，而无带绿光的红色，因而认为绿和红是一对对抗色；同理，黄和蓝、白和黑也分别是对抗色。,主要观点,:,在视网膜上存在着响应,红,-,绿,、,黄,-,蓝,、,白,-,黑,等对抗颜色的三种光接收器，所有的颜色特性都由这些光接收器的响应量的比例来表示。,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,阶段学说,(stage theory),三色学说和对抗色学说曾经长期处于对立状态，然而近代色觉理论的发展，使上述两种学说有趋于统一的迹象。,根据心理学实验和显微光谱一电生理学测定的结果，由锥体细胞的三色响应和其后的对抗色响应所组成的一种被称为阶段学说,(stage theory),的视觉模型，逐渐得到认可和发展。,该视觉模型分为两个阶段,:,第一阶段是杆体细胞对亮度的响应和锥体细胞对红,(R),、绿,(G),、蓝,(B),的响应。,第二阶段是在神经兴奋由锥体细胞向视觉中枢的传导过程中，锥体响应,R,和,G,输出的一部分合成为黄色,(Y),信号，然后进行各信号的减法运算，形成两种对抗色响应,(RG),和,(YB),。,同时锥体响应,R,、,G,、,B,输出的适当组合产生明视觉亮度响应，它与由杆体响应直接形成的暗视觉亮度响应,V (A),，组合成另一种对抗色响应,(WK),。,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,图 阶段学说的颜色视觉模型,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,2.4,色适应与颜色恒常性,对于颜色，存在颜色适应的现象。此时，视网膜灵敏度的变化取决于光所含彩色量的多少，而不是由照明水平的变化所引起的。例如，当从一间充满阳光的房间进入一间由钨丝白炽灯照明的房间时，被观察的物体在灯光下的色貌要受到白炽灯的浅桔黄色的色泽影响；几分钟以后当眼睛的灵敏度逐渐适应灯光时，物体的感知色貌将显得与日光照明下非常相似。,当照明条件发生变化时，虽然感知色貌总会有些差别，但是视觉系统有一种尽量使感知色的差别趋于最小的倾向。这种现象称为色觉恒常性或颜色恒常性。,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,2.5,记忆色与喜好色,当提到天空、草地、苹果时，人们自然会想到蓝色、绿色和红色，这就是记忆色。这些都是人们熟悉的物体在日光下的颜色，它们就像一系列参考色样留存在人的头脑中，形成一种相对固定的参照标准。一般，记忆色倾向于纯度增加，并且其它相关色彩属性的量值也都会增加 。例如，对蓝天的记忆色，会显得有些发青，同时其色纯度要高于实际的天空颜色。,每个人的审美观都不相同，其中包括对颜色的喜好也因人而异。有人认为，人们喜爱的是饱和色而不是非饱和色，而另一些人却持相反的观点；还有人曾得出结论说，人们最喜欢的颜色是位于光谱两个极端的颜色，即红色和蓝色，而黄色受欢迎程度要小一些 。,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,2.6,颜色错觉,背景的影响,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,色样大小对颜色的影响,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,色彩残影,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,色彩冷暖在视觉上的进退感,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,2.7 色觉异常,世界上90,以上的男性和99 以上的女性都具有正常的颜色视觉，但是仍有近2亿人由于其色觉存在缺陷，而不能正确辨认和区分颜色，被称为色觉异常者或色盲。,色觉异常者不能完整或正确地分辨出可见光谱范围内的颜色，也不能正确匹配出各种不同的颜色。,色觉异常者中，男性的比例约为女性的7-10倍，欧美国家人口的色盲发生率大大高于东方人，而非洲人的色盲发生率极低。,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,Protanopia: lack of L,Deuteranopia: lack of M,Tritanopia: lack of S,Anomalous trichromacy,Protanomaly,Deuteranomaly,Tritanomaly,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,3,物体的光谱光度特性,物体的光谱光度特性是物体产生不同颜色的主要原因之一。当光照射在物体上时，入射的光谱能量部分被反射，部分被吸收和散射，部分透过。因此，透明体的颜色主要由透过的光谱组分决定，不透明体的颜色则取决于它的反射光谱组成。,漫反射,正反射,内部,反射光,吸收,散射,透射,折射,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,一般，非荧光性有色材料本身并不发光，所以在黑暗环境下是看不见的。由此可知，任何非荧光物质只有在光照下才显示出颜色，并且该颜色取决于物体对入射光的反射或透射光谱特性。例如，某种材料在太阳光照射下较多地吸收青色波长的光,则此材料呈红色；如果该材料对黄色波长的光吸收明显，则呈现蓝色。可见，物体的颜色是其对不同波长的光波具有不同吸收特性的结果，其表现的颜色正是被吸收光的补色。假如某一物体对可见光全部吸收，没有反射光，则该物体将呈现黑色；如果该物体对各种波长的光平均地部分吸收，则使各波长的反射光均减弱而呈现灰色；如果对各波长均不吸收，而将照明光全部反射，则该物体呈现白色。,由于物体的颜色是其对照射光的吸收和散射、反射或透射的结果，所以采用不同的光源照明同一物体时，因光源的光谱能量分布不同，将导致物体显示出不同的颜色外貌。例如，一物体在太阳光下因为明显吸收了青光，而反射了较多的红光，从而呈现红色,；,此时，如果用青光照明该物体，由于大部分青光被吸收,，,反射光很少，结果此物体不呈红色，而显示黑色。同样，如果某种材料在太阳光下是黄色，因为它对蓝光有较强的吸收，所以当在白炽灯下观察该材料时，由于白炽灯光谱中蓝绿波段的能量本来就很少，结果此材料看起来近似白色。,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,根据材料光谱特性的不同，可以将材料分为反射材料(只有反射的材料，如平面镜、无光泽铝、漆和硫酸钡板等)、弱透射材料(透射较弱、以反射为主的材料，如彩色滤光片、光泽织物、纸张等)、强透射材料(如窗玻璃、毛玻璃、乳白玻璃等)等几种不同的类型,。,在每一类材料中，根据其散射光的多少，又可分为无散射、弱散射和强散射等三种材料。,对于荧光材料，虽然由荧光产生的那部分辐射起光源的作用，但是其光谱特性的表示一般仍与非荧光材料相同,。,透明,光泽,选择性吸收,45 ,60 ,0,纹理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,3.1,光的透射和吸收,当光照射在物体上时，如果该物体是无色透明的，那么除了一小部分光从物体的两个表面反射以外，绝大部分光线将透射穿过物体，而基本不发生改变。光除了透射以外，还被吸收或作为可见光消失(如果大量的光被吸收，则其中至少有一部分会转化为热能)。如果材料吸收了部分光，它就显示出某种颜色，但仍然是透明的；如果所有的光都被吸收，材料就是黑色而不透明。对于透明材料，则需要研究其吸收性能随波长的变化，从而评估它们的颜色。,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,3.2,光的,反射,光照射到物体上时，部分光被反射，其反射的辐射通量与入射的辐射通量之比，称为反射比。,物体表面对光的反射主要有正反射、漫反射以及综合作用等几种不同的情况。如果反射光遵循反射定律，从镜面反射方向射出，称为正反射光或镜面反射光，其正反射辐射通量与入射辐射通量之比，即为正反射比。完全反射漫射面能将入射的辐射通量无损地全部辐射出去，即其反射比为,1,，而且在各个方向上具有相同的亮度。然而，实际的物体通常既不是理想的镜面，也不是完全反射漫射面，而是正反射与漫反射同时存在，即为两者综合作用的结果。,物体光谱反射特性的测试，通常在分光光度计上进行。国际照明委员会,(,CIE),推荐，采用完全反射漫射体作为测量光谱反射因数的标准。在现实世界中并不存在理想的完全反射漫射体的材料，但可以找到性能接近的材料，如烟熏氧化镁、硫酸钡喷涂或压粉等。这些材料具有高的近似中性(无光谱选择性)的光谱反射比，接近完全漫反射体的特性，故常用来作为工作标准。,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,3.3,光的,散射,光与物质作用时，除了有反射、透射和吸收外，被吸收的一部分光还会发生散射。当一些光被吸收后，以相同的波长再发射出去，但是此时一部分光沿这个方向传播，另一部分光又沿另一个方向传播，结果这些光都将沿不同的方向传播，形成所谓的光散射现象。空气中气体分子的光散射，就是天空呈蓝色的原因。光从更大粒子表面的散射，使云、烟、牛奶和许多颜料呈现出白色。,当光发生足够多的散射时，可以认为光从物体表面发生了漫反射。如果射,入,物体的光只有部分发生散射或部分发生透射，该物体就是透明的；如果散射非常强烈，没有光透过物体(通常存在一些光吸收)，那么该物体是不透明的。实际上，漫透射和漫反射现象就是光散射的结果和表现。,当光照射到与其周围物体折射率不同的微小颗粒上时，就发生了光散射。光的散射量主要取决于两种物质的折射率之差。当两者折射率相同时，不发生光散射，这时两种物质的界面是看不见的。同时，光的散射量还明显地受到散射粒子尺寸大小的影响：小粒子几乎不能散射光，随粒子尺寸的增加，其散射力很快增大，直至粒子尺寸与光波长相等。这之后，粒子尺寸再增加，其散射反而减弱。,计算机测色配色及在印染行业中的应用,45,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,3.4 荧光,荧光材料将吸收的光在更长的波长上以两次发射的形式发散出去，而且发射的光是漫射的。如一般用于增白纸张和纺织物的荧光增白剂(FWA)吸收波长在300-400nm的紫外区，然后在400-500nm波长上，以可见光的形式两次发射出去，将不可见的辐射转变为可见光，所以发射出比入射光更多的可见光，从而使物体看起来比非荧光物质“更白” 。,荧光着色剂既吸收又发射可见光，其荧光发射量取决于照射试样的光源的光谱特性。荧光材料特殊的发光机理，使得对它们进行准确测量变得复杂和困难。理想情况下，仪器中用于测量荧光颜色的光源的光谱特性，应该与用于照射该材料的观察环境的光谱性能一致。,有些材料将吸收的光储存起来，然后在较长的一段时间里两次发射出去，这个过程称为磷光荧光。通常在荧光灯和阴极射线管(CRT)显示器中都采用荧光物质，当其中的荧光物质被电子束激发后，三类荧光物质分别发射红光、绿光和蓝光,。,计算机测色配色及在印染行业中的应用,47,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,小结,颜色三要素：,光、眼睛、物体,大,脑,红 色,反 射 光,白光,光源,计算机测色配色及在印染行业中的应用,火红,番茄,红,苹果红,红,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,1 色度学实验依据,1.1 圆盘实验（颜色转盘实验）,1.2 颜色光匹配实验,三原色：任一原色不能由其它两个原色相加混合,不一定是红、绿、蓝,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,2,CIE1931 RGB色度系统,实验证明，几乎所有的颜色都可以用三原色按某个特定的比例混合而成。在2观察视场范围内，采用红(R：700 nm)、绿(G：546.1 nm)、蓝(B：435.8 nm)三原色，通过对不同波长光谱线颜色的匹配实验，可以得到的一组曲线r(,)、 g(,)和b(,)，它们表示在380780 nm范围内，当各光谱线的能量相同时，某一光谱线所对应的 r(,)、g(,)和b(,)的混色结果与该光谱色相同，称这三条曲线为光谱三刺激值曲线。,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,国际照明委员会(CIE)于1931年根据相关实验结果的平均值，定出了匹配等能光谱色的RGB三刺激值，并正式推荐了CIE1931 RGB系统标准色度观察者光谱三刺激值数据。在CIE1931 RGB系统中，匹配等能白光的三原色(R)、(G)、(B)的亮度之比为1.000 0：4.950 7：0.060 1，而其辐亮度之比则为72.096 2 ：1.379 1：1.000 0。,由加混色原理可知，任何一个颜色均可以用线性无关的三个原色以适当的比例相加混合而与之匹配，写成色方程即为：,其中 是匹配颜色C所需要的三个原色的刺激量，称,之为颜色C的三刺激值。r,g,b是C的色度坐标,如 ，且,定义颜色,C,的一个单位为1，,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,则,r+g+b=1,，所以可以用,r,、,g,作为,直角坐标绘制出一个直角坐标图。它是由所有光谱色的色品坐标点连接起来而形成的光谱轨迹，并称之为色品图。,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光谱三刺激值和光谱轨迹的色品坐标中均有很大一部分出现负值。负值出现的物理意义应从颜色匹配试验的过程来加以说明。对于如,500 nm,等某些波长的光谱色，无论如何调整三原色的混合比例都不能达到与其匹配，如果这时把三原色中的一个原色加到待匹配的光谱色上去，经过仔细的调节则可以使两半视场匹配。,根据CIE1931 RGB系统光谱三刺激值、色品坐标和色品图就可以计算和表征任何一种颜色。一般的颜色并不是简单的光谱色，而往往是由多种光谱色组成的。,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,3 CIE1931 XYZ标准色度系统,用CIE1931 RGB色度系统计算颜色的三刺激值时会出现负值，如在波长为450 nm附近的红原色就出现了负值，这给大量的数据处理带来不便。因此，国际照明委员会(CIE)推荐了一组新的曲线，即CIE1931 XYZ色度系统。,如果设想有另外一组三原色(X)、(Y)、(Z)，那么颜色A将被三角形XYZ所包围，所以当用这组三原色来匹配颜色A时就不会出现负的三刺激值。由于所有可用RGB系统匹配的颜色都在YZ轴的右边，因而以(X)、(Y)、(Z)为三原色的色度系统，其三刺激值将全部为正值，这给色度学的计算带来极大的方便，这是该新系统的最大优点，也便于在国际上推广应用。所设想的三原色(X)、(Y)、(Z)包围了(R)、(G)、(B)三原色，并在(R )、(G)、(B)包围的颜色区域之外，因此这是一组假想的颜色。,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,3.1 CIE1931 RGB系统向CIE1931 XYZ系统的转换,在建立新的色度系统时，首先要选定作为基准的三原色。在选择假想的(X)、(Y)、(Z)三原色时，主要从以下三个方面进行考虑：,(1)为了避免如,CIE1931 RGB,系统中的光谱三刺激值和色品坐标那样出现负值，就必须在(,R)、(G)、(B),三原色之外选择一组新的三原色，并且由此组成的三角形应能包围整个光谱轨迹。这组三原色(,X)、(Y)、(Z),中的(,X),代表假想的红色，(,Y),代表假想的绿色，(,Z),代表假想的蓝色。,(2)在,CIE1931 RGB,系统中的光谱轨迹560700,nm,是一条直线，在这条直线上的两个颜色以不同的比例混合就能得到这两种颜色之间的各种光谱颜色，所以新三原色的,XY,边应选择与这一直线重合。,(3)规定原色(,X),和(,Z),的亮度为零，所以,XZ,线称为无亮度线。在无亮度线上的各点均仅代表色度，而原色(,Y),则同时代表颜色的亮度和色度。,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,3.2 CIE1931 色品图,在CIE 1931色品图中，x相当于红原色在某一颜色中所占比例。Y相当于黄原色在某一颜色中所占比例。x+y+z=1。,在光谱末端，超过700nm的范围，具有恒定的色度坐标，在图中只是一个点：x0.734 7，y0.265 3，z0。,光谱轨迹560-700nm近似一条直线，x+y=1。,380-560nm，是曲线。,380-420，y接近于0。,连接红端与蓝端的直线为紫线。,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,3.3 CIE1964 补充标准色度系统,10视角。,观察视角从2到10,颜色匹配精度增加。,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,同一颜色，色品坐标随观察条件不同而不同。,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,3.4 主波长、互补波长、纯度,3.4.1,Dominant Wavelength,wavelength of the spectral color which added to the reference white, produces the given color.,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,任何色光，可以是适当分量的单色光与适当分量的白光混合而成,将某一色光的主波长定义为此单色光的波长。,主波长的定义有赖于白光的选择。,计算机测色配色及在印染行业中的应用,3.4.2,Complementary Wavelength,wavelength of the spectral color which added to the given color, produces the reference white.,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,两个色光混合成白光，两个色光的主波长定义为互补波长,互补波长的定义有赖于白光的选择。,计算机测色配色及在印染行业中的应用,3.4.3,Purity,the ratio of the lengths between the given color andreference white and between the dominant wavelengthand reference white. Ranges between 0 . 1.,兴奋纯度(excitation purity),可以表示为CIExy色品图上两,个线段的长度之比，并记作P,e,。,色度纯度(colorimetric purity),当采用亮度来表示样品颜色的纯度时，其符号为P,c,。,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,Reference white is CIE standard illuminant -C.,Dominant Wavelength,of color S,1,is D,1,of color S,2,is D,2,.,Complementary Wavelength,of color S,1,is D,f,.,S2 does not have a complimentary wavelength.,Excitation Purity,of S1 is the ratio CS,1,/CD,1,of S2 is the ratio CS,2,/CD,2,of S3 is the ratio CS,3,/CD,3,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,3.5 颜色三属性,Hue (red, green, yelow, blue .),Saturation (pink, bright, red, .),Lightness (black, grey, white .),色相 ,颜色的分类。,在色相上的描述有:,红、,黃,、蓝,或,绿,。,彩度 ,即纯度或饱和度，表示色彩本身的强弱。,在彩度上的描述有:,较鲜艳,或,较萎暗。,明,度,物体表面色的明亮程度，近似光源色的亮度。,在明暗度上的描述有:,较,亮或,较,深,。在各种彩色中，黄色明度较高，蓝色明度较低。,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,3.6,孟赛尔颜色系统,MunsellColor System (1915),Hue,: R, YR, Y, GY, G, BG, B, PB, P, RP(each subdivided into 10),Chroma,: 0 . 20 (neutral . saturated),Value,: 0 . 10 (dark . pure white),光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,H V/C,（色调、明度,/,彩度），,NV/,（中性色彩度小于,0.3,：明度,/,）,计算机测色配色及在印染行业中的应用,3.7,颜色混合,加法混色,：,当发光色混合时，随着参与混合的组分色数量的增加，混合成的颜色的明亮度相加增大而变得更亮。三原色：红、绿、蓝。,减法混色,：而对于产生非发光色的色料或滤色片，随着参混组分数量的增加，混合色的明亮度相减降低而变暗。三原色：品红、黄、青。,通过混色可以得到无彩色刺激的两种参混颜色刺激，叫互补色。,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,加法混色分类：,同时混色,(,也称光谱功率混合法,),：,如果多个色光是同时混合在一起的。,继时混色,(,也称时间混合法,),：,除了同时混色法以外，还可以采用其它的方法实现加法混色。,空间混色,：,对于在空间上非常靠近排列的色点，如红色和绿色，当其离开人眼有一定的距离并对人眼的视觉张角小于,l,时，人眼就无法分辨这些色点，只能观察到它们混合成的黄色。,一般，同时混色得到的混合色的亮度，是参混色的亮度之和，而继时混色或空间混色得到的混合色亮度，则为参混色亮度的中间值，所以继时混色和空间混色有时也称为平均混色。,减法混色,得到的混合色的亮度并非真正按减法规律产生。通常减法混色中的亮度变化既不是简单的减法，也不是单纯的乘法，而是由参混组分的光谱反射比或光谱透射比的复杂函数所决定的。,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,1,测色的基本原理,颜色的测量是颜色科学最重要的工程应用之一，它不仅依赖于被测颜色本身的光谱光度特性，还与测量的几何条件、照明光源的光谱分布等密切关联。因此，国际照明委员会,(CIE),推荐了相关的测色标准，以使各国的颜色测量参数和各测色仪器制造厂商的产品能够进行交流和对比,。,颜色测量的根本任务是测定色刺激函数,(,),；对于光源的测量，实际上是要测定光源的相对光谱功率分布,P(,),；对于物体色的测量，则是测定物体的光谱光度特性，如反射物体的光谱辐亮度因数,(,),和光谱反射比,P(,),、透射物体的光谱透射比,(,),等。在测得了色刺激函数,(,),之后，就可以根据色度学的三个基本方程求出被测颜色的,CIE,三刺激值。,颜色测量的方法分为目视测色和仪器测色两大类 其中，仪器测色又包括分光光度法和光电积分法,(,也称三刺激值法,),两种。,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,2,目视测色,目视测色方法通过人眼的观察，对颜色样品与标准颜色的差别进行直接的视觉比较，要求操作人员具有丰富的颜色观察经验和敏锐的判断力。即便如此，在其测色结果中仍不可避免地包含了一些人为的主观因素，而且工作效率很低。,在进行目视测色时，首先要确定标准的照明和观察条件，该条件要必须能在较长的时间内保持稳定。因此，通常需要采用光暗室,(,如标准灯箱,),，并且光暗室的光谱功率分布和照度应该正好与样品需要的照明条件一致。,周围场,(surround),指的是光暗室的内壁，其应该是无光泽和中性的，而且其特定的明度取决于被模拟的照明环境。大多数光暗室的明度,L,在,60-70,，由此获得了定向与漫射的组合照明，以便观察被测物体颜色的差异。如果待测物体不是高光泽材料，最好不要改变周围场的特征。当对高光泽材料进行评估时，光暗室的背景应该涂成黑色，或采用黑色的天鹅绒进行覆盖，这样可以消除由镜面反射导致的光暗室背景的图像。,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,背景,(background),指的是样品放置其上的表面，一般大多指光暗室的底面。如果目视测量的目的是评估色表，那么背景应该是无光泽的，并且具有中等明度,(L=50),。,被测颜色样品的尺寸应该保持一致，并且样品的尺寸越大，其目视测量的精确度也越高。一般，样品至少应有,13 cm,2,大小。如果达不到这种尺寸要求，那么在使用小一些的样品时，观察者应该在视角不小于,2,的距离外观察样品。如果标准色样的尺寸比样品还小，则应该采用罩子分别覆盖其上，以便得到相等的观察面积，同时罩子的明度和表面性能应该与背景相同。,判断两个试样的色差时，该样品对的制备疗法应该相同，并且习惯上将试样以边界接触的方式放置。试样应平放于光暗室的底面上，以使照明与试样平面垂直。观察者离光暗室开口约,15-30 cm,距离，并且保持观察角度,(,观察方向与试样法线之间的夹角,),为,45,的高度。,由于光室的照明取决于特定的光源、散射体及周围场的明度，并在基本定向反射与中等散射范围内变化，因此，在目视评估中，保持观察者与试样的距离不变是非常重要的。,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,应该熄灭观察环境中的室内照明灯，并且在光暗室中只放置待测色样，以避免光室内零乱堆放的试样可能导致的照明光谱性能的变化。,在一般情况下，对颜色进行视觉测量时，最佳的目视检测方法是：将待测样品与标准色样在标准光源照射下并排放置，同时观察两个样品，以判断颜色质量。在大多数情况下，需要对颜色的同色异谱程度进行评价，所以单一光源是不够的，应该允许使用多种标准光源。,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,3,仪器测色的色度基准,按照国际照明委员会,(CIE),的规定，反射颜色样品的光谱反射率因数，是相对于完全反射漫射体,(,在整个可见光谱范围内的反射比均为,1),来测量的。然而，现实中并不存在理想的完全漫反射体实物标准，所以必须用已知绝对光谱反射比的氧化镁、硫酸钡等工作标准自板来校准分光光度计，才能在仪器上直接测量样品的绝对光谱反射比。因此，首先必须准确测量氧化镁、硫酸钡等工作标准的绝对光谱反射比，建立准确可靠的测色工作标准，并进行科学有效的量值传递。,利用漫反射性能好、反射比高的,MgO(,烟积或喷涂,),、,BaSO,4,等材料进行反射比测量，可以得到较高的准确度。然而，这些材料的光学稳定性差，容易污染，完好保存及重复使用困难，因而无法长久地保持反射比量值的稳定性和准确性。为了多次标定以提高准确度，应在得到色度基准的绝对光谱反射比之后，随即将其量值传递到光学性能稳定、经久耐用、表面便于清洁的乳白玻璃、高铝瓷板、陶瓷白板或搪瓷白板上，作为保存反射比量值的副基准白板。,计算机测色配色及在印染行业中的应用,光与颜色,色度学原理,颜色测量,测色与配色,颜色传递,颜色品质管理,4,仪器测色的几何条件,在光与材料相互作用时会产生镜面反射和漫反射、定向透射和散射透射以及光吸收等，其中每种成分的特定组合取决于光源、材料的性能及其几何关系。当人们在观察一种均匀有色材料时，会注意到其颜色以及光是如何从材料表面反射的。从材料表面反射的光产生镜面光泽、纹理、图像清晰