白光和单色光对11种色标的绝对认识结构的比较

白光和单色光对11种色标的绝对认识结构的比较

染色的对比和确定颜色编码广泛应用于人类的通信中。颜色在辨认的速度、距离、精确性方面都有其优点。关于颜色编码的数量,不同研究者有不同的建议。有人提出5-8种,9种、10种,也有人认为颜色编码的最大范围可达15和24种。颜色编码的范围和效果与照明光的性质、强度以及编码颜色的特点等因素有密切关系。色光的显色效果一般不如白光。而白光又有色表的差别。白光的色表,往往用色温表示。一个白炽灯光源,当供以不同的丝流时,光色就会显示出不同程度的变化。供电不足,就成为低色温白光,看起来接近橙红色,若超额供电,就成高色温白光。色温超过3000°K就呈蓝-白色。这表明色温不同的白炽光,光谱能量分布上有一定差别。光源光谱能量的差别会影响它的显色性。因此在不同色温的白光下,辨认颜色的效果也会有所差异。照明亮度也会对颜色的辨认效果发生影响。过去有关颜色编码问题的结果,往往是在中等亮度的照明条件下得到的。在本研究中,我们对低亮度的四种色温的白光和四种单色光共八种照明的绝对辨色效果作了实验比较。反射系数控制色标的测定和程序1.色标的选择目前国内尚无统一的颜色标准。我们从上海伟康洗染工场的涤纶DSP型彩色灯光片中,选择了9种彩色涤纶片,加上黑、白两色,做成实验用的11种色标。每种色标背面衬以白纸。在属A光源的全反射反映灯照射下,测得11种色标的色度坐标值见表1。色标直径10毫米,实验时分别呈现在黑、白两种背景上。在黑背上不呈示黑标,在白背景上不呈示白标。2.照明四种单色光由全反射反映灯透过带宽为10nm的干涉滤光片产生,其主波长分别为:红光(630nm)、橙光(599nm)、黄光(570nm)、绿光(547nm)。四种色温的白光由250W全反射反映灯通过改变光源电流来控制。其色温与色度坐标值如下:照明光在色标呈示板上的投射面积为80平方厘米。照明光强度在反射系数为0.84的白色.投射板上色标呈示位置测得的亮度为3尼特。本实验中的亮度、色温、色度均用美国UBD。亮度计测定。3.被试12名,是18-30岁的男女青年,初中以上文化程度,左、右眼视力均为1.5。无色觉异常。4.实验程序每位被试在正式实验前作如下练习:1.在室内自然光下辨认同时放在桌面上的11种色标,要求他记住每种颜色及相应的色名。2.“色-名”反应练习,由主试随机逐一显示色片,被试尽快地报出相应的色名,直到对每一色片都能迅速无误地作出“色一名”反应。3.被试进入暗室,坐在色标呈示器前70厘米处。在色温为3100K,亮度30尼特的白光照明下,对色标先作相对辨认练习,要求被试逐一报出同时呈现的各个色标名称,直至能迅速无误作出反应。接着在此照明下随机地逐一呈示在黑底或白底上的色标,作绝对辨认练习,每个色标呈示一秒钟,直到能连续三遍辨认无误为止。每天实验开始前均先在此照明条件下作与此相同的绝对辨认测定和练习,使每天的色标辨认实验都在同等辨认水平的基础上进行。4.在每种照明条件实验开始时,先把全部色标呈示在该种照明条件下,让被试作相对辨认,按序报出色名,有错即时纠正。辨认5次后,开始绝对辨认实验。每个色标呈现前用音响器发出预备信号,色标呈现时间1秒,要求被试报出所呈示的色标名称。每个色标每人作40次辨认,黑底和白底上各作20次(黑底上不呈示黑标,白底上不呈示白标),被试两人一组,其中一人先作黑底上的色标辨认,另一人先作白底上的辨认,轮替休息。各种照明的顺序安按排在被试间作了平衡。结果1.单色光度法图1表示了12位被试在八种照明光下对全部色标绝对辨认的正确百分数。可以看到:(1)四种白光下对色标的正确辨认率均在90%以上,其辨色效果优于单色光。四种白光对四种单色光的差异均达到显著水平(P<0.01)。(2)四种单色光中红光的辨色效果最差,其正确辨认率在50%以下,它与橙、黄、绿三种单色光的辨色效果的差异均达到显著水平(P<0.01)(3)四种白光的辨色效果存在一定差异。总的看来,色温较高的白光辨色效果较好。3100K、2800K、2400K三种白光对1800K白光的差异,以及3100K与2400K白光间的差异都达到一定的水平(P<0.05)。2.种类色标的辨识难度等级不同色标对照明光谱的反射有不同的选择性,因此各种色标在不同照明光下作绝对辨认时,难度上会显示出一定的差异。11种色标在八种照明光下绝对辨认的正确率见表2。我们按辨认错误率把色标的辨认难度分为下列五等:优(错误率在2%以下),良(2%<错误率≤10%),中(10%<错误率≤20%),差(20%<错误率≤50%),劣(错误率>60%。八种照明下11种色标的辨认难度等级见表3。从表3可见:(1)各色标在辨认难度上的差别与照明性质有关,辨认效果达到优与良的色标数目,白光多于单色光。色温高的白光下达到优与良的色标数目比色温低的白光多。在绿、黄、橙三种单色光下分别有个别的色标达到优或良的水平,而在红光下11种色标都很难辨认。(2)对照明光的适应性,11种色标中红色最好,它在四种白光和在橙光、黄光下都能达到优等辨认的水平。其次为橙与紫两种色标,橙色在白光和绿光下为优等色标,在黄光下为良好色标,紫色在白光下为优等色标,在橙光和黄光下为良好色标。橙黄和蓝色标仅在白光下能达到优或良的辨认水平。白和黑是11种色标中最难辨认的色标。3.色标混淆的特点为了分析各种色标在辨认中的错误特点,我们把不同照明光下的色标辨认结果作成“刺激色与反应色”关系的矩阵图。图2列举的是1800K白光的结果。图中的对角线是正确辨认线,方格内的数字表示纵列的刺激色标误认为横行反应色的百分数。从矩阵图可见,色标辨认中发生的错误是色标间互相混淆的结果,而且色标间的混淆具有选择性,例如在低色温白光照明下,绿和淡蓝、白和黄、深蓝和黑,都容易互相混淆,相互间的混淆率都在5%或10%以上。根据色标辨认的矩阵图,八种照明下各种色标相互混淆的特点分别列举于表4中。格子中画“0”表示该种色标在该种照明条件下同其他色标的混淆率≤2%,反应色下不打横线的表示混淆率>2%和≤5%,反应色下打横线的表示混淆率>5%。4.编码的最优色标用颜色进行编码时,在一个编码系统中必须避免同时使用互相混淆的颜色。上述结果表明,在亮度为3尼特时,每种照明光下都不能将实验中使用的11种色标同时用于一个编码系统。每种照明下混淆率≤2%的色标,它们同其它色标不会混淆或极少混淆，是该种照明下可以用作编码的最优色标。此外,由于绝对辨认中,色标的混淆具有一定的选择性,因此,只要在相互混淆的色标中采用其中之一(简称‘取一舍它’),所取的色标就可不被干扰而列入最优色标,使最优色标的范围扩大。例如若要为低亮度的色温1800K白光照明选择编码色,假使编码的色标数量不超过4,就可以在红、橙、橙黄、紫四种最优色标中任意选用,若编码的色标数需要多于4种,就可以从相互混淆率>2%的色标中,用‘取一舍它’的方法选用适用的其他色标,例如可选用蓝、淡蓝(或绿)、黄(或白)、深蓝(或黑),这样就可以使编码的最优色标范围扩大到8种。若编码系统中对混淆率的限度放宽到5%,就可从相互混淆率>5%的色标中,按同样的方法,扩大色标编码的范围。表5根据表4结果,列举出各种照明光下可以从11种色标中选用于同一颜色编码系统的色标范围。色标编码的选择(1)低亮度白光照明的辨色效果明显优于同等亮度的单色光照明。单色光照明对色标辨认的不利影响程度,与光谱特点有关,红光下辨色最困难,黄、橙、绿三种色光下有一定的辨色效果。(2)白光的色温变化对辨认色标有一定的影响,色温高的白光辨色效果较好。(3)在低亮度照明下,各种色标的辨认难度有明显的差别,本实验选用的11种色标中,红色效果最好,它在八种照明下都可选用。其次为橙色,它适用于红光以外的其他七种照明光。橙黄和紫色又次之,能在五种照明下使用。黄和白,绿和淡蓝,深蓝和黑,在低亮度照明下都容易互相混淆,不宜选入同一颜色编码系统。但色标间的混淆具有选择性,因此,在实际进行色标编码时,除了从符合使用要求的混淆宽容度范围内选择色标外,还可用“取一舍它”的方法从其他有选择性