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颜色是怎么形成的?颜色定量描述的体系有哪些?

颜色是光作用于人的眼睛以后引发除形象之外的视觉特性,在颜色科学和颜色测量领域,常用明度、色调和饱和度表示。CIE为了对颜色进行定量的描述,规定了显色系统表示法和混色系统表示法。本文对颜色的形成及颜色定量描述的体系做了介绍,对颜色知识感兴趣的朋友不妨了解一下!

颜色定量描述体系

颜色的形成:

物质世界的光波在作用于人类的视觉系统后所产生的知觉能够分成两种:一种是形象知觉,另一种是颜色知觉。依据国家对颜色的一些相关标准,将颜色定义为“光作用于人的眼睛以后引发除形象之外的视觉特性”。因此,颜色就是人眼的视觉系统在受到光波的作用之后,会在心理与生理上生成一些较为复杂反应的综合结果表现。想要产生颜色感觉,必须有光源、有色物体、眼睛以及大脑这四个要素。

根据颜色的视觉特征通常可以将颜色划分成彩色和非彩色两大类。非彩色也称为中性灰,就是指一系列的黑色和白色以及它们之间不同深度的灰而构成的色调。彩色就是指除了黑白灰三色以外的各类色彩。例如各类光谱颜色都是彩色。

根据颜色产生的不同物理原理可以将颜色划分成物体色、光源色和荧光色。物体色就是指本身发不了光,需借助另外光源的照射,再通过透射或者反射来产生颜色,光源色通常是指本身能够发光而产生的颜色,荧光色是指物体通过光的照射而引发所形成的荧光以及发射或者透射光一起产生的颜色。


颜色的特性:

通常过上面的颜色形成可知,颜色可简单分为彩色和非彩色两类。彩色是指具有明度、色调和饱和度三种特性的除黑白以外的颜色;而非彩色是指黑色、白色以及呈现深浅不同的各种灰色等;其中色调是各类彩色彼此区分的特性;而非彩色相比彩色而言只有明度这一特性。

颜色作为一种物质的表观属性,有利于人们观察到不同颜色物体并将其区分。但是,人眼视觉对颜色的感知是通过光线对物体的反射产生,必定会受到光源条件的影响。所以,将同一照明下获得的不同物体颜色看作是物体对光线的调制。假设光源光谱成分为p(λ),物体对光谱的调制作用为φ(λ),物体对光源调制后的反射光谱成分则为p(λ)·φ(λ)。

根据光源颜色刺激值计算公式,可得物体色的三刺激值公式如下所示:

物体色的三刺激值计算公式27

由上面公式可以看出,物体颜色会随光源产生变化。所以在产品颜色检测中,应尽量保持光源的稳定性。


颜色定量描述的体系:

在人们平常的生活中,每个人对于颜色的理解会有比较明显的差别。为了消除人们对颜色理解存在的差异,就不能够仅仅使用“红”、“绿”、“蓝”、“黄”等这些定性的形象语言来描述颜色,而是要对颜色进行定量的描述。

颜色的显色系统表示法与混色系统表示法是现在存在的两类可以对颜色进行定量描述的方法。颜色的显色系统(Color Order System)是指以收集了各类实际色彩为基础,依据色彩的外观,按照内心对表面颜色视觉的感觉,然后规定系统的排列和归纳色彩,并用数字、文字标记和空间位置与各类色样一一对应起来的色序系统。例如:孟塞尔表色系统、美国光学委员会表色系统、瑞典自然色系统、奥斯瓦尔德表色系统、日本的彩度顺序表色系统、中国颜色体系等都属于此类。目前,印刷色谱、油墨色样卡是在世界各国的印刷工业中使用最多的。这种表示颜色的方法是在根据印刷工业中的特点和要求上汇集的大量的实际色样,并且分类排列,通常是按照网点面积率的比例进行排列,在印刷工业中更具有实用性和针对性。颜色的混色系统表示法是不需要像显色系统那样去汇集设计色彩的样品,而是基于光的三原色(绿、红、蓝)能够混合匹配出各类不同的色彩形成的系统。例如基于密度计的测色法、CIE 系统,印刷工业中通常使用的是密度计测色法。

CIE 1931 RGB 真实的三原色颜色表示系统是国际照明委员会根据吉尔德和莱特两个人的研究成果而公布的第一个颜色空间,为能够对颜色进行定量的描述做出了巨大的贡献。为了克服此颜色空间的负刺激值问题,同时考虑到颜色的工业实际应用,CIE就提出了CIE 1931 XYZ颜色空间、CIE 1964 XYZ颜色空间和CIE 1976 L*a*b*等等颜色空间。其中CIE 1976 L*a*b*颜色空间作为具有良好的视觉特性的均匀颜色空间在世界上各国颜色工业中得到了广泛的使用。自从CIE 1976L*a*b*颜色空间的建立,该空间下的色差公式也得到了快速发展,而且色差公式的准确性也得到了不断的提高。

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