顏色基本原理及色差儀介紹

顏色是人們對(duì)光刺激的主觀感受，沒有光也就無從分辨顏色。很多用戶對(duì)于顏色基本原理以及色差儀還不了解，本文就給大家簡單的介紹一下，對(duì)顏色感興趣的朋友不妨來看看吧！

顏色的基本原理：

顏色是一個(gè)令很多人著迷的知覺屬性，在過去的幾個(gè)世紀(jì)，幾乎所有對(duì)視覺感興趣的人都對(duì)它進(jìn)行過研究。這些人中，有17-18世紀(jì)的牛頓；19世紀(jì)的楊、麥斯韋爾、赫爾姆霍茨、馬赫甚至是歌德；以及20世紀(jì)的另外一些研究者，就色覺研究付出了特別多的努力。那么什么是色覺呢？為什么有些人色覺感知能力與其他人不同？

為了更清晰的了解顏色，科學(xué)家們將顏色表示為三個(gè)要素，包括明度、色相、純度。這些屬性是對(duì)光刺激物理方面的知覺反映。光譜能量分布均勻時(shí)，我們在從黑到白的范圍內(nèi)可見會(huì)灰色陰影；光譜能量分布不均時(shí)，人類以及其他視覺型動(dòng)物所見的顏色其實(shí)是一種知覺現(xiàn)象。

牛頓在17世紀(jì)末首先對(duì)它進(jìn)行了研究。盡管如此，牛頓也承認(rèn)光和物體本身是沒有顏色的。就像大腦產(chǎn)生的其他知覺類型一樣，人類所具有的生物優(yōu)勢讓我們大腦產(chǎn)生了色覺。

例如日光、熒光以及來自普通燈泡的光的光譜，當(dāng)燈表面反射的光能量分布相對(duì)均勻時(shí)不會(huì)引起色覺。雖然這幾個(gè)光源的能力在光譜上有所變化，但是他們的分布足夠均勻，因而人類三種錐形細(xì)胞得到相同程度的刺激。而正如牛頓所示，我們可以用棱鏡把“白光”分解成多個(gè)成分。因?yàn)檫@些成分對(duì)人視網(wǎng)膜上三類錐形細(xì)胞的刺激程度不同，所以產(chǎn)生色覺。

人類產(chǎn)生色覺必須具備四個(gè)條件：光、彩色物體、健全的視覺器官和大腦。光照射到彩色物體上，經(jīng)過物體對(duì)光的吸收、反射和透射之后作用于人眼，再由眼睛中的視神經(jīng)將信息傳遞給大腦，大腦視覺中樞經(jīng)過對(duì)信息的綜合處理后得出對(duì)顏色的判斷，由此而產(chǎn)生色覺。在這個(gè)過程中，每一個(gè)環(huán)節(jié)都很重要，缺一不可。

色差儀的表色體系：

為了定量表示顏色，采用三刺激值是一種可行的方法，為了測得物體顏色的三刺激值，首先要研究人眼的顏色視覺特性，測出光譜的三刺激值。實(shí)驗(yàn)證明，不同觀察者的視覺特性多少是有差別的，但是具有正常顏色視覺的人，此差異是不大的，故有可能根據(jù)一些觀察者進(jìn)行的顏色匹配實(shí)驗(yàn)，將他們的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)加以平均，確定一組匹配等能光譜色所需的三原色數(shù)據(jù)。此數(shù)據(jù)稱為“標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值”，以此來代表人眼的平均顏色視覺特性。當(dāng)時(shí)，不少科學(xué)工作者進(jìn)行這類實(shí)驗(yàn)，但是由于選用的三原色不同及確定三刺激值的單位的方法不一致，而使數(shù)據(jù)無法統(tǒng)一。1931年在美國劍橋舉行的CIE第8次會(huì)議上，統(tǒng)一了上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出了CIE標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者和色度坐標(biāo)系統(tǒng)，并規(guī)定了三種標(biāo)準(zhǔn)光源（A，B，C），對(duì)側(cè)臉反射面的照明觀測條件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，從而建立起CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)。

1931年CIE指定在色度測量中使用的三種標(biāo)準(zhǔn)（照明）光源，A為工作在色溫2856K的鎢絲燈，B為中午的太陽光，C為全日平均太陽光。在說明某一樣品的顏色時(shí)，要指出三種基本顏色（原色）的相對(duì)含量，也就是說把這三種顏色加在一起時(shí)，剛好與三種標(biāo)準(zhǔn)光源之一照明下樣品的顏色一樣。

在CIE系統(tǒng)中，三個(gè)基本顏色被稱為“基礎(chǔ)激勵(lì)”，而一個(gè)顏色使用它的三色刺激值（又稱三刺激值）表示。三個(gè)基礎(chǔ)激勵(lì)X，Y，Z相應(yīng)于紅（R）、綠（G）、藍(lán)（B），這三者卻不是真正的顏色。他們只不過是說，任何顏色可以用x數(shù)量的X，y數(shù)量的Y，z數(shù)量的Z混合起來加以說明。例如560μm的純光譜色，在單位輻射通量時(shí)，看起來等價(jià)于X=0.595，Y=0.995，Z=0.0039組合而成的混合色，這里X，Y，Z是三色激勵(lì)值。理論上來講，每一種顏色都對(duì)應(yīng)著一個(gè)三刺激值，通過測量三刺激值就可以定量表示顏色。

色差儀測量原理介紹：

目前，市面上色差檢測儀器主要分為兩種。第一種是光電色度計(jì)（色差計(jì)）。光電色度計(jì)在原理上類似于密度計(jì)，其外觀、操作方法及價(jià)格也跟密度計(jì)相近。光電色度處在接顯示三刺激值xyz，大多數(shù)還把三刺激值轉(zhuǎn)換成為勻色空間標(biāo)度，例如轉(zhuǎn)換成為CIELAB標(biāo)度，但一般只有一兩種照明光源，所以用光電色度計(jì)測得的色彩并不總是表現(xiàn)視覺色彩。色度計(jì)可以看成是一個(gè)反射率計(jì)，或一個(gè)不帶對(duì)數(shù)變換器但帶有一套專門濾色片的密度計(jì)。當(dāng)然，這是一種能完成色度測量的方法。附加一套濾色片的目的是根據(jù)CIE光譜三刺激值在色度計(jì)的每個(gè)通道中給光譜的各個(gè)波長加權(quán)。但色度計(jì)不同于密度計(jì)，它涉及的主要是反射率問題而不是一個(gè)對(duì)數(shù)問題，但反射率很容易轉(zhuǎn)換成密度，反之也是可以的。色度計(jì)的光譜成分被認(rèn)為跟人的視覺靈敏度有良好的線性關(guān)系。但事實(shí)上這是不可能的（涉及盧瑟條件問題），因此光電色度計(jì)在原理上存在誤差。

第二種方法就是利用分光光度計(jì)（分光測色儀）測量色彩。正像三濾色片光電色度計(jì)可看成一個(gè)專門的反射率測量儀器一樣，分光光度計(jì)也可以這樣看，但它與光電色度計(jì)不同，分光光度計(jì)測量的是一個(gè)物體的整個(gè)可見反射光譜，分光光度計(jì)是在可見光譜域逐點(diǎn)測量，即在一些離散點(diǎn)上進(jìn)行測量，通常每隔10nm或20nm測量一個(gè)點(diǎn)，在400-700nm的范圍內(nèi)測量16-31個(gè)點(diǎn)。有些分光光度計(jì)是連續(xù)地對(duì)光譜進(jìn)行測量，而三濾色片光電色度計(jì)只對(duì)三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測量，所以分光光度計(jì)能提供的信息要多得多。

分光光度計(jì)把色彩作為一種不受觀察者支配的物理現(xiàn)象進(jìn)行測量。為了獲得三刺激值它可以對(duì)反射光譜進(jìn)行積分，可以把色彩作為視覺響應(yīng)加以解釋，是一種靈活的色彩測量儀器。因此，分光光度計(jì)色度測量范圍更加廣泛。