顏色基礎(chǔ)知識

由此可得，物體的顏色呈現(xiàn)與物體本身的屬性、

光源、人眼三個因素相關(guān)。如下圖所示，光源照

射在蘋果上，人眼感受到蘋果的顏色。

一、光源

科學(xué)上的定義，光是指所有的電磁波譜，按波長

從大到小可分為無線電波、紅外線、可見光、紫

外線、X射線、Y射線，如圖1所示。一般人的

眼睛所能接受的光的波長在380?760nm之

間。

圖1電磁波譜

太陽是人類最大的光源，太陽聚變輻射光譜的

99%)以上在波長0.15?4.0微米之間，太陽光

譜分布如圖2所示。這些波段受大氣衰減的影響

程度各不相同?？梢姽廨椛涞拇蟛糠挚傻竭_地

面，大部分紫外光輻射被上層大氣中的臭氧吸

收，到達地面的太陽輻射能量比大氣上界小得

多，可見光譜區(qū)約為40%),紅外光譜區(qū)約為

60%,紫外光含量極少。

圖2太陽光譜分布

不同的光源光譜分布不同，如白熾燈、藍光、紅

光等不同的光源各個波長的成分含量不同。

波長/nin

白熾燈光譜

藍光光譜

紅光光譜

二、物體本身屬性

當(dāng)光照射在物體上時，光會發(fā)生透射、反射、散

射。當(dāng)光照射到透明物體時，大部分的光穿透物

體，反射和散射的光線只有小部分。當(dāng)光照射都

非透明物體時，光大部分被反射和散射，幾乎沒

有光透過物體。不同的物體對各個波長的透過

率、反射率、折射率等屬性各不同，所以呈現(xiàn)出

不同的顏色。透明物體的顏色由透過物體的光決

定，而非透明物體的顏色由反射和散射的光決

定。

比如蔚藍的天空，是由于陽光進入大氣時，波長

較長的色光，如紅光，透過大氣射向地面；而波

長短的紫、藍、青色光，碰到大氣分子、冰晶、

水滴等時，發(fā)生散射現(xiàn)象。被散射了的紫、藍、

青色光布滿天空，就使天空呈現(xiàn)出一片蔚藍了。

當(dāng)雨后天空中充滿細(xì)小的水滴，當(dāng)陽光照射到這

些小水滴時，不同波長的光以不同的角度散射到

天空中，形成了彩虹。

三、人眼

眼是由角膜、虹膜、晶狀體、睫狀體和玻璃體組

成的光學(xué)系統(tǒng)，眼球結(jié)構(gòu)如圖所示。帶有盲點和

黃斑的視網(wǎng)膜是感光和信號處理部分，是構(gòu)成人

眼視覺的關(guān)鍵部分；視神經(jīng)與大腦是信號傳輸和

顯示系統(tǒng)。由于波長小于300nm和波長大于

1400nm的光可被角膜、前房、晶狀體、玻璃

體等吸收，光輻射能到達視網(wǎng)膜的波長范圍是

外界物體反射來的光線，依次經(jīng)過角膜、瞳孔、

晶狀體和玻璃體，并經(jīng)過晶狀體等的折射，最終

落在視網(wǎng)膜上，形成一個物像。視網(wǎng)膜上有對光

線敏感的細(xì)胞。這些細(xì)胞將圖像信息通過視神經(jīng)

傳給大腦的一定區(qū)域，人就產(chǎn)生了視覺。視覺的

形成過程可表示為圖6所示。

圖6視覺形成

CIE色空間發(fā)展史

各色空間優(yōu)缺點分析

色知覺差異的定量表示是從明度、色調(diào)和彩度這

三種顏色屬性的差異來表示。明度差表示深淺的

差異，色調(diào)差表示色相的差異（即偏紅或偏藍

等），彩度差表示鮮艷度的差異。色差評定在工

業(yè)和商業(yè)中非常重要，主要應(yīng)用于生產(chǎn)中的配色

和產(chǎn)品的顏色質(zhì)量控制。

1931年，CIE（國際標(biāo)準(zhǔn)照明委員會）建立了

一系列表示可見光譜的顏色空間標(biāo)準(zhǔn)。由于任何

顏色都可以由RGB三原色混合而成，定義了

CIE-RGB基色系統(tǒng)。但這一系統(tǒng)存在一個明顯

的缺點，計算顏色三刺激值時會出現(xiàn)負(fù)值，給大

量的計算帶來不便。由于任何一種基色系統(tǒng)都可

以從一種系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到另一種系統(tǒng)，因此人們可以

選擇任何一種想要的基色系統(tǒng)，以避免出現(xiàn)負(fù)

值，并且使用方便?；诖薈IE又推薦了

CIE-XYZ系統(tǒng)，這個系統(tǒng)采用想象的X,Y和Z

三種基色，它們與可見顏色不相應(yīng)。

CIE-XYZ的三基色刺激值X,Y和Z對定義顏

色很有用，其缺點是使用比較復(fù)雜，而且不直觀。

對于一種給定的顏色，如果增加它的明度，每一

種基色的光通量也需按比例增加，而且色度值僅

與波長(色調(diào))和純度有關(guān)，與總輻射能量無關(guān)，

因此在計算顏色的色度時，把X,Y和Z值相對

于總的輻射能量=(X+Y+Z)進行規(guī)格化，配色

方程可規(guī)格化為根據(jù)顏色坐標(biāo)

x+y+z=lo(x,y)

可確定z,但不能僅從x和y導(dǎo)出三種基色刺激

值X,Y和Z,還需要使用攜帶亮度信息的Y值,

其值與XYZ中的Y刺激值一致。從而又定義了

CIE?xyY顏色空間。

L-100

b

L=0

圖工LAB色空間坐標(biāo)

XYZ系統(tǒng)和在它的色度圖上表示的兩種顏色之

間的距離與顏色觀察者感知的變化不一致，這個

問題叫做感知均勻性(perceptualuniformity)

問題。為了解決顏色空間的感知一致性問題，專

家們對CIE-XYZ系統(tǒng)進行了非線性變換，制定

了CIE-L*a*b*顏色空間。色空間坐標(biāo)如圖工

所示CIE-L*a*b*色空間以L值表示顏色的明

度、a值表示顏色的綠紅值、b值表示顏色的藍

黃值。L、a、b值可通過XYZ計算得到，計算

公式如下所示：

幺*=116(,3

-16

500

2.2

6*=200

2.3

其中是參考樣品或被測樣品的三刺激值，是

標(biāo)準(zhǔn)照明體的三刺激值。

■

圖2LCH色空間坐標(biāo)

CIE-LCH顏色空間是由CIE-L*a*b*顏色空間

推到轉(zhuǎn)化來，它采用L表示明度值：C表示飽和

度值及H表示色調(diào)角度值的柱形坐標(biāo)。色空間

坐標(biāo)如圖2所示。日常生活中人們描述顏色的三

屬性就是明度L、色相H與飽和度Co所以用

CIE-LCH顏色空間描述顏色更符合日常生活中

人們對顏色描述的習(xí)慣。

h=arctan回

K（b人*/a人*3）2.4

c=K（Ka人*3人2+Kb人*1人2）』

A（l/2）2.5

如果單純以一組L*a*b*或Lch值來判斷某個

顏色并沒有太大的實際意義，但是當(dāng)我們對兩個

顏色進行比較時，我們可以通過這兩個顏色的參

數(shù)差值來判斷出它們之間的差別。通過產(chǎn)品和標(biāo)

準(zhǔn)色樣參數(shù)值的對比我們可以輕易得知當(dāng)前產(chǎn)

品的顏色狀態(tài)。通過兩組L*a*b*值我們可以計

算出兩顏色間的色差，色差用AEab*、△!_*、

△a*、△b*標(biāo)定。CIELAB色差公式如下：

△「二￡樣品-環(huán)準(zhǔn)2.6

△a?“祥S-J標(biāo)準(zhǔn)2.7

△b's?樣品-占標(biāo)準(zhǔn)2.8

=[("?+(△/)，+伊丁129

△E*總色差的大小,△L*大表示偏白，△L*小表

示偏黑,△a*大表示偏紅，△a*小表示偏綠，

△b*大表示偏黃，△b*小表示偏藍。

在L*,a*,b*直角坐標(biāo)系中，可以導(dǎo)出L*,

c*,h*的圓柱極坐標(biāo)體系。公式如下：

以“樣品-訪港2.10

址】群品"標(biāo)準(zhǔn)2.11

“神品標(biāo)準(zhǔn)2.12

+(AC：y+2C；1C11?cos(急

2.13

CIE標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)

幾乎所有的顏色都可以用三原色按某個特定的

比例混合而成。這三種單色光中的任何一種都不

能由其余兩種混合產(chǎn)生。1931年，CIE（國際

標(biāo)準(zhǔn)照明委員會）建立了一系列表示可見光譜的

顏色空間標(biāo)準(zhǔn)，定義了CIE-RGB基色系統(tǒng)。規(guī)

定了RGB系統(tǒng)的三原色光波長分別為700nm,

546.1nm,435.8nm的紅光（R）、綠光（G）、

藍光（B）。通過混色實驗可以得到圖1的一組

曲線，它們表示在380nm-780nm范圍內(nèi)當(dāng)各

個光譜能量一樣時，某一波長的光譜色

與詁）、鼻⑶、灰冷混色結(jié)果一樣，并稱這三

條曲線為光譜三刺激值曲線。

圖1CIE1931RGB系統(tǒng)光譜三刺激值曲線

但這一系統(tǒng)存在一個明顯的缺點，計算顏色三刺

激值時會出現(xiàn)負(fù)值，給大量的計算帶來不便。由

于任何一種基色系統(tǒng)都可以從一種系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到

另一種系統(tǒng)，因此人們可以選擇任何一種想要的

基色系統(tǒng)，以避免出現(xiàn)負(fù)值，并且使用方便?；?/p>

于此CIE又推薦了CIE-XYZ系統(tǒng)，這個系統(tǒng)采

用想象的X,Y和Z三種基色，它們代表紅、綠、

藍三種原色。圖2是基于2。視場的等能光譜的

XYZ色度系統(tǒng)的三刺激值曲

線9、M）、池。所以也稱為2。視場XYZ

色度系統(tǒng)，將具有這樣的三刺激值曲線的假想的

觀察者稱為CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者。

圖2CIE1931XYZ系統(tǒng)光譜三刺激值曲線

任何一種顏色都可以表示為：c=x（*）+y（A+z（z）,

其中稱X、Y、Z為該顏色的三刺激值。根據(jù)CIE

的規(guī)定，三刺激值可由下面的公式計算得到。

尸⑷歹a）da

2=仆加加（1）

其中尸⑶是光源輻射的相對光譜功率分布、、

是CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者的光譜三刺激值，

即圖2中的曲線值。k是歸一化系數(shù)，物理意義

是將光源的Y值歸一化為100,其計算公式為:

k100

二尊麗麗⑵

在獲得顏色的三刺激值后，可以按下式計算出該

顏色在CIE1931色度系統(tǒng)中的色品坐標(biāo)。

X

x+y+z

z=l-x-y(3)

由上式可知當(dāng)顏色的x、y知道時，z值也隨之

確定，所以為了在二維坐標(biāo)中表達顏色，采用X、

V來描述。計算可見光380nm-780nm的各個

單色光的色坐標(biāo)，用x、y作為直角坐標(biāo)繪制出

一個直角坐標(biāo)圖，并將各個點連接起來形成一個

光譜軌跡，稱為色品圖，如圖3所示。其中點

x=0.333,y=0.333為等能白點。

圖3CIE1931色品圖

CIE1931色度坐標(biāo)介紹

1意義

■

等色調(diào)線

0.9等飽和度線

0.8.域⑹諧色曲線（單位nm）

0.720

540型磐指定的三基色（H、G㈤）

510可得到的彩色區(qū)域

0.6

560

570

—50

黃580

0.4青綠590

600

610

0.3630

00?740

0.2綠藍

粉紅

紫藍480藍

0.1卜b紫微紅紫微紫的粉紅

470

(X)x

0藍紫?..

(Z)0.14000.20.30.40.50.60.70.80.91.0

圖中的顏色，包括了自然所能得到的顏色。這是

個二維平面空間圖，由x-y直角標(biāo)系統(tǒng)構(gòu)成的平

面。為了適應(yīng)人們習(xí)慣于在平面坐標(biāo)系中討論變

量關(guān)系，而設(shè)計出來的。在設(shè)計出該圖的過程中,

經(jīng)過許多數(shù)學(xué)上的變換和演算。此圖的意義和作

用，可以總結(jié)成兩句話：（1）表示顏色視覺的基

本規(guī)律。（2）表示顏色混合與分解的一般規(guī)律。

2.坐標(biāo)系一x,y直角坐標(biāo)系。

x—表示與紅色有關(guān)的相對量值。

y—表示與綠色有關(guān)的相對量值。

z—表示與藍色有關(guān)的相對量值。并且

z=l-(x+y)

3,形狀與外形輪廓線

形狀一舌形，有時候也稱''舌形曲線"圖。由舌

形外圍曲線和底部直線包圍起來的閉合區(qū)域。舌

形外圍曲線一是全部可見光單色光顏色軌跡

線，每一點代表某個波長單色光的顏色，波長從

390nm到760nmo在曲線的旁邊。標(biāo)注了一

些特征顏色點的對應(yīng)波長。例如圖中

510nm—520nm—530nm等。底部直線

—連接390nm點到760nm點構(gòu)成的直線，

此線稱為紫紅線。

4.色彩

這是一個彩色圖，區(qū)域內(nèi)的色彩，包括了一切物

理上能實現(xiàn)的顏色。很遺憾的是，很難得真正標(biāo)

準(zhǔn)的這種資料，經(jīng)常由于轉(zhuǎn)印而失真。

5,應(yīng)用價值一顏色的定量表示。

用(x,y)的坐標(biāo)值來表示顏色。白色應(yīng)該包含

在‘'顏色”這個概念范圍內(nèi)。

6.若干個特征點的意義

(1)E點一等能白光點的坐標(biāo)點

E點是以三種基色光，以相同的刺激光能量混合

而成的。但三者的光通量并不相等。E點的

CCT=5400Ko

(2)A點一CIE規(guī)定一種標(biāo)準(zhǔn)白光光源的色度

坐標(biāo)點這是一種純鴇絲燈，色溫值CCT=2856O

(3)B點一CIE規(guī)定的一種標(biāo)準(zhǔn)光源坐標(biāo)點B

點的CCT=4874K,代表直射日光。

(4)C點一CIE確認(rèn)的一種標(biāo)準(zhǔn)日光光源坐標(biāo)

點(晝光)C點的CCT=6774K。

(5)D點一有時候也標(biāo)為D光源稱為典型日

光，或重組日光;CCT=6500K。

7.三條特殊線

(1)黑體色溫軌跡線；在舌形曲線的中部，跨

過白色區(qū)，有一條向下彎的曲線，這就是黑體色

溫軌跡線。這條曲線表示黑體在不同溫度下發(fā)光

顏色的變化軌跡。色溫的變化范圍從UJOOK到

無窮大。但實際上常用的是1000K-1400K范

圍。

(2)單色光軌跡線：即色度坐標(biāo)圖中的舌形曲

線，可見光的波長所對應(yīng)顏色的軌跡線。曲線上

的任意一點，表示一種光的波長，及其表現(xiàn)的顏

色。

(3)紫紅線：連接舌形曲線兩端的直線。表示

紅色和紫色混合后顏色的軌跡。稱為紫紅線

8.20個特定顏色區(qū)

在舌形曲線所包圍的區(qū)域內(nèi)，被分成20個顏色

區(qū)域。在每個區(qū)域內(nèi)，被認(rèn)為顏色基本相同，每

個顏色區(qū)都是一個平均主波長，或者補色主波

長，而且還有相應(yīng)的英文名稱。它們的英文一中

文名，對照如下：

1.Red—紅色2.Pink一粉紅色3.Reddis

Orange—橙紅色4.Yellishpink—粉黃色

5.Orange一橙色6Qrange-Yellow一橙黃色

7.Yellow—黃色8.reenishYellow—黃綠色

9.YellowGreen—綠黃色lO.Yellowish

Green—淡黃綠色工l.Green—綠色12.Bluish

Green—淡藍綠色13、GreenishBlue一淡綠

藍色14.B山e—藍色工5.PurplishBlue一淡紫

藍色16.PurpleViolet—紫羅蘭的紫色

17.ReddishPurple—淡紅紫色18.Purplish

Pink一淡紫粉紅色19.PurplishRed一紫紅20.

中心區(qū)一白光區(qū)

9.光色的互補

若兩種顏色的光，按一定比例混合后可得到白

光,則這兩中色光稱之為互補。在色度坐標(biāo)圖中,

凡是穿過白色區(qū)的直線，都可以找到一對互補的

顏色光。當(dāng)然,穿過等能白光點E點的直線兩端,

也能找到一組互補的顏色光。在色度坐標(biāo)圖中，

任意兩點的光色，連接兩點的直線，則這種光色

混合的結(jié)果光色也總在這條直線上的某一點。假

如該直線不穿過白色區(qū)，這兩點的光色不能稱為

互補。

10.白光與其他顏色光的混合一主波長和補色主

波長

將白光和一種適當(dāng)?shù)墓庾V色混合，可配得所需要

的任何顏色光。若所選擇的白光是E點等能白

光。選擇任意一點C,連接CE并延長，交于單

色軌跡線上的，則C單色光的波長，稱為C點

光的主波長。主波長A代表線上各點光譜色的主

色調(diào)。若選擇FEN三角形內(nèi)的A點，連接EA,

但不能向A的方向延長，而應(yīng)將線向左上方延

長，交于單色軌跡線上的A，點，則/V點的波長,

稱為A點的補色主波長。補色主波長，也是表示

AA，線上各點顏色的主色調(diào)。

1L顏色深淺的定量表示法

顏色領(lǐng)域的色調(diào)，類似于音樂中的間調(diào)。音樂中

的一首曲子，有C調(diào)，F(xiàn)調(diào)等，色度學(xué)中則用主

波長表示色調(diào)。音樂中的發(fā)音調(diào)有高音調(diào)，低音

調(diào)。色度學(xué)中對應(yīng)有顏色深淺。顏色的深淺是用

興奮純度Pe來表示的。（參照第工工節(jié)中的圖）

顯然，在線上，C點的顏色最深，以后就逐漸變

淡，到了E點就完全變成白色了。

12.顏色光的混合

利用xy色度坐標(biāo)圖，可以用來表示任意兩種顏

色光的混色關(guān)系。

是色度坐標(biāo)上的兩個光譜色。要把兩種光進行混

合，只要連接兩個點，即可得到直線，混色的結(jié)

果顏色點也必然在該直線上的某個點。

13.顏色的寬容度

在xy的色度坐標(biāo)圖上，每一點都代表一種確定

的顏色。任何一個點和周圍相鄰點的顏色，應(yīng)該

是不相同的。但是點之間若靠得比較近，人的眼

睛是不能分辨的。只有當(dāng)兩點之間的距離足夠

大，我們才能感覺到它們的差別。人眼感覺不出

顏色變化的最大范圍，稱為顏色寬容量。有人研

究表明，在色度坐標(biāo)圖上的不同位置，顏色的寬

容量并不是相同。藍色區(qū)的寬容量最小，綠色區(qū)

的寬容量最大。也就是說，色度圖的不同區(qū)域，

相等的距離并不能代表視覺上的相等色度差。這

是色度坐標(biāo)圖的一種缺陷。

顏色測量的照明和觀測幾何條件

在人眼對物體顏色的觀察中，照明光源、物體和

人眼三個要素之間的相對位置會對顏色觀測的

結(jié)果產(chǎn)生很復(fù)雜的影響。照明光源、物體和人眼

三要素在顏色測量儀器的設(shè)計中對應(yīng)著照明光

源、被測樣品和傳感器，三者之間的位置關(guān)系就

是顏色測量中的照明觀測幾何條件，簡稱幾何條

件。儀器的幾何條件不同，會對顏色測量的結(jié)果

帶來很大的影響。為了能使評價結(jié)果在不同儀器

之間具有可比性，幾何條件必須標(biāo)準(zhǔn)化；為了實

現(xiàn)不同的檢測目的，應(yīng)用中也需要選擇相應(yīng)的幾

何條件［38］。為了靈活應(yīng)對不同的檢測目的，需

要盡可能細(xì)致的規(guī)定多種幾何條件。但是幾何條

件規(guī)定過多會是顏色測量儀器的設(shè)計難度、復(fù)雜

度加大。

CIE一直在完善對測量幾何條件的規(guī)定。

CIE15:2004對CIE15.2:1986進彳亍了幾何條

件的擴充,CIE15：2004第三版對反射樣品推薦

了工0種幾何條件；透射樣品推薦了六種幾何條

件。主要是對照明和接收角度作了規(guī)定。

CIE15.2:1986中角度的允差在CIE15:2004

中暫缺，說明對公差問題還需深入研究。

從照明光束的方向性來看，幾何條件可分為兩

類：一類是漫射型照明或漫射型接收。此類儀器

在幾何條件的設(shè)計中用積分球結(jié)構(gòu)，用積分球?qū)?/p>

照明光或反射光進行勻化。另一類是定向型的照

明或接收條件。此類儀器在設(shè)計中不使用積分

球。

CIE15：2004推薦的反射樣品測量幾何條件共

有十種，如圖2,2所示。

1.di:8

漫射照明，8。方向接收，包括鏡面反射成分。樣

品被積分球在所有方向上均勻地漫射照明，照明

面積應(yīng)大于被測面積。接收光束的軸線與樣品中

心的法線之間的夾角為8°,接收光束的軸線與

任一條光線之間的夾角不應(yīng)超過5°,探測器表

面的響應(yīng)要求均勻，并且被吸收光束均勻地照

明，如圖2.2(a)所示。

2.de:8

漫射照明，8。方向接收，排除鏡面反射成分。幾

何條件同di:8,只是接收光束中不包括鏡面反射

成分，也不包括與鏡面反射呈以內(nèi)的其他光線,

如圖2.2(b)所示。

3.8:di

8。方向照明，漫反射接收，包括鏡面反射成分。

幾何條件同di:8,只是di:8。的逆向光路。也就

是照明光束的軸線與樣品中心的法線之間的夾

角為8°,照明光束的軸線與任一條光線之間的

夾角不應(yīng)超過5°o樣品被照明面積應(yīng)小于被測

面積。漫反射光用積分球從所有方向上接收。如

圖2.2(c)所示。

4.8:de

8。方向照明，漫反射接收，排除鏡面反射成分。

幾何條件同de:8,是de:8的逆向光路。樣品被

照明面積應(yīng)小于被測面積。如圖2?2(d)所示。

5.d:d

漫射照明，漫反射接收。幾何條件同di:8,只是

漫反射光用積分球從所有方向上接收。在這種幾

何條件下測試，照明面積和接收面積是一致的。

如圖2.2(e)所示。

6.d:0

漫射照明，0。方向接收，排除鏡面反射成分。

比0是漫射照明的另一種形式。樣品被積分球漫

射照明，在樣品法線方向上接收。這種幾何條件

能很好地排除鏡面反射成分。如圖2.2(f)所示。

7.45a:0

45。環(huán)形照明，0。方向接收，如圖2.2(g)所示。。

樣品被環(huán)形圓錐光束均勻地照明，該環(huán)形圓錐的

軸線在樣品法線上，頂點在樣品中心，內(nèi)圓錐半

角為40。，外圓錐半角為50。，兩圓錐之間的光

束用以照明樣品。在法線方向上接收，接收光錐

的半角為5°,接收光束應(yīng)均勻地照明探測器。

如果將上述照明光束改為：在一個圓環(huán)上裝若干

離散光源或裝若干光纖束來照明樣品，就成為

45c:0。幾何條件。

8.0:45a

0。方向照明，45。環(huán)形接收。幾何條件與

45a:0,只是45a:0的逆向光路。在法線方向

上照明樣品，在與法線成45。方向上環(huán)形接收。

如圖2.2(h)所示。

9.45x:0

45。定向照明，0。方向接收。幾何條件與45cl:0

相同，但照明方向只有一個，而不是環(huán)形。‘'X"

表示照明的方位。在法線方向上接收。如圖

2.2(i)所示。

10.0:45x

0。方向照明，45。定向接收。幾何條件同45x:0,

不過是45x:0的逆向光路。在法線方向上照明

樣品，在一定的方位角上與法線成45。角接收。

如圖2.2(j)所示。

(c)8:di(d)8:de

(g)45o0

圖2.2反射測量的幾何條件

上述1,2,6,7,8,9,工0幾何條件下，測

量結(jié)果為是表面反射率R(A)O在定向接收的幾

何條件中，當(dāng)接受的立體角足夠小時，給出的反

射因數(shù)稱為輻亮度因數(shù)B(入)。所以，接受的立

體角足夠小時，45x:0條件給出輻亮度因

數(shù)%必；0:45x條件給出的輻亮度因

數(shù)以⑷；di:8條件給出輻亮度因數(shù)%⑶；出0

條件給出近似輻亮度因數(shù)%(冷；幾何條件8:di

給出光譜反射比P(A)o以上幾何條件并不能

適用于所有的顏色測量，對于一些特殊樣品，比

如逆反射材料，需要結(jié)合檢測目的制定另外的幾

何條件，或給予不同的允差［5］。

彩譜科技的CS-200、CS-210>CS-220型號

的色差儀采用CIE推薦的8：di和8：de幾何

條件測量。在測量粗糙物體的顏色時，采用8：

di幾何條件，讓最多的光線進入探測器。在測量

高光澤物體的顏色時，采用8：de幾何條件，

去除反射光對顏色測量的影響。

CS-580、CS-600、CS-610.CS-660型號的

分光測色儀采用CIE推薦的di：8和de：8幾

何測量條件。通過擋板和光阱的設(shè)計，創(chuàng)造性的

將兩種幾何條件有機的結(jié)合到一個儀器里面，實

現(xiàn)SCI/SCE兼容照明觀察條件。

杭州彩譜科技有限公司可根據(jù)測量物體的不同，

采用更符合測量物質(zhì)特性的幾何照明觀測條件，

進行定制特定物質(zhì)顏色測量儀器。

注意：在使用積分球時，應(yīng)避免光源直接照射在

被測樣品表面，破壞漫射照明效果，應(yīng)在被測樣

品和照明光源之間加擋板阻隔光線的直接傳遞。

為了保證漫射照明效果，積分球開口面積不能大

于積分球內(nèi)壁總面積的10%）。

物體顏色測量儀器原理介紹

顏色是一個心理物理量。人們對于顏色的感知是

通過人眼接收物體反射或透射的光信號來認(rèn)識

的。顏色特性是個三變量的函數(shù)，可以通過顏色

的三要素來描述：明度、色調(diào)、色飽和度。光源

顏色是由光源的光譜分布決定的。物體顏色由物

體表面的光譜特性決定。但是，人眼對于物體表

面光譜特性相同的物體通常并不一定有相同的

顏色感覺，另外一個影響人眼顏色感覺的關(guān)鍵因

素是物體表面光空間分布的幾何特性。幾何特性

的描述較為復(fù)雜，不同行業(yè)的關(guān)注點不同，也采

用不同的描述和測量方法，例如物體表面光澤

度、桔皮度等。

當(dāng)光線入射至物體表面會出現(xiàn)以下四種情況:

1.在物體表面發(fā)生鏡面反射。它是物體表

面光澤的主要原因。

2.當(dāng)光線入射至物體內(nèi)部,在物體內(nèi)部發(fā)

生散射，產(chǎn)生了漫反射和漫透射。

3.漫反射和漫透射光在物體內(nèi)傳播時,不

同波段光會產(chǎn)生不同的吸收，從而產(chǎn)生和入射光

不同的顏色。

4.當(dāng)物體較透明時,一部分光會直接透過

物體，產(chǎn)生透射。

圖1.1所示，當(dāng)光入射至物體表面時，一部分光

在物體表面反射了鏡面反射，沒有進入物體內(nèi)

部。鏡面反射光的多少取決于物體材料的折射率

和光的入射角度，遵循菲涅爾定律。

圖光與物體相互作用

Semiglossywhitepaint

(d)

圖1.2不同的空間分布的表面反射光

鏡面反射光的方向取決于物體表面的光滑程度o

表面粗糙程度不同，鏡面反射光會產(chǎn)生圖1.2所

示不同的空間分布。對于鏡面反射光，由于沒有

在物體內(nèi)部發(fā)生傳播，就沒有產(chǎn)生相應(yīng)的吸收。

所以，鏡面反射光的光譜分布和入射光是一致

的。進入物體內(nèi)部的光線為折射光束，在物體內(nèi)

部傳播的方向遵循折射定律。折射光在物體內(nèi)部

產(chǎn)生多次的反射和折射。光線在物體內(nèi)部進行傳

播時，由于物體對光譜的選擇性吸收，從而體現(xiàn)

出于物體對應(yīng)的顏色。一部分光經(jīng)過物體表面返

回到空氣中的光線成為漫反射光，另外一部分光

透過物體到達下表面，成為漫透射光。漫反射光

和漫透射光與光源光譜不同。鏡面反射光和漫反

射光一起被人眼接收，如果人眼接收到的光信號

中鏡面反射光的比例過大，會"沖淡“物體表面本

身顏色,使人眼感覺顏色亮度偏高,飽和度偏低。

人們觀測顏色必須有三個條件：照明光源、物體

和眼睛。同樣，對于測色儀器要得到測試結(jié)果，

必須有三個條件:照明光源、被測樣品和傳感器。

物體測色儀器發(fā)展至今，都是通過測量材料表面

的光譜特性來進行顏色數(shù)據(jù)的測量。

要客觀、定量的表示一個顏色，需要計算物體或

光源的顏色所占匹配刺激三原色的份量多少，即

根據(jù)現(xiàn)代色度學(xué)原理計算此顏色的三刺激值。三

刺激值的計算方法是用樣品的光譜反射值、所用

標(biāo)準(zhǔn)照明體的相對光譜功率分布和所采用CIE

推薦的2?；?0。視場的色匹配函數(shù)，用等波長

間隔法，在可見光光譜范圍內(nèi)加權(quán)計算，從而計

算出樣品顏色的色品坐標(biāo)及其它相關(guān)色度參數(shù)。

根據(jù)對以上過程實施方法的不同，可以把顏色測

量儀器分為兩類：光電積分式測色儀器和光譜式

測色儀器。如CS-200、CS-210>CS-220型

號的色差儀采用的是光電積分式，而CS-580、

CS-600、CS-610>CS-660型號的分光測色儀

采用的是光譜式。

光電積分式測色儀器是在整個可見光范圍內(nèi)對

被測顏色的光譜能量進行積分測量，分別測得樣

品顏色的三刺激值X、Y、Zo其光探測器一般

為硅光電二極管，如果對儀器靈敏度要求很高，

也可采用光電倍增管。般采用有色玻璃構(gòu)造濾

光片對