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同色异谱现象是怎么产生的?同色异谱程度怎么评价?

作者: 3NH 时间:2023-04-12
摘要:​一种颜色的再现与观察颜色的光源特性有一定的关系,某两种物体在一种光源下呈现的颜色相同,但在另外一种光源下却呈现不同的颜色,这种现象被称为同色异谱现象。同色异谱现象又称条件等色,是我们日常生活生产中常遇到的一种现象。本文对同色异谱现象产生的原因及同色异谱程度的评价方法做了简要的介绍,感兴趣的朋友可以了解一下!...

一种颜色的再现与观察颜色的光源特性有一定的关系,某两种物体在一种光源下呈现的颜色相同,但在另外一种光源下却呈现不同的颜色,这种现象被称为同色异谱现象。同色异谱现象又称条件等色,是我们日常生活生产中常遇到的一种现象。本文对同色异谱现象产生的原因及同色异谱程度的评价方法做了简要的介绍,感兴趣的朋友可以了解一下!

同色异谱现象

什么是同色异谱现象?

同色异谱亦称“条件等色”。光谱成分不同,但在一定光源照明下,对于一定的观察者来说,色度坐标相同即产生相同色觉的各种色。同色异谱在一定的条件下才能成立,当光源或观察者产生变化时,这些色就可能不再表现为同色。同色异谱是色度学的基础,彩色电影、电视、摄影等影像的色再现也都是以同色异谱色实现的。因而具有重要的理论和实用意义。


同色异谱现象产生的原因:

每种物体都有它固定的光学特性,就是说它吸收哪些色光,反射哪些色光的性质是固定的。在光谱齐全的日光下,每种物体的颜色是固定的,说固定,是指物体的光学特性及在日光下呈现的颜色不变。而当光源的光谱成分改变时,即光源中缺少某一波长范围的单色光时,而这一波长范围的光又是某一物体的光学特性所反射的色光,那么这种物体在这种光源下就显示不出它的固有色了。而在此变化中,物体本身的光谱数据是不变的,也就是说光谱数据是描述彩色物体的表面性质,照明体的改变、观察者的不同、复制方法的不同对其都无影响。在印刷颜色(CIE 系统)表征中,是采用三维坐标将颜色表示在颜色空间中,以混合产生颜色的三个数据来描述颜色,它依赖于观察条件、再现颜色的设备类型,观察颜色使用的照明类型。而只有光谱数据是对实际颜色的唯一真实描述。

基于此,当一对颜色在某光源下呈现相同的颜色,但在另外的光源下,所呈现的颜色却是有差异的,此现象就称为同色异谱。这实际上是因为这两种颜色虽然光谱分布不同,但具有相同的色视觉效应,即具有相等的三刺激值(表征颜色的三个数据)。而两个样品的光谱反射因数曲线的交点越多,则能使两者颜色保持匹配的光源数目也越多。反之,如果两个或多个样品在任何光源下都匹配,则称之为同色同谱,其光谱反射曲线的形状是完全相同的。


同色异谱程度的评价方法:

定义照明体性质是描述颜色的一部分,CIE规定了A、B、C、D等一系列照明体,其中A 照明体是色温为2856°K的模拟火光,D65照明体是色温为6500K的模拟北方晴天上午10点到下午3点之间北窗口的阳光,因为北窗口的昼光比较稳定,太阳东升、西降时,色温变化不大,光谱成分较齐全。远古时代,人类就是白天依靠日光,黑夜依靠火光(篝火)来进行辩色的,所以在此两类照明体下,观察同色异谱现象最为理想。

国际照明委员会(CIE)推荐了一套同色异谱指数来评价颜色的同色异谱程度。其方法是对于特定的参比照明体(CIE D65,CIE A)和观察者,用不同光谱功率分布的测试照明体照射具有相同的三刺激值的两个异谱同色样品,把由此而产生的色差(E)叫做同色异谱指数Mt。具体评价步骤如下:

1.参照照明体和测试照明体

原则上,参照照明体推荐选用CIE标准照明体D65。如果选用其他参照照明体,应该注明其种类。

测试照明体优先选用CIE标准照明体A或是F系列典型荧光灯。在选用F系列的测试照明体时,CIE推荐优先选用F2、F7和F11等光源。如果采用其他测色用照明体作为测试照明体时应注明其种类。

2.同色异谱色对的三刺激值

评价时,首先计算构成同色异谱色对的试样在参照照明体下的三刺激值以及在测试照明体下的三刺激值。在计算中,原则上选取波长间隔为5nm,并根据观察视场的大小可分别采用CIE 1931或CIE 1964标准色度观察者光谱三刺激值函数。

3.三刺激值的校正

在一般情况下,要精确地做到同色异谱匹配是很困难的,两个颜色样品往往在参照照明体下也不是完全匹配的,可能存在着微小的差异,所以需要对测试照明体下试样的三刺激值进行修正。

三刺激值的校正方法通常有相加校正和相乘校正两种。在具体的应用中,采用相加校正或相乘校正一般可以自主选择,但有研究报道认为,在某些实际情况下相乘校正比相加校正能得到更令人满意的结果。

如果该色对在参照照明体下为同色,这时就不需要进行校正了。

4.色差的计算

在获得了同色异谱色对在测试照明体下的三刺激值之后,就可以直接计算出其在测试照明体下的色差△E。在计算色差时,原则上采用CIE1976L*a*b*颜色空间中的CIELAB色差公式,CIE规定该色差即为对应的同色异谱指数。

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