1、Colour(色彩) 的基本特征,颜色可分为彩色 ：红 橙 黄 绿 青 蓝 紫非彩色 ：黑 白 灰,色彩科学,生理学 物理学 化 学 數 学 心理学 工业技术应用,何谓色彩?,艺术家所使用的颜料 心理学家在探討颜色存在于人們心中的感受程度 生理学家利用它在探討人們神经系统的反应变化状况 物理学家利用它來探討颜色所产生的能量之变化状况 当每个人在街上活动时对所有物体或光源变化的感受程度,产生色彩三个条件,光 观测者 物体,产生色彩三个条件,大脑,X - 紅,Y - 綠,Z - 藍,Light Source,紅色反射光,白 光,颜色是人眼对光的感觉,人眼可感觉到不同波长下光的强度，大脑再将这些资料
2、转换成颜色。 色彩是非常主观的一种个人心理感受。 每个人对于同一颜色的感觉、表述可能会有很大差异，这是很正常的现象。 正因如此，电脑测色配色系统才被广泛使用。,火紅色,番茄色,苹果色,紅色,色彩心理學 COLOUR,色彩在每個人的脑海中都 有不同的诠释,我们首先来看看光,无光，无色！ No Light, No Color!,牛頓 - 三菱鏡之色彩实验 1666,光 源,可見光譜,可見光區域,人类能够看到的部分电磁波通常称为-可见光，波長以nm表示，范围很小。,可见光区域(400-700nm),紫色 - 400 to 450 nm. 藍色 - 450 to 480 nm. 綠色 - 480 to
3、 560 nm. 黃色 - 560 to 590 nm. 橙色 - 590 to 630 nm. 紅色 - 630 to 700 nm.,电子光谱,电子能量可用“频率”或“波長”描述 波長是一种距离的單位,1 nm = 十亿分之一米 (10-9 meters) 一般人的眼睛可视范围约在400 - 700 nm 之可见光区域內 . 紫外光(UV) 能量 : 它低于 400 nm 以下 , 一般在 200-400nm . 紅外線(IR) 能量 : 它高于700 nm 以上 , 一般在 700-2000nm.,波长 是一种长度单位,藍色光,1nm = 1 x 10-9 metres= 1/1000,
4、000,000 metre,照明体与我们平常所言之“灯光”有所不同-它是一种光经分光解析后得到的能量数据,一个很重要的概念 光源和照明体,光源和照明体的关系,自然光源 - 此光源乃真实存在的光源,泛指大自然之太陽光源 . 照明体 - 以比色原理制訂光源之照明体,此照明体可能是真实且存在的光源, 例如: 钨丝灯光照明体 ,或不是真实存在的照明体 . 照明体又稱為“光譜能量分佈” spectral power distribution (SPD). SPD - 每个波長与光源输出之相对能量值之间的相互关系 .,光源能量分布图,300 400 500 600 700,2502001501001501
5、0050,能 量值,D65,A,D65 - 平均太陽光源 A - 鎢絲燈光光源,光源 & 照明体,这是一种光源 - (钨丝灯光),这是一种照明体 - (A),某些照明体本身也是一种光源 !,照明体,A 钨丝灯光,色溫度約2856K,美国橱窗灯光，常用于检验光源色变现象. D50 - 平均太陽光源, 色溫度約5000K，接近中午天空光，不含UV。 D65 - 平均太陽光源, 色溫度約6504K，含UV. CWF - 冷白螢光燈,色溫度約 4200K . TL84- 欧洲办公室光源,色溫約4100K . U30 美国办公室光源,色溫約3000K .,我们再研究一下观测者,看看每个人对色彩的感受,视
6、觉化的三原色原理 Young-Hemholtz,感觉器官,大脑,白色物体,紅,綠,藍,视觉化的三原色原理 Young-Hemholtz,感觉器官,大脑,紅,綠,藍,红色物体,视觉化的三原色原理 Young-Hemholtz,感觉器官,大脑,黄色物体,紅,綠,藍,观 測 者 (人 眼),眼睛是无法描述出颜色的波長范围 . 人眼对光的感受基本上是由紅 , 綠 , 藍三种色光所組合而成的 . 人眼会將 Y-B, R-G 与明暗编码后, 再由视觉神经将此訊号传送至大脑 . 大約有8% 的男性与0.5% 的女性对判色有困难而无法正确判定颜色,色彩视觉障碍,全世界约有超过200百万人在判色时有视觉上的障碍
7、. 超过8%的男性有这方面的障碍 . 仅有0.5% 女性有这方面的障碍 不同的测试过程会有不同的差异,色彩视觉障碍,男性北美 8.00% 欧洲 8.76% 西欧 9.31% 中国 6.15% 日本 4.50% 亚洲 6.00%,现在，让我们来看看物体,光对物体的影响,以不透明体为例 ,物体本身会吸收某些色光,但同时它会反射出无法被其所吸收之色光 。 而物体所吸收的色光会转化为温度,也会影响物体本身颜色的变化。,物体外观特性,镜面光反射散射光反射固定式的穿透散射式的穿透,光照射至物体会有下列情形:,镜面光反射,平滑光泽面,A 观察者,B 观察者,高镜面反射光之物体表面,光源,散射光反射,略平滑光
8、泽面,A 观测者,B 观测者,低光泽表面物体或略粗糙表面之物体,光源,散射光反射,织物纹路结构表面,A 观测者,B 观测者,少量的镜面光效果,光源,A 观测者,B 观测者,光源,高光泽度之镜面物体,光对透明体的影响,光照射到透明体后，光波会穿透此物体而透射出光线。,光对透明体的影响,正常的穿透形式,光源的传送 透射 - 吸收,一般的传送形式,光对半透明体的影响,光照射至半透明体后,有某些波長光波会穿透此物体, 也有些色光會散射出而无法经由此半透明物体透射出.,光的散射 半透明物体,散射式的穿透,那么，到底哪些因素会影响眼睛的判色能力呢 ？,请注意！,背景色,背景色,背景色?,眼前的色环顏色相同
9、嗎?,背景色？,眼前的色环顏色相同嗎?,THE EFFECT OF SURROUND COLORS ON PERCIEVED COLOR,THE EFFECT OF SURROUND COLORS ON PERCIEVED COLOR,THE EFFECT OF SURROUND COLORS ON PERCIEVED COLOR,THE EFFECT OF SURROUND COLORS ON PERCIEVED COLOR,THE EFFECT OF DISTANCE (MEMORY) ON COLOR COMPARISON WHAT IS THE COLOR DIFFERENCE?,TH
10、E EFFECT OF DISTANCE (MEMORY)ON COLOR COMPARISON WHAT IS THE COLOR DIFFERENCE?,毫无疑问，光源会影响颜色！,同一物体在不同光源下会显現不同的顏色！,不同的观测者当然会影响颜色！,同一物体由不同的人看会显現不同顏色,不透明度,表面光泽,纹路组织,物体表面结构会影响到颜色表现！,观测面积会影响对颜色的最终判断！,2 度 視 角1931,10 度 視 角1964,2,10,而影响这种感觉的因素就太多了：环境背景色 先前色在脑中的残留影像 不同的观测者年龄、心情 光源 距离 观察面积 等等。,确实，颜色只是一种主观感觉,色彩
11、视觉测试,工业色彩学,颜色三要素,色调Hue（又称色相）: 颜色的相貌 饱和度Chroma(又称鲜艳度、彩度）：指颜色的纯净程度。 明度Lightness(又称亮度）：表明有色物体表面所反射光的强弱。请注意，亮度与颜色的深浅概念是不同的！,three dimensions of color,Chroma,Hue,Lightness,混色理论加法混色 & 减法混色,大约在公元1860 由 Maxwell 提出此理論. 红、绿、蓝之三种色光混色后会形成加成反应,会越混越白,且使用這三种色光的不同的能量混合会产生各种不同的色彩 . 紅、綠、藍三种色光的能量相同时会产生白光.,加法混色,加法混色-红色
12、光 & 绿色光,加法混色-红色光 & 绿色光,加法混色 红色光 & 绿色光、蓝色光,加法混色 红色光 & 绿色光、蓝色光,减法混色,光照射在物体后, 通常会吸收部份色光, 因此某些色光会部份被移除而無法反射出去. 透明的色料在减法混色中会包含透射与 吸收，但不包含散射. 色料在减法混色中有吸收性与散射性 .,减法混色 品红色,减法混色 品红色 & 黄色,减法混色 品红色 & 黄色、青色,颜色的表示方法有很多种,形象描述法：如桔黄、大红、湖兰等特点：生动形象，不严格，无法评价分光光度曲线法 - 吸收曲线- 透射率曲线- 反射率曲线（实际应用） 三刺激值表色法 - RGB表示法- XYZ表示法（配
13、色理论基础）特点：数据表示，可以计算，电脑配色之基础,光谱曲线,光谱曲线图,光谱曲线图会显示出物体质反射率或透射率资料。 物体經光照射后,所反射出之光能量以曲线图显示,也會以百分比(%)方式将物体各个波段的反射率值以反射率资料显示。 液体经光照射后, 所透射出之光源能量以曲线图显示,也会以百分比(%)方式各个波段的透射率值以透射率资料显示 。,光谱曲线图,光谱曲线图会解析出物体各个波段之变化, 此功能是人眼所无法达到的。 光谱曲线图对于确认色样和检查颜色非常有实际意义 使用者可借由光谱曲线图來分析染料的特性 .,通过分光光度仪可量测到物体之反射率 . 反射率是指在可見光谱內，光照射於物体上所反
14、射出之光量与入射光总量的比率 . 反射率值是根据分光光度仪所測量到的色样和积分球壁之反射光，经过比较并计算出的一种数据。 颜色的反射率值就如同每个人的身分证号码是唯一的, 无法仿冒.,反射率,反射率,nm %R 400 6.25 420 3.53 560 3.26 440 1.96 580 7.34 460 1.40 600 16.25 480 1.22 620 30.50 500 1.21 640 47.47 520 1.34 660 63.72 540 1.78 680 76.26700 82.48,这组数据代表一个颜色，符合这些数据的一定是同一个颜色！,反射率曲线 %,波長 (nm),蓝
15、色样曲线,反射率曲线 %,波 長 (nm),黄色样曲线,反射率曲线 %,波 長(nm),红色样曲线,反射率曲线 %,波 長 (nm),绿色样曲线,CIE,THE CIE,CIE是一个国际性的组织，总部设在法国，成立已久。其最主要的工作,在于研究物体彼此间的色差之比色方法 .其全名为Commission Internationale de lEclairage. 也从事于照明体的研究工作, 又称之为 国际照明委员会.,标准观测者,标准观测者是一组数据, 主要描述人眼对于色彩感知变化状况,是根据W.D.Wright在1928年与J.Guild 在1931年从人眼对色的实验所发展出來的理论。 此实验
16、是將各种波长之测色光源投射在白幕上,找約一百个判色能力正常的人,依照每个人的判色能力让判色者自己调整R,G,B三种色光,调至观测者认为测色光与自己所调出的光源最为吻合,最后收集这些人所判定出的各种不同的光源能量值而定义出人眼之三刺激值 ( x , y , z )。,三 刺 激 值,X 红 Y 绿 Z 蓝,公式化的条件 人眼三刺激值 x,y,z, 小三刺激值 X,Y,Z, 大三刺激值,标准观测者实验,标准观测者,CIE 1931 2观测视角 2 度.CIE 1964 10 观测视角 10 度.,10度视角你可以看到更大面积！,CIE 标准观测者- 2,在1931年， CIE发表出2度視角之观测方
17、式，制定出符合人眼判视之人眼三刺激值： x, y, z y 值是指人眼对照明体的感知常數, 又称之为视觉反应常數, 主要辨视明暗 .X 值是指人眼对紅色光的感知常數 .Z 值是指人眼对蓝色光的感知常數 .,CIE1931 - 2 标准观测者 人眼三刺激值之光谱图,CIE 标准观测者- 10,在1964年CIE发布出 10 度視角 之观测方式, 制定出更符合人眼判视之 人眼三刺激值：x10, y10, z10. 对于明暗的感受更可达 y = 100.0 555 nm. 此CIE观测角度更可涵盖较广的波長与间距。,CIE 标准观测者,标准观测者,1.7 cm,8.8 cm,50 cm,50 cm,
18、大视场 : 10度视角,小视场：2度视角,CIE 1931色度空间图,CIE 表色系统,此表色系统是由光源( illuminant),物体(object),观测者（observer)三种要素所组合而成 .采用CIE所制定的标准光源数据与观测者,由电脑计算来描述颜色。 色样经测色仪的测量,再以CIE表色系统来表示颜色的空间位置 。,1st. dimension of color 色相（色调）,2nd. dimension of color 明度（亮度）,3rd. dimension of color 饱和度,颜色的三维空间,3、饱和度,2、明度,1、色调,色 彩 座 标,X,Y,Z CIELAB
19、公式 LabC*H*,制定出色样的色彩座标位置,CIELab色彩空间 L* = 明暗度 -指颜色明暗的強度. a* = 紅 - 綠 軸 b* = 黃 - 藍 軸 C* = 饱和度- 指颜色的鮮艳程度. H* = 色调- 指顏色的相貌.,色 彩 座 标,CIEL*a*b* 色差公式- L*,L* = 明暗度 ( Lightness )L* = 愈接近 0 表示颜色愈暗（深）. L* = 愈接近 100 表示颜色愈亮（浅）.,CIE L*a*b*色差公式- a*,a* = 红绿 轴 + a* = 偏红 ( 不夠绿 )- a* = 偏绿 ( 不夠红 ),CIE L*a*b* 差公式- a*,-a 0
20、 +a,CIE L*a*b*色差公式- b*,b* = 黃蓝 轴+b* = 偏黃 ( 不夠蓝 )-b* = 偏蓝( 不夠黃 ),CIE L*a*b*色差公式- b*,+ b0- b,饱和度 - C,有些顏色虽有相同的明暗度,但在颜色描述中必须还得考虑彩度的描述。对于相同的亮度评价，还应从灰度（饱和度）来看看颜色描述在哪些方面不一致。也可用下列方式表示彩度: 色彩饱和度(saturation ),色彩純度(purity),色彩鲜艳度 (vividness), 或是 色彩丰满度(color fullness) .,CIELAB饱和度（彩度）值的确定,C* = 彩度指标 . C* = (a*2 +
21、b*2)1/2. C* = 色样在a*b*色彩图中的位置与中心点的距离. 低彩度的颜色(灰色)： C* 略大于 0 . 高彩度的颜色： C* 大约在 70-90左右 .,.,CHROMA,HUE,CieL*a*b* 色彩空间,色相-H,可感知到之颜色指 : 紅色 , 黃色 , 綠色 ,藍色 , 或 紫色 等等. 无色之色相意指 : 黑色 , 灰色 , 或白色 .,CIELab- 色相角的制定,h = 颜色的色相角度 . h = 任一颜色在 a*b*图形中,以 +a*轴为基点,逆时针方向所转过的角度. h = tan-1 (b*/a*). h = 0o - 360o,0o与180o在 a*轴上,
22、 90o 与270o 在 b*轴上.,HUE,CieL*a*b* 色彩空间,色相 , 明暗 , 彩度 在工业上的应用,色调（色相） HUE - 在色相上的描述有: 偏紅 “redder”, 偏黃 “yellower”, 偏蓝 “bluer”, 或 偏绿 “greener”.明度 LIGHTNESS - 在明暗度上的描述有: 较亮“lighter”, 或 较暗 “darker”.饱和度（彩度） CHROMA - 在彩度上的描述有: 较鲜艳“brighter”, 或 较萎暗 “duller”.,色 差,所谓色差是指兩個颜色样品综合色彩上的差异大小。 经过视觉估计后 , 可以决定出颜色之间的差异和方
23、向 , 但并不是指颜色间等级上的差距 . 比色法 ( Colorimetry )- 颜色间的差异数值 . 色差值可提供 色彩品管、配方計算及 修色等方面的应用。,色 差（允差，容差）,经过测色仪器测量后,再经过色差公式计算可得出此两个颜色之间的具体差异数值.以DE表示 DE 两个颜色彼此间的差异值 DE 表示两个色样在色彩空间內彼此间的空间距离。,色 差,DE,COLOUR DIFFERENCE,让我们讨论一下这些问题！,CIELab,L*a*b*,L*C*h,Da*,XYZ,xyY,DC*,Db*,DE,DL*,5R 5/10,CIEL*a*b*（常用） CMC( L:c )（更常用） FM
24、C2 JPC79 MS89 HUNTERLab DIN6175 等等.,色差公式,各公式允差空间形态,CIELAB DE,CIE L*a*b*,CIE L*C*h,CMC DE,CIE色差公式,由于CIELab 色差公式有下列不足,而影响了 CIELab色差公式的广泛应用:- 在色相、明暗、彩度方面与人眼的的相关性较差- 相同的DE,在不同颜色上与表观差异较大 CMC是改进了上述缺点的色差公式，所以其结果与人眼判色有很好的相关性，目前被广泛使用。,色差计算,CIELab:DE= (dL2 + da2 + db2)1/2 CMC(2:1)DE= (dL/LSL)2 +(dC/c Sc)2 + (
25、dH/Sh)2式中L、c为调节明度和饱和度相对宽容度的两个系数SL、Sc、Sh亦为校正系数,色 差 公 式,CIE L*a*b* 色差公式,色差表述 dL* = L*BAT - L*STD ( + 較淺 , - 較深)da* = a*BAT - a*STD ( + 偏紅 , - 偏綠 )db* = b*BAT - b*STD ( + 偏黃 , - 偏藍 )dE* = (dL2 + da2 + db2)1/2 ( 总差异值 ),CIE L*C*h* 色差公式,色差表述 : dL* = L*BAT - L*STD ( + 较浅 ，- 较深) dC* = C*BAT - C*STD ( + 较鲜艳，
26、- 较萎暗 ) dh* = h*BAT - h*STD ( 色相角度的差异 ) dE* = (dL2 + dC2 + dH2)1/2 ( 总差异值 ) dH* = (dE2 - dL2 - dC2)1/2 (+反時鐘方向 ),色彩的描述,色彩的描述,色彩的描述,DE = 0.00 完全对色 DE = 0.3-0.6 有一点差异 DE = 0.7-1.2 可接受的差异 DE 1.5 完全不对色 正常情况下，DE 0.2时，人眼是看不到色差的！,色差结果的评价,重要话题-色变异（跳灯，同色异谱，MI）,这个问题太重要了，每个工厂 100%都会遇到这个困扰，我们现 在来看看！,色变异(同色异谱),一对色样在不同光源下,会产生不同的色彩变化称之为光源色变 .,光源所产生的色变,标准样,标准样,批次样,批次样,色 恒 性,色恒性良好,色恒性不好,标准样,标准样,批次样,批次样,波 長 (nm),同色异谱光源色变现象在反射率曲线上看到的表现,产生色变的原因,光源 观测者 测色仪器 原物料种类、外观 加工方式 色样的大小 等等因素,END,The,
