測色及計(jì)算機(jī)配色(第二版)(第一章)課件

1、測色與計(jì)算機(jī)配色概述第一章 光與色的基礎(chǔ)知識 第一節(jié) 光和色第二節(jié) 顏色的分類和表征第三節(jié) 顏色的混合 感覺是認(rèn)識的開端 知識的源泉客觀世界聽覺視覺味覺嗅覺神經(jīng)系統(tǒng)對外界現(xiàn)象和事物產(chǎn)生認(rèn)識什么顏色？視覺是感覺中重要的一種眼睛是一種高級的光學(xué)系統(tǒng)，能夠反映外界物體的形狀和顏色人的眼睛僅對380780nm的光波敏感顏色視覺決定于光源（illuminant）、 物體（object）、觀測者（observer）太陽色 彩 視 覺 測 試色 彩 視 覺 測 試顏色的數(shù)字信息31 組反射率值織物樣品NEXTNEXT顏色標(biāo)準(zhǔn)樣品光源電子信號光電二極管陣列單色光鏡反射率樣品顏色的表征NEXT反射率數(shù)據(jù)布樣分光

2、光度計(jì)NEXT反射率數(shù)據(jù)波譜曲線NEXT反射率數(shù)據(jù)波譜曲線R/%/nm 根據(jù)色差值判斷CMC色差公式以色差值判斷顏色的視覺差異E = 0 完美匹配 E = 0.3 剛可察覺 E 0.8 可接受 E 1.2 拒絕NEXTR/%R/%/nm/nm色度學(xué)（colorimetry） 研究人的顏色視覺規(guī)律、顏色測量理論與技術(shù)的科學(xué)。以物理光學(xué)、視覺生理、視覺心理、心理物理學(xué)等學(xué)科為基礎(chǔ)（還應(yīng)包括現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)） 以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，對顏色做定量的描述和控制?？?見 光 區(qū) 域第一章 光與色的基礎(chǔ)知識 第一節(jié) 光 與 色 一、光波長（nm）波長（nm）可見光與電磁波波長的關(guān)系可見光lCosmicraysX 射線U

3、VIR電磁波可見光波長范圍 物理學(xué)意義：380-780nm 人的顏色視覺意義：400-700nm能量決定了光的強(qiáng)度，波長決定了光的顏色。光的波長決定了人眼所能看到的顏色。相同波長的光，如果輻射能量不同，則人眼將看到不同明暗程度的色彩。在顏色科學(xué)中，所研究的光是為眼睛所能感受到的，因此在顏色科學(xué)中所謂的光是指，能作用于人眼，并能引起明亮視覺及顏色感覺（色覺）的一種電磁輻射，即可見光。二、光的色散 牛頓三棱鏡色彩實(shí)驗(yàn)光 源三棱鏡白 色光紫青藍(lán)綠黃橙紅可 見 光 譜自然光通過三棱鏡分光物理學(xué)概念：復(fù)色光：由不同波長的光組合在一起的光。單色光：單一波長的光，如激光。顏色測量中光的概念與物理學(xué)概念的區(qū)別

4、： 較窄波長范圍內(nèi)的光（物理學(xué)中仍然認(rèn)為是不同波長的光組成的復(fù)色光）在顏色測量中通常被看成是單色光?？梢姽庾V的顏色感覺紅色 649750nm 橙色 600640nm黃色 550600nm 綠色 480550nm 藍(lán)色 450480nm 紫色 400450nm三、物體的顏色（物體的光譜特性）物體顯示顏色的原因：對光的選擇性吸收。/nmR/%R/%/nm物體在光線照射下呈現(xiàn)不同顏色，是因?yàn)槲矬w具有對落在其表面的光譜成分有選擇地透射、吸收和反射的特性，這種特性稱為物體的光譜特性。透明體的顏色（濾色片，膠片）主要由透過的光譜組成決定。不透明體的顏色主要由反射的光譜組成決定。（一）有色物質(zhì)的濃度光照射在

5、透明物體上，一部分光透過物體，另一部分光被物體吸收。溶液中有色物質(zhì)與光密度的關(guān)系：固體中有色物質(zhì)在一定范圍內(nèi)成線性關(guān)系（二）反射物體的光譜特性光照射在非透明體上時(shí)，由于其表面分子結(jié)構(gòu)差異，而形成選擇性吸收，將可見光中某些波長的輻射能吸收了，將其余波長的光反射出來。0102030405060708090100400500600700 R/% /nm纖維材料的折光系數(shù)、織物組織等。如：纖維中染料的多少還原染料皂煮前后的色光變化物體的色澤決定于吸收光的波長，如吸收400420nm的藍(lán)紫光，顯示黃色；吸收560nm左右的綠光，則顯示紫色。顏色的純度決定于反射率曲線的形狀。物體顏色的深淺決定于反射率的高

6、低，這與物體中的有色物質(zhì)濃度和有色物質(zhì)的狀態(tài)、物體的表面積大小、表面性質(zhì)、照明光源以及入射角大小等物理因素有關(guān)。溫度和濕度超細(xì)纖維不容易染深色，原因：顏色=鏡面反射的白光+內(nèi)部反射的彩色。表面積大，反射白光成分比例多，顏色淺。物體顏色的決定因素四、人的視覺系統(tǒng)（顏色的生理學(xué)系統(tǒng)）感光系統(tǒng)人眼的感光系統(tǒng)由視網(wǎng)膜組成，視網(wǎng)膜上分布著視覺感光細(xì)胞（按細(xì)胞的形狀而命名為視錐細(xì)胞和視桿細(xì)胞），相當(dāng)于相機(jī)內(nèi)的感光片，是眼球的最里層，位于眼球后極的中央部分。 桿體細(xì)胞感綠錐體細(xì)胞感紅錐體細(xì)胞感藍(lán)錐體細(xì)胞2視角 193110視 角 1964210人眼睛的視覺特性：1.視角 視角為被觀察對象的大小對人眼睛形成的

7、張角。其大小決定視網(wǎng)膜上投影的大小。CIE 觀測者視角的特征： tan = A：物體面積的大小; D：物體與眼睛之間的距離。 因此，視角的大小決定于：（1）物體面積的大??； （2）物體與眼睛的距離。 距離一定，物體大，則視角大； 同一物體，距離眼睛越近，視角越大。視角與顏色視覺有關(guān)系嗎？有！ 因?yàn)楦惺茴伾囊曈X細(xì)胞在視網(wǎng)膜上的分布是不均衡的 2.明視覺、暗視覺 明亮條件下，人們可以分辨物體的細(xì)節(jié)和顏色。 黑暗條件下，人們只能分辨物體的大致輪廓，分辨不出物體的細(xì)節(jié)和顏色。 原因：人眼的視網(wǎng)膜中，有兩種不同的感光細(xì)胞分別在不同條件下執(zhí)行不同的視覺功能，這是視覺的二重性，或稱明視覺、暗視覺特性。界于

8、明視覺和暗視覺之間，此時(shí)人的視覺功能最差，兩種細(xì)胞均只有微弱的視覺功能。 解剖學(xué)和神經(jīng)生理學(xué)證明，視網(wǎng)膜中存在桿體細(xì)胞（黑暗中分辨輪廓）和錐體細(xì)胞（明亮條件下分辨顏色和細(xì)節(jié)）。介于明暗視覺之間的視覺狀態(tài)也稱微明視覺（間視覺）。光 源視 網(wǎng) 膜 的 中 央 窩桿 體 細(xì) 胞錐 體 細(xì) 胞錐體細(xì)胞（約650萬個(gè)）:布滿在視網(wǎng)膜中心處（14萬-16萬/mm2）。 當(dāng)視角為2時(shí)，物體像落在該處。是判斷色彩變化的感應(yīng)細(xì)胞。在日光下感應(yīng)非常敏銳。桿體細(xì)胞（約1億個(gè)）:布滿在視網(wǎng)膜周圍。判斷明與暗變化的感應(yīng)細(xì)胞。在昏暗光源下特別敏銳。錐體細(xì)胞和桿體細(xì)胞在視網(wǎng)膜上的分布3.光譜光視效率函數(shù)V() （視覺函數(shù)）

9、555nm 綠 黃507nm 藍(lán)綠 暗視覺光譜光視效率V（）明視覺光譜光視效率V（）4.顏色視覺現(xiàn)象（1）顏色辨認(rèn)顏色辨認(rèn)(視力正常的人可以辨認(rèn)400-700nm的各種顏色）紅 700nm 640750nm橙 620nm 600640nm黃 580nm 550600nm綠 510nm 480550nm藍(lán) 470nm 450480nm紫 420nm 400450nm人眼對光譜色的敏感性貝措德-布呂克效應(yīng)（Bezold-Brcke effect)人的視覺對不同波長光的顏色辨認(rèn) 精 度不 同，除 了黃（572nm）、 綠（503nm）、藍(lán) （478nm）外，其他波長的顏色隨光的強(qiáng)度而變化。57250

10、3478660626（2）顏色對比 視場中，相鄰區(qū)域的兩個(gè)不同顏色的相互影響叫做顏色對比。 每種顏色都可以在其周圍誘導(dǎo)出其補(bǔ)色，如紅綠、黃藍(lán)等。因此，在一種顏色的背景上,觀察另一種顏色，由于顏色對比，兩顏色會相互影響，色調(diào)會向另外一種顏色的補(bǔ)色方向變化。如果兩種顏色互為補(bǔ)色，則彼此加強(qiáng)飽和度。 觀察紡織品顏色時(shí)，應(yīng)避免對比效應(yīng)的干擾。第一節(jié) 光 與 色（3）顏色適應(yīng) 人眼在顏色的刺激作用下，所造成的顏色視覺變 化稱為顏色適應(yīng)。 對某一顏色的光適應(yīng)后，再觀察另外一種顏色， 后者的顏色會發(fā)生變化。研究顏色適應(yīng)規(guī)律在實(shí)際中的意義先后在兩種不同的光源下觀察顏色，必須考慮前一光源對視覺顏色適應(yīng)的影響。在

11、同一光源下觀察顏色，周圍還有其他顏色的光時(shí)，要考慮周圍光顏色適應(yīng)的影響。第二節(jié) 顏色的分類和特征一、顏色的分類 自然界的顏色可以簡單地分為非彩色和彩色兩大類。1.非彩色非彩色（消色）：只有明度，無色相和彩度的顏色，包括白（最高）、灰、黑（最低）三種顏色。測色學(xué)中，將理想的“白”和絕對的“黑”也歸入無彩色之列。非彩色對可見光各個(gè)波長的吸收都沒有明顯的選擇性。黑、白及從最暗到最亮的各種灰色黑 深灰 中灰 淺灰 白2.彩色 非彩色以外的各種顏色，都稱為（有）彩色彩色都對可見光內(nèi)某一 部分波長有比較明顯的吸 收（如右圖）。可以用反射率曲線表示 彩色吸收和反射的特征。 圖1-15 反射率是指在可見光譜內(nèi)

12、光照射于物體上后所反射出的光量與標(biāo)準(zhǔn)白板反射光量的比率。實(shí)際測試的反射率值是根據(jù)分光光度儀測量色樣 與積分球壁的反射光量后, 比較并計(jì)算出的一種 數(shù)據(jù)。色樣的反射率值就如同每個(gè)人的身份證號碼, 無法仿冒(物體顏色特征的“指紋”）。4006.25 560 3.26420 3.35 580 7.34 4401.96 60016.254601.40 62030.504801.22 64047.47 5001.21 66063.725201.34 68076.265401.78 70082.48反射率值可視為色樣的身份證明文件 色樣經(jīng)分光測色儀器解析后, 可得到不同波長下的反射率值 (以%表示)。/n

13、m/nmR/ %R/ %反 射 率 曲 線波 長/nm藍(lán)色樣曲線反 射 率 曲 線 波 長/nm黃色樣曲線反 射 率 曲 線 波 長/nm紅色樣曲線 反 射 率 曲 線波 長/nm綠色樣曲線二、顏色的特征 客觀地研究顏色的特征，首先要排除干擾因素(物體形狀、大小、性質(zhì)、用途、背景等)的影響(例如測色儀對顏色的測量，更客觀）。 飽滿 ( Fuller ) 或 稀薄 (Thinner)較深 ( Darker ) 或 較淺 ( Lighter)較明亮 ( Brighter ) 或 較平淡 ( Flatter )較鮮艷 ( Brighter ) 或較暗淡 ( Duller )飽和度高 ( More S

14、aturate ) 或飽和度低 ( Less Saturate )色相 ( Hue )通常人們對色彩的描述標(biāo)準(zhǔn)樣太深太 淺色 彩 的 描 述標(biāo)準(zhǔn)樣較亮較暗標(biāo)準(zhǔn)樣偏綠偏紅 無論是主觀的觀察，還是客觀的測試，共同的研究結(jié)果是：自然界的所有顏色可以用： 明度（lightness） 色相（hue） 飽和度（saturation） 三個(gè)屬性來描述。顏色的三維空間描述飽和度明度色相顏色的三維空間描述明度明亮或暗淡飽和度濃或淡色相紅或黃1.明度 表示物體明亮程度的一種屬性。 彩色光的亮度越高，人眼就越感覺明亮。在物理上表現(xiàn)為物體表面的光反射率越高，明度就越高。明度與亮度概念的區(qū)別概念不一：亮度本質(zhì)上是光度學(xué)

15、概念，可用光度計(jì)測得，而與人的視覺無關(guān)（屬于“客觀亮度”）；而明度強(qiáng)調(diào)顏色亮度在視覺上的反映，是從人眼的感受性來描述顏色的一種性質(zhì)。應(yīng)用范圍不一：一般把物體反射光的能量用明度來表示，而光源則用亮度表示 。顏色的第一維度 明度 顏色的第一維度 明度 色相 (Hue)2.色相色 彩 的 描 述（色調(diào)、色別、色名) 色相是彩色彼此相互區(qū)分的特性，是色彩最重要、最基本的特征，在物理學(xué)中表現(xiàn)為可見光的光譜波長不同。在視覺上表現(xiàn)為紅、橙、黃、綠、藍(lán)、紫等各種色調(diào)。在人的視覺中，物體表面色的色相決定于三方面：照明體光源的光譜組成；物體對光的吸收和反射特性；不同觀察者和觀測條件的差異。波 長/nm綠色樣反射率

16、曲線 反射率/%顏色的第二維度色相3.飽和度（純度、艷度、彩度） 指反射或透射光線接近光譜色的程度。 可見光中的單色光是最飽和的彩色，飽和度為1。單色光中摻入白光成分越多，飽和度就越低。物體色的飽和度決定于該物體表面反射光譜的選擇程度。對光譜某一較窄波段的反射率越高，而對其他波長無反射或反射率很低，表明有很高的光譜選擇性，這一顏色的飽和度就越高。波 長/nm綠色樣反射率曲線 反射率/%顏色的第三維度 - 飽和度 明度、色相、飽和度三者之間不是簡單的線性關(guān)系。 例如明度決定顏色的濃淡；而飽和度和顏色的鮮艷度有關(guān)。但是鮮艷度不能代表飽和度，因?yàn)轱柡投仁巧葘W(xué)概念，是客觀的；而鮮艷度則是主觀的，受精

17、神和心理因素影響較大?？偨Y(jié)： 顏色的三種屬性中： 色調(diào)主要取決于光的波長； 明度主要取決于物體對光的反射率； 飽和度主要取決于物體對光反射的選擇性；色調(diào)、明度和飽和度的相互關(guān)系顏色的明度發(fā)生變化，飽和度也會發(fā)生變化，而顏色的色調(diào)并不發(fā)生變化 。顏色的色調(diào)與飽和度的改變，明度卻不一定發(fā)生變化 。 色調(diào)相同，明度下降第三節(jié) 顏色的混合 兩束不同波長的光疊加在一起，與兩種不同顏色的顏料混合在一起，混合的規(guī)律一樣嗎？ 光的直接混合 加法混色 用于顏 色測量。（色光混合） 顏料、油漆、染料、濾光片的（經(jīng)過選 擇性吸收后的反射光或透射光）混合或疊加 減法混色 可以用于染 色、印 花 配 色。（色料混合）紅

18、、綠、藍(lán)三種色光混色后會形成加和反應(yīng), 愈混愈白, 且使用這三種色光的不同能量混合會產(chǎn)生出各種不同的色彩。紅、綠、藍(lán)三種色光的能量相同時(shí)產(chǎn)生白色。 1854年由格拉斯曼 (H.Grassmann)將顏色混合現(xiàn)象總結(jié)成顏色混合定律。一、加法混色 加法混色即各種不同顏色光的加和。三個(gè)原色光為紅、綠、藍(lán)。加 法 混 色紅 色 光 與 綠 色 光加 法 混 色紅 色 光 、 綠 色 光 、 藍(lán)色光 格拉斯曼顏色混合定律：人的視覺只能分辨顏色的三種變化，即明度、色相、飽和度。在由兩個(gè)成分組成的混合色中，如果一個(gè)成分連續(xù)地變化，混合色的外貌也連續(xù)地變化。并據(jù)此導(dǎo)出兩個(gè)定律。補(bǔ)色定律：每種顏色都有一種相應(yīng)的

19、外貌。如果某一顏色與其補(bǔ)色以適當(dāng)比例混合，便產(chǎn)生白色或灰色；如果按照其他比例混合，便產(chǎn)生近似比重大的顏色成分的非飽和色。純度高+補(bǔ)色=純度低中間色定律：任何兩個(gè)非補(bǔ)色相混合，便產(chǎn)生中間色，其色相決定于兩顏色的相對數(shù)量，其飽和度決定于兩者在色相順序上的遠(yuǎn)近。3.顏色外貌相同的光，不管其光譜組成是否一樣，在顏色混合中具有相同的效果。并由此定律導(dǎo)出顏色的代替律：相似色混合后仍然相似。 即 若A=B；C =D 則A+C =B+D 或 A+B =C X+Y=B 則 A+X+Y=C存在同色異譜現(xiàn)象4.亮度相加定律：混合色的總亮度等于組成混合色的各顏色光亮度的總和。加法混色方式： 光的直接混合。 觀察距離很小的兩個(gè)顏色時(shí)，由于人眼不能分辨而產(chǎn)生的混色。 兩個(gè)顏色頻繁交替作用于人眼，如轉(zhuǎn)盤式混色裝置、彩電等。轉(zhuǎn)盤上涂有11的紅綠兩種顏色，快速轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤是一個(gè)黃色熒光增白=藍(lán)紫光（吸收紫外線轉(zhuǎn)化而來）+黃光吸收白光中的黃光，而出現(xiàn)藍(lán)色，因?qū)θ肷涔庥形斩鴵p失強(qiáng)