第4章颜色评价

1、44.1 显色性评价显色性评价 我们认为我们认为在白炽灯和日光光源下看到的颜色在白炽灯和日光光源下看到的颜色是物体的是物体的“真实真实”颜色颜色。人们在光源下所看到的。人们在光源下所看到的物体颜色与在白炽灯和日光下所看到的颜色是不物体颜色与在白炽灯和日光下所看到的颜色是不同的。同的。 ，在日光下观察一块花布，再把它拿到，在日光下观察一块花布，再把它拿到高压汞灯下观察，就会发现，某些颜色已变了色，高压汞灯下观察，就会发现，某些颜色已变了色，如粉色变成了紫色，蓝色变成了蓝紫色。因此，如粉色变成了紫色，蓝色变成了蓝紫色。因此，我们说，在高压汞灯下，物体失去了我们说，在高压汞灯下，物体失去了“真实真实

2、”颜颜色，或颜色有所失真。色，或颜色有所失真。4 按按CIE的规定，我们把普朗克辐射体作为低的规定，我们把普朗克辐射体作为低色温光源的参照标准，把标准照明体色温光源的参照标准，把标准照明体D作为高色作为高色温光源的参照标准，用以衡量在其它各种光源照温光源的参照标准，用以衡量在其它各种光源照明下的颜色效果。明下的颜色效果。光源的显色性：光源的显色性：指与参照标准下相比较，一个光指与参照标准下相比较，一个光源对物体颜色外貌所产生的效果。源对物体颜色外貌所产生的效果。光源的光谱功率分布决定了光源的显色性。光源的光谱功率分布决定了光源的显色性。 日光、白炽灯都是连续光谱，具有与白炽灯日光、白炽灯都是连

3、续光谱，具有与白炽灯和日光相似的连续光谱的光源均有较好的显色性。和日光相似的连续光谱的光源均有较好的显色性。4 光电英才网光电英才网 光电行业招聘求职首选网站光电行业招聘求职首选网站 找工作就上光电英才网找工作就上光电英才网 电电 话：话传传 真：真邮邮 箱：箱： 网网 站：站：http:/4三基色荧光灯三基色荧光灯 桑顿发现，用光谱桑顿发现，用光谱430 nm(蓝蓝)，540 nm(绿绿)，610 nm(红红)的辐射以适当的比例混合所产生的白的辐射以适当的比例混合所产生的白光，与连续光谱的日光或白炽灯具有同样优良的光，与连续光谱的日

4、光或白炽灯具有同样优良的显色性。显色性。 三基色荧光灯三基色荧光灯就是根据上述原理研制的光源，就是根据上述原理研制的光源，它不仅显色性好，而且光效高，是一种新型节能它不仅显色性好，而且光效高，是一种新型节能灯。灯。 实验发现：实验发现：在不连续光谱的光源中，含有在不连续光谱的光源中，含有500 nm 和和580 nm波长波长附近的光谱对颜色显现有不利附近的光谱对颜色显现有不利影响，一些颜色会失真，称为影响，一些颜色会失真，称为。另外，。另外，在在消除消除450 nm，540 nm，616 nm波长功率时波长功率时，显显色性明显下降色性明显下降。4三基色荧光灯光谱功率分布三基色荧光灯光谱功率分布

5、4 CIE规定规定14块测验用的标准颜色样品，块测验用的标准颜色样品，CIE规定用规定用普朗克辐射体普朗克辐射体或或标准照明体标准照明体D作为作为参照光参照光源源，并将其，并将其显色指数定为显色指数定为100； CIE规定以这些样品规定以这些样品在参照光源下和另一色在参照光源下和另一色温为温为3000 K 标准荧光灯下标准荧光灯下的颜色色差的颜色色差E为尺度，为尺度，约定约定标准荧光灯的显色指数为标准荧光灯的显色指数为50。 CIE根据在参照光源下和待测光源下颜色样根据在参照光源下和待测光源下颜色样品的色差，导出计算光源显色指数的公式。品的色差，导出计算光源显色指数的公式。 光源对某一颜色样品

6、的显色指数称为光源对某一颜色样品的显色指数称为特殊显特殊显色指数色指数Ri ，光源对特定，光源对特定8个颜色样品的平均显色个颜色样品的平均显色指数称为指数称为一般显色指数一般显色指数Ra。4 待测光源的待测光源的相关色温低于相关色温低于5000 K 时，参照时，参照照明体应是照明体应是普朗克辐射体普朗克辐射体的光谱功率分布，的光谱功率分布， 高于高于5000 K时应是不同时相日光的光谱功时应是不同时相日光的光谱功率分布率分布(标准照明体标准照明体D)。 待测光源待测光源( 色度坐标色度坐标 uk，vk )与参照照明体与参照照明体( 色度坐标色度坐标 ur，vr )之间的色度差为之间的色度差为C

7、 = (uk - ur ) 2 + (vk - vr )2 1/2 -所选用的参照照明体应与待测光源的色度相同所选用的参照照明体应与待测光源的色度相同或接近相同，它们的色度差或接近相同，它们的色度差C应小于应小于 5.410-3。4计算光源显色指数用的计算光源显色指数用的14块孟塞尔颜色样品块孟塞尔颜色样品 号数号数孟塞尔标号孟塞尔标号日光下的颜色日光下的颜色17.5R 64淡灰红色淡灰红色25Y 64暗灰黄色暗灰黄色35GY68饱和黄绿色饱和黄绿色42.5G 66中等黄绿色中等黄绿色510BG64淡蓝绿色淡蓝绿色65PB 6872.5P 684计算光源显色指数用的计算光源显色指数用的14块孟

8、塞尔颜色样品块孟塞尔颜色样品号数号数孟塞尔标号孟塞尔标号日光下的颜色日光下的颜色810P6894.5R 413105Y 810饱和黄色饱和黄色114.5G 58饱和绿色饱和绿色123PB 311135YR 84人的肤色人的肤色145GY 444 7.5R 640.000.200.400.600.801.00350 400 450 500 550 600 650 700 750波长反射率1号：号：淡灰红色淡灰红色4 5Y 640.000.200.400.600.801.00350400450500550600650700750波长反射率2号：号：暗灰黄色暗灰黄色4 5GY680.000.200.

9、400.600.801.00350400450500550600650700750波长反射率3号：号：饱和黄绿色饱和黄绿色4 2.5G 660.000.200.400.600.801.00350400450500550600650700750波长反射率4号：号：中等黄绿色中等黄绿色4 10BG640.000.200.400.600.801.00350400450500550600650700750波长反射率5号：号：淡蓝绿色淡蓝绿色4 5PB 680.000.200.400.600.801.00350400450500550600650700750波长反射率6号：号：4 2.5P 680.00

10、0.200.400.600.801.00350400450500550600650700750波长反射率7号：号：4 10P680.000.200.400.600.801.00350400450500550 600650700750波长反射率8号：号：4 4.5R 4130.000.200.400.600.801.00350400450500550600650700750波长反射率9号：号：4 5Y 8100.000.200.400.600.801.00350400450500550600650700750波长反射率10号：号：饱和黄色饱和黄色4 4.5G 580.000.200.400.60

11、0.801.00350400450500550600650700750波长反射率11号：号：饱和绿色饱和绿色4 3PB 3110.000.200.400.600.801.00350400450500550600650700750波长反射率12号：号：4 5YR 840.000.200.400.600.801.00350400450500550600650700750波长反射率13号：号：人的肤色人的肤色4 5GY 440.000.200.400.600.801.00350400450500550600650700750波长反射率14号：号：4 通过对待测光源的光谱辐射测量，计算待测通过对待测光

12、源的光谱辐射测量，计算待测光源的光源的 xk、yk 和和 uk、vk 色度坐标。然后算出在待色度坐标。然后算出在待测光源下测光源下14 块样品的块样品的 xk,I、yk,I 和和 uk,I、vk,I 色度坐色度坐标。对色度坐标应给出小数点后四位数。标。对色度坐标应给出小数点后四位数。 由于待测光源由于待测光源 k 和所选用的参照照明体和所选用的参照照明体 r 的的色度不完全相同，而使视觉在不同照明下受到颜色度不完全相同，而使视觉在不同照明下受到颜色适应的影响。为了处理两种照明下的色适应，色适应的影响。为了处理两种照明下的色适应，必须将待测光源的色度坐标必须将待测光源的色度坐标 uk，vk调整为

13、参照照调整为参照照明体的色度坐标明体的色度坐标 ur、vr，即，即 uk = ur ，vk = vr ，这时各颜色样品这时各颜色样品i的色度坐标的色度坐标 uk,i，vk,i也要作相应也要作相应的调整，成为的调整，成为 uk,i、vk,i。这种色度坐标的调整叫。这种色度坐标的调整叫做做适应性色位移适应性色位移。4适应性色位移适应性色位移用以下系数关系式进行转换：用以下系数关系式进行转换： d/ddc/cc481. 1518.16d/dd4c/cc404. 0872.10u kri ,kkri ,kkri ,kkri ,ki ,k d/ddc/cc481. 1518.16520. 5v kri

14、,kkri ,ki ,k式中各式中各c、d由下式计算：由下式计算： c = （4 u 10v）/ v， d =（1.708 v + 0.404 1.481u）/ v上两式中下标上两式中下标“r”代表参照照明体；代表参照照明体；“k”代表待代表待测光源；测光源；“k,i”代表待测光源照明下第代表待测光源照明下第i种标准样种标准样品。在计算显色指数时，就用调整后的色度坐标品。在计算显色指数时，就用调整后的色度坐标计算。计算。 4 CIE规定用规定用CIE l964色差公式计算在待测光源色差公式计算在待测光源k 和参照照明体和参照照明体r 照明下同一颜色样品照明下同一颜色样品i 的色差。的色差。CI

15、E l964 颜色空间坐标：颜色空间坐标： ），（），（），（），（，ki ,k*i ,k*i ,kri , r*i , r*i , rki ,k*i ,k*i ,kri , r*i , r*i , r3/1i ,k*i ,k3/1i , r*i , rvvW13VvvW13V uuW13UuuW13U 17)Y(25W17)Y(25W 式中式中uk = ur ，vk = vr 。 2*i ,k*i , r2*i ,k*i , r2*i ,k*i , ri)VV()UU()WW(E4特殊显色指数特殊显色指数：Ri = 100 - 4.6 Ei一般显色指数一般显色指数：Ra = ( Ri ) /

16、 8 ( i = 1, 2 , 8 ) 由于一般显色指数由于一般显色指数 Ra 是是 8 个颜色样品个颜色样品 Ri 的平的平均值，所以即使两个光源有完全相同的均值，所以即使两个光源有完全相同的 Ra，两光，两光源下同一颜色样品的源下同一颜色样品的 Ri 之间也可能有较大差别。之间也可能有较大差别。只有当两个光源的只有当两个光源的Ra都接近都接近100 时，两光源下颜时，两光源下颜色样品的色样品的 Ri 差别才可能很小。差别才可能很小。4 CIE光源显色指数光源显色指数是基于颜色样品的是基于颜色样品的色差矢量色差矢量长度长度的比较，即基于样品的色位移量的比较。应的比较，即基于样品的色位移量的比

17、较。应承认色位移的方向也是重要的，但承认色位移的方向也是重要的，但CIE显色指数显色指数不包括色位移方向不包括色位移方向的度量。的度量。 基于上述原因，即使两个具有相同基于上述原因，即使两个具有相同 Ri 的光源，的光源，如颜色样品如颜色样品i 的色位移方向不同，这一样品的颜色的色位移方向不同，这一样品的颜色在视觉上也不会相同。同理，在两个具有相同在视觉上也不会相同。同理，在两个具有相同Ra的灯下观察颜色，也不保证它们有同样的颜色视的灯下观察颜色，也不保证它们有同样的颜色视觉效果。因此，在要求精确辨别颜色的实践中应觉效果。因此，在要求精确辨别颜色的实践中应该注意到，该注意到，虽然不同的光源可能

18、具有相同的特殊虽然不同的光源可能具有相同的特殊显色指数或一般显色指数，但这并不表明各种灯显色指数或一般显色指数，但这并不表明各种灯之间可以互相代替使用之间可以互相代替使用。4 CIE第第13号颜色样品是欧美妇女的面部号颜色样品是欧美妇女的面部皮肤色，人眼对肤色特别敏感，稍有失真便皮肤色，人眼对肤色特别敏感，稍有失真便能察觉出来，而使人物的形象受到歪曲。我能察觉出来，而使人物的形象受到歪曲。我们应在显色指数的计算中补充中国人的面部们应在显色指数的计算中补充中国人的面部肤色样品。肤色样品。 7、常用光源的一般显色指数、常用光源的一般显色指数 光源显色性的质量分类光源显色性的质量分类 Ra100 7

19、575 5050以下以下质量分类质量分类优优一般一般劣劣4光源名称光源名称CIE色度坐标色度坐标TC (K)Raxyuv白炽灯白炽灯0.4470.4080.2550.350290995100碘钨灯碘钨灯0.4580.4110.2610.351270095100溴钨灯溴钨灯0.4090.3940.2370.342340095100荧光灯荧光灯0.3100.3390.1920.31566007080外镇高压汞灯外镇高压汞灯0.3340.4120.1840.34055003040内镇高压汞灯内镇高压汞灯0.3780.4340.2030.34944003040镝灯镝灯0.3690.3670.2220.

20、33043008595高压钠灯高压钠灯0.5160.3890.3110.352190020254同色同谱色同色同谱色：两个物体具有完全相同的光谱分布：两个物体具有完全相同的光谱分布曲线。曲线。同色异谱色同色异谱色：对于特定标准观察者和特定照明体，：对于特定标准观察者和特定照明体，具有不同光谱分布而有相同三刺具有不同光谱分布而有相同三刺激值的颜色。激值的颜色。 一对同色异谱颜色应满足以下条件：一对同色异谱颜色应满足以下条件： d)(x)(d)(x)(X )2() 1 ( d)(y)(d)(y)(Y )2() 1 ( d)(z)(d)(z)(Z )2()1 (41、改变观察者、改变观察者42、改变

21、照明体、改变照明体4定性描述定性描述：如果样品间的光谱反射率因数曲线形：如果样品间的光谱反射率因数曲线形状很不同、交叉点很少，那么同色异谱的程度就状很不同、交叉点很少，那么同色异谱的程度就高；相反，样品间的光谱反射率因数曲线形状相高；相反，样品间的光谱反射率因数曲线形状相似，或交叉点很多，就表明同色异谱程度低。似，或交叉点很多，就表明同色异谱程度低。1、CIE“照明体同色异谱指数照明体同色异谱指数” 对于特定参照照明体和观察者具有相同的三对于特定参照照明体和观察者具有相同的三刺激值的两个同色异谱样品，用具有不同相对光刺激值的两个同色异谱样品，用具有不同相对光谱功率分布的测试照明体所造成的两样品

22、间的色谱功率分布的测试照明体所造成的两样品间的色差差( E)作为照明体同色异谱指数作为照明体同色异谱指数Mi 。 CIE推荐：参照照明体：推荐：参照照明体：CIE标准照明体标准照明体D65 测试照明体：测试照明体：A、 F1、F2、F34F1050100150200250300350 400450 500550 600650 700750 800波长相对功率4F2050100150200250300350400450500550 600650700750800波长相对功率4F3050100150200250300350400 450500550 600650700 750800波长相对功率4三

23、种颜色样品，其光谱反射率因数曲线分三种颜色样品，其光谱反射率因数曲线分别为别为 (0)( )、 (1)( )、 (2)( )，它们对于，它们对于CIE标准标准照明体照明体D65和和CIE 1931标准观察者是同色异谱刺激，标准观察者是同色异谱刺激，有相同的三刺激值。有相同的三刺激值。0.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.00380480580680780波长 ( nm)反射率 ( % )标样0样品1样品24样品样品 D65AF1F2F30 xo0.46910.56800.55770.51840.4691yo0.36430.38470.38

24、760.38700.3677Yo33.0040.2539.7236.8533.081x10.46910.56830.56290.52310.4741y10.36430.38100.38470.38560.3699Y133.0040.2339.3636.5532.762x20.46910.55920.54540.51350.4685y20.36430.39410.39890.39260.3675Y233.0040.3640.3337.8833.28 EO,10.00.2 EO,20.02.142、观察者同色异谱指数、观察者同色异谱指数 照明体同色异谱指数照

25、明体同色异谱指数 (0，1)(0，2)MA2.711.2MF14.713.8MF23.35.1MF30.22.1同色异谱同色异谱D65观察者同色异谱指数观察者同色异谱指数 M2M101, 00.91.12, 01.41.943、光谱模糊匹配评价同色异谱程度、光谱模糊匹配评价同色异谱程度一百多年前，杨和赫姆霍尔兹设想在人眼的一百多年前，杨和赫姆霍尔兹设想在人眼的视网膜中存在着视网膜中存在着“红红”、“绿绿”、“蓝蓝”三三种感色纤维，种感色纤维，60 年代，生理学家证实了它们年代，生理学家证实了它们的存在的存在 6.1ZZ6.11V 6.1YY6.11V 6.1XX6.11V 31oz31oy31

26、ox其中感绿、感红、其中感绿、感红、感蓝视锥细胞对光感蓝视锥细胞对光刺激的视觉响应可刺激的视觉响应可采纳采纳韦斯泽斯基的韦斯泽斯基的立方根函数立方根函数40.001.002.003.004.005.00380460540620700波长w4w4(D65)w4(A)w4(F1)w4(F2)w4(F3)w4) () () () (w3131314iiiizyxk 照明工程学报，照明工程学报，2000，11(3):204模糊集模糊集模糊子集模糊子集隶属函数隶属函数niRRnRRd1i1i221) () (1),(31314 评价在给定观察者下同色异谱程度评价在给定观察者下同色异谱程度)()()()(

27、313131zyxkniRRnRRd1i1i2i21ob) () () (1),(31314 评价在给定照明体下同色异谱程度评价在给定照明体下同色异谱程度niRRSnRRd1i1i2i21ill) () () (1),(31314 样品样品1与样品与样品0的平均的平均Hamming 距离为距离为0.039， 样品样品2与样品与样品0的平均的平均Hamming 距离为距离为0.065。0.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.00380480580680780波长 ( nm)反射率 ( % )标样0样品1样品24 给定观察者下同色异谱程度的评价

28、给定观察者下同色异谱程度的评价0.0432, 0 11.2 13.8 5.10.2 0.0494 给定照明体下同色异谱程度的评价给定照明体下同色异谱程度的评价表表2、模糊评价与观察者同色异谱指数比较、模糊评价与观察者同色异谱指数比较 同色异谱同色异谱 D65观察者同色异谱指数观察者同色异谱指数 模糊评价模糊评价 (照明体照明体D65) M2 M1 01, 0 0.9 1.1 0.0392, 0 1.4 1.9 0.064 可见，样品可见，样品2与样品与样品0的异谱程度大于样品的异谱程度大于样品1与样品与样品0的异谱程度。此结果与用的异谱程度。此结果与用“观察者同色观察者同色异谱指数异谱指数”评

29、价上述三种颜色样品的异谱程度评价上述三种颜色样品的异谱程度结果相一致。结果相一致。44曲线曲线l与曲线与曲线2为明度上的差异，而色调和饱和度为明度上的差异，而色调和饱和度仍大致相同；曲线仍大致相同；曲线2和和3是具有同色异谱差异样品。是具有同色异谱差异样品。 4 由于两个颜色在参照照明体下不是完全匹配，由于两个颜色在参照照明体下不是完全匹配，计算两样品照明体同色异谱指数必须进行校正。计算两样品照明体同色异谱指数必须进行校正。 1、相加校正、相加校正在参照照明体下：在参照照明体下：X1X2，Y1Y2 ，Z1Z2，则则 X = X1 X2， Y = Y1 Y2， X = Z1 Z2。对样品对样品2

30、的新三刺激值作如下相加校正：的新三刺激值作如下相加校正：X2”= X2+ X，Y2”= Y2+ Y ，Z2”= Z2+ Z；其中其中X2、Y2、Z2为样品为样品2在测试照明体下的新在测试照明体下的新三刺激值。然后用三刺激值。然后用X2”、Y2”、Z2”与样品与样品1在测试在测试照明体下的新三刺激值照明体下的新三刺激值X1、Y1、Z1计算色差计算色差 E，最后用最后用 E作为两个样品在参照照明体下的同色异作为两个样品在参照照明体下的同色异谱程度的度量。谱程度的度量。4 2、相乘校正、相乘校正先计算：先计算：fX = X1 / X2，fY = Y1 / Y2，fZ = Z1 / Z2 校正样品校正

31、样品2的三刺激值：的三刺激值： X2” = fX X2， Y2” = fY Y2， Z2” = fZ Z2。 用用X2”、Y2”、Z2”与样品与样品1的的X1、Y1、Z1计计算色差算色差 E，最后用，最后用 E作为两个样品在参照照明作为两个样品在参照照明体下的同色异谱程度的度量。体下的同色异谱程度的度量。43、修正方法的比较与选择、修正方法的比较与选择 CIE推荐中规定可以任选一种修正方法，推荐中规定可以任选一种修正方法，： 当色样与标准原样色差较小时，乘法与加法当色样与标准原样色差较小时，乘法与加法修正相差不大；修正相差不大； 当色样与标准样原色差较大时，乘法修正与当色样与标准样原色差较大时

32、，乘法修正与加法修正相差较大。加法修正相差较大。 当原色差较大时，特别是当当原色差较大时，特别是当Z值相差较大时，值相差较大时，尤其不宜采用加法修正。可能是基于此，在尤其不宜采用加法修正。可能是基于此，在我国我国的国家标准中规定采用乘法修正的国家标准中规定采用乘法修正。4 “白白”具有很高的光反射比具有很高的光反射比(高明度高明度)和很低和很低的色饱和度的色饱和度(低彩度低彩度)的颜色属性的颜色属性。 对大多数色视觉正常的观察者来讲，可以将对大多数色视觉正常的观察者来讲，可以将一定范围内的光反射比，色饱和度和主波长不同一定范围内的光反射比，色饱和度和主波长不同的白色，的白色，根据根据“白的程度

33、白的程度”排列成一维的白色序排列成一维的白色序列列。但是由于人们生活的地理位置的不同，民族。但是由于人们生活的地理位置的不同，民族的差异，社会的历史进程和文化发展的不同，以的差异，社会的历史进程和文化发展的不同，以及观察者、观察环境、观察时间的不同，造成人及观察者、观察环境、观察时间的不同，造成人们对白色的不同的喜爱性，这些复杂的心理因素们对白色的不同的喜爱性，这些复杂的心理因素都直接影响对白度的目视判断。由于喜爱白的不都直接影响对白度的目视判断。由于喜爱白的不定型性，因此定型性，因此色表面的白度亦就不成其固定属性色表面的白度亦就不成其固定属性。 41、ISO白度白度 该标准采用以下定义：该标

34、准采用以下定义： (1)反射因数反射因数R：物体的反射光与相同条件下完：物体的反射光与相同条件下完全漫反射物的反射光之百分比。全漫反射物的反射光之百分比。 (2)内在反射因数内在反射因数R：物质在其厚度足以使它不：物质在其厚度足以使它不透明时的反射值。透明时的反射值。 (3)蓝光漫反射因数蓝光漫反射因数(ISO白度白度)：用具有：用具有ISO2469所规定特性的反射计在有效波长所规定特性的反射计在有效波长457nm条件下测条件下测定的内在反射因数。在仪器部分规定滤色片与基定的内在反射因数。在仪器部分规定滤色片与基准仪器的光谱特性结合，提供有效波长准仪器的光谱特性结合，提供有效波长4570.5

35、nm，半宽度，半宽度44 nm。 ISO白度公式：白度公式：WISO = R4574 根据根据ISO建议的关于三刺激反射率因数建议的关于三刺激反射率因数RX、RY、RZ的概念和定义：的概念和定义：RX、RY、RZ是由具有是由具有CIE1931或或CIE1964标准色度系统规定的几何和标准色度系统规定的几何和光谱特性的反射计所测得的反射率因数。在光谱特性的反射计所测得的反射率因数。在45/0的条件下的的条件下的RX、RY、RZ称为双定向三刺激反射称为双定向三刺激反射率因数。率因数。 这样美国这样美国TAPPI和我国造纸、塑料等行业所使和我国造纸、塑料等行业所使用的所谓用的所谓Z白度白度WTAPP

36、I表达式可表示为：表达式可表示为： WTAPPI = B = RZ = Z / c 常用的坦伯式可表达为：常用的坦伯式可表达为： D65、10o WTAPPI = Z / 1.0733 = 0.9317 Z C、 2o WTAPPI = Z / 1.1822 = 0. 8459 Z4 CIE1931 abcA1.04470.05390.3558D550.80610.15040.9209D650.77010.18041.0889D750.74460.20471.2256C0.78320.19751.18224 CIE1964 abcA1.05710.05440.3520D550.80780.15

37、020.9098D650.76830.17981.0733D750.74050.20381.2073C0.77720.19571.161442、利用、利用2或或3个光谱区的光反射率的白度公式个光谱区的光反射率的白度公式目前这类白度公式是采用目前这类白度公式是采用RX、RY、RZ制公式制公式。X、Y、Z 与与 RX、RY、RZ有下列关系：有下列关系：X = a RX + b RZ ， Y = RY ，Z = c RZ 若已知校准白度计的传递标准或工作标准白板若已知校准白度计的传递标准或工作标准白板的的 X、Y、Z 则计算则计算 RX、RY、RZ的公式为：的公式为： RX = X / a b Z

38、/ a c RY = Y RZ = Z / c这类白度公式的一般表达式为：这类白度公式的一般表达式为：W = RX + RY + RZ （ + + = 1） 4作作 者者白度公式白度公式克劳斯克劳斯W = RZ + RY - RX斯蒂芬森斯蒂芬森W = 2 RZ - RX陶伯陶伯W = 4 RZ 3 Ry伯格伯格W = 3 RZ + RY - 3 RX43、均匀颜色空间的白度公式、均匀颜色空间的白度公式在在 Lab 均匀颜色空间建立后，美国又发展了以下均匀颜色空间建立后，美国又发展了以下式为一般表达式的白度公式：式为一般表达式的白度公式：W = L + b + a作作 者者白度公式白度公式亨特

39、亨特W = L 3 bW = 100 (100 - L)2 + a2 + b2 12斯坦斯拜斯坦斯拜W = L 3 b + 3 a44、CIE白度评价及白度公式白度评价及白度公式CIE TC-1.3对白度测量的规范取得如下的约定对白度测量的规范取得如下的约定： (1) 应使用同样的标准光源应使用同样的标准光源(或照明体或照明体)来进行视觉的及来进行视觉的及仪器的白度测量。并推荐用仪器的白度测量。并推荐用D65光源为近似的光源为近似的CIE标准光标准光源。源。 (2) 与（与（1）不一致的条件下得到的实验数据不能用于）不一致的条件下得到的实验数据不能用于确立或检验白度公式。确立或检验白度公式。

40、(3) 推荐使用白度推荐使用白度W = 100的完全反射漫射体的完全反射漫射体(PRD)作作为白度公式的参照标准，确立或检验白度公式都必须使为白度公式的参照标准，确立或检验白度公式都必须使得得PRD的白度值等于的白度值等于100。 根据以上推荐，任何白色物体的白度是表示它对于根据以上推荐，任何白色物体的白度是表示它对于完全反射漫射体白色程度的相对值。完全反射漫射体白色程度的相对值。4CIE标准照明体标准照明体D65 CIE1931标准色度观察者标准色度观察者 白度：白度：W = Y + 800 (xn - x) + 1700 (yn - y) 色泽：色泽：TW = 1000 (xn x) -

41、650 (yn y) CIE1964补充标准色度观察者补充标准色度观察者 W10 = Y10 + 800 (xn10 x10) + 1700 (yn10 y10) TW10 = 900 (xn10 x10) - 650 (yn10 y10) 式中：式中：Y是样品的亮度，是样品的亮度， x、y是样品的色度坐标，是样品的色度坐标， xn、yn 是完全反射漫射体的色度坐标。是完全反射漫射体的色度坐标。4(1) W 或或W10的值愈高，则表示白度较大。的值愈高，则表示白度较大。TW 或或 TW10 的值为正且较大时，则绿度愈大；的值为正且较大时，则绿度愈大；若若 TW 或或TW10 的值愈偏向负，则红

42、度愈大。的值愈偏向负，则红度愈大。 对完全反射漫射体，则对完全反射漫射体，则 W = W10 = 100，TW = TW10 = 0。(2) 白度公式对于带明显颜色的样品是无意义的。白度公式对于带明显颜色的样品是无意义的。它们所适用的样品其它们所适用的样品其W或或W10及及TW或或TW10的值应的值应在如下的权限范围之内：在如下的权限范围之内：40 W （5Y - 280） （- 3 Tw 3 ） 40 W10 （5Y10 - 280） （- 3 Tw10 3 ）4(3) 色泽公式是以实验结果为基础的。即等色泽色泽公式是以实验结果为基础的。即等色泽线在线在x、y或或x10、y10色度图上与色度

43、图上与466 nm主波长线主波长线近似平行。近似平行。(4) 相等的相等的W或或W10的差通常并不代表等知觉差，的差通常并不代表等知觉差，相等的相等的TW 或或TW10的差通常亦不代表白色内所带的差通常亦不代表白色内所带绿度或红度的等知觉差。绿度或红度的等知觉差。 白度和色泽的测量与知觉间的相关一致性需要白度和色泽的测量与知觉间的相关一致性需要更复杂的公式予以表达，只不过目前的有关知识更复杂的公式予以表达，只不过目前的有关知识尚无足以准确地建立这种公式。尚无足以准确地建立这种公式。45、CIE白度评价的改进白度评价的改进 我国于我国于1987年也采用该年也采用该CIE评价公式制定了评价公式制定

44、了纺织品白度的仪器评定方法纺织品白度的仪器评定方法。研究表明：研究表明：运用运用CIE推荐白度公式推荐白度公式W10测量某些白色纺织品测量某些白色纺织品(例如棉、毛织物试样例如棉、毛织物试样)时白度值小于时白度值小于40，甚至出，甚至出现负值，超出它的适用范围；现负值，超出它的适用范围；CIE推荐白度公式测量结果与目视统计顺序仍存推荐白度公式测量结果与目视统计顺序仍存在一定的不一致性；在一定的不一致性；白度测量结果相对目视梯度不均匀等问题。白度测量结果相对目视梯度不均匀等问题。4CIE推荐白度公式存在问题的原因：推荐白度公式存在问题的原因：(a) 对于任何光谱中性的白度样品，其白度对于任何光谱

45、中性的白度样品，其白度W10都都等于三刺激值等于三刺激值Y10，即，即W10 = Y10。显然公式给。显然公式给出的白度值相对于目视知觉来说是不均匀的，出的白度值相对于目视知觉来说是不均匀的，即相等的白度差并不代表白度的相等的知觉即相等的白度差并不代表白度的相等的知觉差，白度数值等梯度并非对应知觉的等梯度；差，白度数值等梯度并非对应知觉的等梯度；反之亦然。其原因是甘茨在推导公式中假定反之亦然。其原因是甘茨在推导公式中假定 W10/ Y10 = 1，这显然不妥。，这显然不妥。(b)甘茨在研究过程中采用甘茨在研究过程中采用x、y非均匀色度图上的非均匀色度图上的等距离差来表示色饱和度和色泽差，显然存

46、等距离差来表示色饱和度和色泽差，显然存在较大的误差，这可能是其测量结果与目视在较大的误差，这可能是其测量结果与目视顺序不一致的重要原因之一。也可能是顺序不一致的重要原因之一。也可能是CIE推荐白度公式适用范围被限制过小的原因。推荐白度公式适用范围被限制过小的原因。4 采用采用CIE l976 u、v均匀色度图，以甘茨的研均匀色度图，以甘茨的研究结果为基础：究结果为基础：(a)色品相同的白色样品，三刺激值色品相同的白色样品，三刺激值Y10越大看起越大看起来越白，在较宽的范围内白度与明度来越白，在较宽的范围内白度与明度(L)成正比，成正比，即即 W/ L = 1。(b)明度相同的白色样品，由无彩色

47、点向蓝方向的明度相同的白色样品，由无彩色点向蓝方向的距离距离S越大，看起来越白；向黄方向的距离越大越大，看起来越白；向黄方向的距离越大看起来越不白。在同色泽情况下，色度图上的距看起来越不白。在同色泽情况下，色度图上的距离离S随白度的变化关系是近似均匀的，即有近似随白度的变化关系是近似均匀的，即有近似公式：公式： W/ S = 常数。常数。4 (c)色泽色泽T相同的情况下，色饱和度增量相同的情况下，色饱和度增量SH小，小，但明度增量但明度增量L大的白色样品，与大的白色样品，与L小、但小、但SH大的白色样品，看起来同样白。于是等色大的白色样品，看起来同样白。于是等色泽的白度的斜率可表示为泽的白度的

48、斜率可表示为 =L /S = ( W/ S) / ( W/ L) 。(d)关于色泽的影响是很难定量表示的，但是在白关于色泽的影响是很难定量表示的，但是在白色附近很小范围内，色泽对白度的影响可看作色附近很小范围内，色泽对白度的影响可看作为常数，即为常数，即 W/ T = 0。色饱和度。色饱和度S是针对合适是针对合适的主波长的主波长 d线，色泽线，色泽T垂直于垂直于 d 线。线。 4ou10v10T d 线线等白度线等白度线N (un,10 , vn,10 ) SA(u10,v10)ou10v10T d 线线等白度线等白度线N (un,10 , vn,10 ) SA(u10,v10)4白度增量近似

49、表达式：白度增量近似表达式：SL ST/WS/WLLWTTWSSWLLWW 设白色试样设白色试样A的明度为的明度为L，色饱和度为，色饱和度为S，白，白度为度为W，则与完全漫射体，则与完全漫射体N的白度差为的白度差为 W 100 = L 100 + S，整理得：整理得：W = L + S )sin(sin)vv()sin(sin)uu(S 1010,n1010,n4W = L + S其中其中 = /2 + + ， L = L* = 116 (Y10 / Yn,10)1/3 16。代入上式可得下式：代入上式可得下式：cos)cos()sin(sinpcos)sin()sin(cosq)vv(q)u

50、u(pLW1010,n1010,n* )sin(sin)vv()sin(sin)uu(S 1010,n1010,n4 甘茨等人的研究结果主波长甘茨等人的研究结果主波长 d 为为464.7 nm，对于该主波长，对于该主波长，D65照明体，可求得照明体，可求得 为为78.63。如果喜爱如果喜爱“中性中性”蓝色白，即喜爱角蓝色白，即喜爱角 取为取为0。 根据根据p和和q表达式，计算得表达式，计算得 p = 0.1971，q = 0.9804。等白度斜率等白度斜率 是通过是通过W10在在Y、x、y色空间的表达色空间的表达直接转换为在直接转换为在L、S、T色空间的表达。然后通过色空间的表达。然后通过偏微

51、分计算推算出在完全漫射体处的偏微分计算推算出在完全漫射体处的 值为值为1320。则可导出在则可导出在CIE1976均匀色度空间中爱好无彩色均匀色度空间中爱好无彩色中性白的白度公式：中性白的白度公式：)vv(1294)uu(260LW1010,n1010,n*H4棉织物棉织物W10WH目视顺序目视顺序171.5090.921212.3766.82232.6463.16340.45 62.634毛织物毛织物W10WH目视顺序目视顺序119.50 66.8512-9.5656.2223-12.0154.6934 对于光谱中性的白度试样，其白度值对于光谱中性的白度试样，其白度值WH = L*，它使白度

52、值趋向均匀，从而改变白度测量，它使白度值趋向均匀，从而改变白度测量与与“白白”这种知觉属性之间的相关一致性。这种知觉属性之间的相关一致性。 显然，至少对光谱中性的白度值是如此，因显然，至少对光谱中性的白度值是如此，因此此WH白度公式克服了白度公式克服了CIE推荐白度公式对于光推荐白度公式对于光谱中性白色试样的白度值相对于目视知觉来说谱中性白色试样的白度值相对于目视知觉来说不均匀的不足。不均匀的不足。 通过对爱好无彩色中性白的白度公式通过对爱好无彩色中性白的白度公式WH的的理论和实验结果的分析，理论和实验结果的分析，表明它在视觉相关性，表明它在视觉相关性，均匀性及适用性等方面明显优于均匀性及适用

53、性等方面明显优于CIE推荐白度推荐白度公式。公式。4 CIE色泽评价公式是由甘茨等人通过对纸和纺色泽评价公式是由甘茨等人通过对纸和纺织品试样的大量测试和目视评价的回归分析导出织品试样的大量测试和目视评价的回归分析导出的。同样，由于的。同样，由于CIE推荐的色泽公式推荐的色泽公式TW采用（采用（x，y）非均匀色度空间的等距离差表示色泽差，因）非均匀色度空间的等距离差表示色泽差，因此相等的此相等的TW值并不代表在所带绿度或红度的等知值并不代表在所带绿度或红度的等知觉差，即色泽均匀性较差。同时，觉差，即色泽均匀性较差。同时，CIE推荐的色推荐的色泽公式仅对偏红偏绿色泽进行评价而忽视偏黄偏泽公式仅对偏

54、红偏绿色泽进行评价而忽视偏黄偏蓝的色泽差异。实际上，当两个相同色泽蓝的色泽差异。实际上，当两个相同色泽TW值的值的等白度白色试样，其色泽还是可能有差异的，即等白度白色试样，其色泽还是可能有差异的，即偏黄或偏蓝程度有所差异。偏黄或偏蓝程度有所差异。4 作者根据颜色理论提出了白色试样的二元色作者根据颜色理论提出了白色试样的二元色泽评价公式，即黄度公式和绿度公式，并从理论泽评价公式，即黄度公式和绿度公式，并从理论上明确了色泽评价经验公式上明确了色泽评价经验公式TW和黄度评价的色度和黄度评价的色度学含义。学含义。ou10v10YB 轴轴N(un10,vn10) SP(u10,v10)TGR 轴轴ou1

55、0v10YB 轴轴N(un10,vn10) SP(u10,v10)TGR 轴轴4设白色试样设白色试样P的色度坐标为的色度坐标为u10、v10， S为线段为线段PN在在YB轴上的投射分量，轴上的投射分量， H为线段为线段PN在在GR轴轴上的投射分量。上的投射分量。定义：定义：黄度黄度 YI = KS (K为常数为常数)； YI 0 ，表征白色试样，表征白色试样P含含黄量黄量； YI 0 ，表征白色试样，表征白色试样P含含绿量绿量； GI 5Y10 275 的荧光增白样品，其白度评的荧光增白样品，其白度评价未定义，价未定义，WH 评价同样也受到限制。评价同样也受到限制。 Hiroko Uchida

56、 考虑色泽度、兴奋纯度对白度考虑色泽度、兴奋纯度对白度的影响，在的影响，在CIE-XYZ色空间修正了色空间修正了CIE白度公式，白度公式，提出了一个新白度公式。该公式的白度评价适用提出了一个新白度公式。该公式的白度评价适用范围得到充分扩展，但由于仍采用范围得到充分扩展，但由于仍采用CIE-XYZ色空色空间，其均匀性并未得到根本改善。另外，荧光增间，其均匀性并未得到根本改善。另外，荧光增白样品白度的量值也有待商榷。白样品白度的量值也有待商榷。4 作者根据作者根据 Hiroko Uchida 的研究结果，建立了的研究结果，建立了CIELUV均匀色空间中的新白度公式均匀色空间中的新白度公式W u v

57、 ：当当 40 WH 3.37 L*10 - 185.35 时，时， W u v = P u v - 2 (T u v ) 2式中式中P u v = 3.37 L*10 - 185.35 - 260 0.1902 + 0.0003537（100 L*10 ）- u10 + 1294 0.4311 +0.00176（100 - L*10 ）- v10 ； T u v = 1294( un , 10 - u10 ) 260( vn , 10 - v10 )4 色牢度视觉评价是用两种样卡即灰色样卡和色牢度视觉评价是用两种样卡即灰色样卡和沾色样卡来评价它们之间差异的等级。沾色样卡来评价它们之间差异的等

58、级。 我国国家标准我国国家标准GB 250-84评定变色用灰色评定变色用灰色样卡样卡等同于等同于ISO 105A 02-1978纺织品纺织品-色色牢度试验牢度试验-评定变色用灰色样卡评定变色用灰色样卡；我国国家标；我国国家标准准GB 251-84评定沾色用灰色样卡评定沾色用灰色样卡等同于等同于ISO 105A 03-1978纺织品纺织品-色牢度试验色牢度试验-评定评定沾色用灰色样卡沾色用灰色样卡.4样卡样卡L* 参考值参考值等级等级 E(CIELAB)容差容差灰色灰色样卡样卡39.642.8500.2450.8 0.241.7 0.3342.5 0.3533.4 0.4234.8 0.526.

59、8 0.6129.6 0.7113.6 1.04样卡样卡L* 参考值参考值等级等级 E(CIELAB)容差容差沾色沾色样卡样卡93.9500.2452.3 0.344.5 0.3346.8 0.439.0 0.52312.8 0.7218.1 l.01225.6 1.5136.2 2.04 在用灰卡评定牢度试验中的色差时，视觉的色在用灰卡评定牢度试验中的色差时，视觉的色差与灰卡上本身的色差并不能划等号差与灰卡上本身的色差并不能划等号，例一试样，例一试样按按3.4 CIELAB色差转换到灰色样卡等级色差转换到灰色样卡等级3，由于，由于CIELAB色空间的非均匀性，所以有严重的误差。色空间的非均匀

60、性，所以有严重的误差。 目光鉴定色差常借灰色样卡校正目光，目的是目光鉴定色差常借灰色样卡校正目光，目的是使各人能对同一样品得出相接近的结果，尽管如使各人能对同一样品得出相接近的结果，尽管如此鉴定结果仍将因人而异。此鉴定结果仍将因人而异。 英国研究表明个人重现性约英国研究表明个人重现性约93 ，多人一致，多人一致性约性约83 ， 日本研究表明具有一年以上观察经验，年龄在日本研究表明具有一年以上观察经验，年龄在3040岁的男性其平均误差最小。岁的男性其平均误差最小。4 灰色样卡本身的级差虽由仪器色差控制，灰色样卡本身的级差虽由仪器色差控制，但因它在人们鉴定样品色差时只能起参考作但因它在人们鉴定样品