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第二章计算机测配色基础知识 颜色视觉的产生途径 光 物体 人眼 大脑 颜色视觉是由光 物体和视觉系统共同决定 且三者都对其有着决定性的影响 图人眼观察物体的过程 第一节光源 颜色的产生条件 光的存在 世界上只有无色的光 而没有无光的色 光源 在物理学中 本身能发射光谱的物体辐射体 也称为 发光体 分为自然光源和人造光源 颜色是光作用于物体后的结果 所有颜色都离不开光 发光体的颜色由它的发射光谱决定 非发光体只有在光的照射下才能呈现颜色 一 光谱分布 光源的光谱分布 既决定其本身的发光光色 还影响其所照明的物体的颜色 二 色温和相关色温黑体 任何温度下能把降落到它表面上的任何波长的辐射全部吸收的物体 黑体自身的温度决定其辐射的光谱分布和发出的色光 色温 某种光源的色品与某温度下的黑体色品相同时的黑体温度 分布温度 在可见光谱范围内 光源的相对光谱分布与黑体在某温度下辐射的相对光谱功率分布相似时的黑体温度 相关色温 某光源的色品与某温度下黑体的色品最接近或在色品图上相差距离最小时的黑体温度 说明 1 色温或相关色温相同的光源 其光色相同 但光谱分布可能有较大差异 2 分布温度一定是色温 三 CIE标准照明体和标准光源1 标准照明体A和标准光源A标准照明体A代表绝对温度为2856K的黑体所辐射出来的光 色品坐标正好在的黑体轨迹上 标准光源A 提供标准照明体A的光谱功率分布的光源 即分布温度为2856K的充气钨丝灯 2 标准照明体B和标准光源B标准照明体B代表相关色温约4874K的直射日光 光色相当于中午的日光 色品坐标靠近黑体轨迹 标准光源B 提供标准照明体B的光谱功率分布的光源 即标准光源A加一组DG滤光器B1 B2 3 标准照明体C和标准光源C标准照明体C代表相关色温约6774K的平均日光 光色近似于阴天的天空日光 色品坐标在黑体轨迹下方 标准光源C 提供标准照明体C的光谱功率分布的光源 即标准光源A加一组DG滤光器C1 C2 4 标准照明体D 典型 重组日光 代表各时相日光的相对光谱功率分布 比标准照明体B和C更符合实际日光的色品 尽量用D65 原因 在可见光范围内和紫外区都更接近日光 对评价带荧光的样品极为有利 带滤光器的高压氙弧灯的模拟效果最好 5 标准照明体E 等能光谱 等能白光 在可见光波段内光谱辐射功率为恒定值的光刺激 人为规定的光谱分布 实际中不存在这种光谱分布的光源 第二节物体的光谱特性 不同物体在光的照射下呈现各种颜色的原因 外部原因 即因照射光源不同而引起物体颜色的明显变化 这种现象是 二色性 的一种表现 内部原因 即物体本身的光谱特性 这是物体产生不同颜色的主要原因 透明体的颜色主要由透过的光谱组成决定 不透明体的颜色则由它的反射光谱组成决定 镜面反射光决定物体的光泽度 表面漫反射光使物体的彩度降低 二者的光谱分布与入射光相同 内部反射光决定物体的颜色 其光谱分布与入射光谱不同 一 光的反射 二 光的吸收物体受到光照后 能够吸收全部入射光的为黑色 对入射光有选择性吸收的则为有色体 三 光的透射 除无色透明体外 正透射光和漫透射光的光谱组成都与入射光不同 但二者的光谱组成相同 四 光的散射当光照射到与周围介质折射率不同的微小颗粒时 粒子与周围介质的折射率差异越大 光散射越强 粒子直径在400 700nm时光散射性最大 五 荧光荧光材料只有在光照下才有光辐射 其颜色由反射光和发射光 主 的组合决定 荧光增白剂提高白度的原因 增大物体在420nm左右的光辐射或反射 第三节视觉系统 一 眼睛的构造1 眼球壁外层 角膜巩膜中层 脉络膜睫状肌虹膜内层 视网膜2 眼球内部晶状体和玻璃体 二 屈光系统和感光系统1 屈光系统角膜 房水 晶状体和玻璃体 其作用是将不同远近的物体清晰地成像在视网膜上 2 感光系统 视网膜最外层 视 觉 细胞层中层 双极细胞最内层 神经节细胞 三 视觉器官的两重功能1 明视觉明亮条件下 锥体细胞起作用 能分辨物体的细节和颜色 2 暗视觉黑暗条件下 杆体细胞起作用 能分辨物体的大致轮廓 但分辨不出物体的细节和颜色 3 中间视觉介于明视觉和暗视觉之间的视觉 此时人的视觉功能最差 第四节颜色的基础知识 一 颜色的分类非彩色 由黑 白和各种深浅不同的灰色组成的系列 是一类只有明度而无色调和彩度的颜色 非彩色对可见光各波长都无明显的选择性反射和吸收 故又被称为 中性色 彩色 非彩色以外的各种颜色 所有彩色都对可见光内某一部分波长有较明显的吸收 二 颜色的特征1 明度 人眼对物体颜色明暗或深浅程度的感觉 是表示物体表面明亮程度的一种属性 发光体的亮度越高 其明度越高 非发光体表面的光反射率越高 其明度越大 2 色调 彩色彼此相互区分的特性 决定物体表面色调的因素 照明体光源的光谱组成 物体对光的吸收和反射特性 不同的观察者 3 饱和度 彩度 纯度 彩色的鲜艳程度或纯洁性 可见光中各种单色光的饱和度都是1 光谱色的饱和度取决于白光的掺入量 物体色的饱和度取决于该物体表面对反射光谱辐射的选择性 4 颜色三特征的关系明度取决于物体对光的反射率 色调取决于物体对光吸收的选择性 饱和度取决于物体对光反射的选择性 三 颜色立体用三维空间的纺锤体表示颜色的三个特性 颜色立体是为了便于理解颜色三特征相互关系的理想化模型 不能反应真实的色彩关系 四 颜色的混合在一种颜色中加入另一种颜色 以构成与原来颜色不同的颜色 1 色光混合 不同波长的光叠加后得到一种与原来色光完全不同的复色光 特点 混合光越多 明度越高 饱和度越低 2 色料混合 各种不同颜色的有色物质混合或叠加后得到与原来色料的颜色完全不同的混合物 实质 混合后的色料对可见光的选择吸收和反射 特点 色料混合物的明度与饱和度明显降低 色光三原色是色料三原色的补色 补色对色光 凡两色光混合后能得到白光 对色料 凡两色料混合后成为黑色 3 中性混合 基于人视觉生理特性所产生的视觉色彩混合 不改变有色物质本身的颜色特性 混色效果 在色调上与加法混合的规律相似 明度是相混各色的平均值 1 动态混合 色光的先后混合 各颜色处于动态时 不同波长的反射光迅速交替进入人眼 在极短时间内 0 1秒 进行连续刺激 从而使人产生一种新的颜色感觉 原因 视觉暂留现象 2 静态混合 并置各颜色处于静态时 当其距离或视网膜上的投影小到一定程度时 反射光同时进入人眼刺激视网膜上邻近部位的感色细胞 以致眼睛很难将其独立分辨 故在视觉中产生颜色混合 形体的透视缩减色彩的空间混合 第五节CIE标准色度学系统 现代色度学采用国际照明委员会 简称CIE 所规定的一套颜色测量原理 数据和计算方法 一 CIE193l标准色度观察者 在颜色匹配试验获得的平均等能光谱刺激的颜色匹配函数 数据的基础上 通过数学线形转换 推导出光谱颜色匹配函数 二 CIE193l标准色度观察者的缺点适用于1 4 视场的颜色测量