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色彩理論知識（四）

2010-08-26

色彩理論知識（四）

標準光源

CIE 標準光源初始在 1931 年建立，有三個，分別為 A、B 和 C:

光源 A 代表白熾光條件，色溫大約為2856°K。

光源 B 代表直接日光，色溫大約為4874°K。

光源 C 代表間接日光，色溫大約為6774°K。

后來，CIE 又增加光源 D 系列、理想的 E 光源和光源 F 系列。D 光源表示不同的日光條件，以色溫表示。兩個光源，D50 和 D65，是圖像藝術(shù)觀察箱中常用的標準光源（"50"和 "65"分別表示 5000°K 和 6500°K 的色溫）。

當我們用 CIE 顏色模型表示或測量顏色時，我們使用標準觀察者和標準光源之一來計算測量。這種方法在控制下保留顏色要素中兩個不穩(wěn)定因素，光源和觀察者。

光源無關(guān)性

反射光譜數(shù)據(jù)提供了的與光源無關(guān)的顏色模型。當我們測量反射光譜數(shù)據(jù)時，我們按照每個波長下的反射能量的百分比定義物體改變光的方法。因為反射光譜數(shù)據(jù)是建立在這些百分比基礎(chǔ)之上的，并不是在人眼或特定設(shè)備中的顯示顏色。

顏色測量

我們已經(jīng)討論了交流和描述顏色的許多尺度：如顏色的三原色屬性、感知屬性及實際反射光譜數(shù)據(jù)。這些模型為我們提供了類似“英寸”和“盎司”的度量單位。我們所需要的是能夠以定量形式測量顏色的一套“尺子”，如 CIE L*a*b*。現(xiàn)在，測量顏色常用的是積分球式分光光度儀、色度儀以及密度儀。

了解顏色測量

顏色測量儀器用和人眼感知顏色的同樣方法“接收”顏色：將從某物體反射的光的主波長收集、濾光。先前，我們曾證實了光、物件（以一朵玫瑰為例）和觀察者如何混合而形成對一朵“紅”玫瑰的感覺。當一臺儀器是觀察者的時候，它以一個定量的數(shù)值“接收”反射的波長，這個數(shù)值是：簡單的密度數(shù)值（密度儀）、三刺激數(shù)據(jù)（色度儀）或反射光譜數(shù)據(jù)（積分球式分光光度儀）。

顏色數(shù)值化

每種顏色測量儀器都能夠做出人眼不能做到的事情：給顏色標以特定的值，因此可以以數(shù)值標準和誤差加以分析（在設(shè)計和制造時類似）。每種儀器所做的這種轉(zhuǎn)換是不同的：

測量反射光譜數(shù)據(jù) - 在可見光譜范圍內(nèi)，沿不同區(qū)間內(nèi)物體反射的光量。

色度儀也能測量色光，但它將光分成RGB三種成分，按照同人眼、掃描儀或顯示器相似的方法。某一顏色的數(shù)值就用 CIE XYZ 色空間或其轉(zhuǎn)換空間，如 CIE L*a*b* 或 CIE L*u*v* 來表示。

在這些儀器中，密度儀是常使用的。它測量從一個物體透射或反射的光量大小。密度儀主要用在印刷中來測量感光膠片和油墨密度、點面積、點增益和陷波百分比的。

顏色匹配

我們已經(jīng)討論了顏色模型是如何描述顏色的，以及顏色的測量方法。通過顏色模型的數(shù)值來表示顏色，我們可以客觀地描述顏色。這在描述顏色（例如，印刷商或生產(chǎn)商的重要顏色）的交流時是非常有幫助的。我們可以通過數(shù)值進一步利用這些性能來評估一些物體的顏色。我們可以通過目測外觀和與已有標準顏色的匹配程度來比較它們。

差值 E 容差數(shù)值

當機械部分被設(shè)計和繪制，它們的設(shè)計中有在整個制造過程中的每一步都必須遵守的“容差”。例如，以英寸為單位的部分可能會指定 ±1/64" 容差。遵守這些容差保證所有生產(chǎn)出的部分彼此匹配，并在可接受的誤差范圍內(nèi)。

我們也可以應用這些限制到物體的顏色中。我們使用數(shù)值DE（或 DE），這是“差值誤差”的符號，來代替英寸。DE 是色空間中的兩個顏色間的距離。DE 差值數(shù)據(jù)可以使用不同方法來計算，包括 CIE L*a*b* 和 CMC。

CIELAB 容差方法

CIELAB 計算是建立在 L*a*b* 色空間上的。L*a*b* 色空間是發(fā)展均勻顏色空間的初始嘗試之一，均勻顏色空間是指綠色范圍內(nèi)的顏色差值單位和紅色或藍色范圍的顏色差值單位相似，等等。

L*a*b* 色空間是三維的。當我們在該色空間中定位標準顏色時，我們可以在顏色周圍繪制“容差盒”。該盒代表標準顏色和所有其它測量樣品的可接受的差值范圍。位于容差框內(nèi)的樣品顏色是合格的；未落在框內(nèi)的是不合格的。

容差盒的尺寸由 DE 間隔的指定大小控制。DE 數(shù)值越高，匹配顏色“誤差極限”越高。下表是在兩個顏色間建立 DE 容差的指示：

DE 容差

值得注意的差值

0 - .25 DE

非常小或沒有；理想匹配

.25 - .5 DE

微小；可接受的匹配

.5 -1.0 DE

微小到中等；在一些應用中可接受

1.0 -2.0 DE

中等；在特定應用中可接受

2.0 - 4.0 DE

有差距；在特定應用中可接受

4.0 DE 以上

非常大；在大部分應用中不可接受

人眼對于顏色的敏感性在顏色空間呈橢球體狀，而不是CIELAB容差方法中所采用的立方體。換句話說，實際上我們的眼睛并不象容差方法中模擬的一樣變方。由于這個原因，用 CIELAB 方法判斷經(jīng)常會提供誤導的結(jié)果。例如，落入 CIELAB 容差可接受范圍中的“合格”顏色實際上落在橢球體之外，在人眼的判斷下是不合格的。

CMC 容差方法

CMC 容差方法，用“橢球體”作為視覺對色差的范圍，因而許多工業(yè)認為 CMC 對色差的表示方法比 CIELAB 更精確合理。

CMC 不是新的顏色空間，而是建立在 L*a*b* 顏色空間上的容差系統(tǒng)。CMC 計算方法數(shù)字化地定義了顏色空間中，在一個包圍標準顏色的橢球體。這個橢球體由三條半軸組成，分別代表色相、色度和明度。它代表了與標準相比合格的區(qū)域，這與 CIELAB 的“立方體”定義合格樣品的方法類似。在 CMC 系統(tǒng)中，橢圓的大小隨著它在色空間中的位置變化；例如，在橙色范圍內(nèi)橢圓是窄的，而在綠色范圍內(nèi)橢圓是寬的。而且，高色度范圍內(nèi)的橢圓大于低色度范圍內(nèi)的橢圓。