颜色感觉和测量的基础.ppt

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,2001,HunterLab,HunterLab Presents,颜色感觉和测量的基础,Version 1.3,颜色感觉和测量的基础,本幻灯片为颜色感觉及测量的指南.,也是你能根据适合于你自己的方式进行学习的工具。,返回上一页,-,继续下一页,-,当一幻灯片信息显示完全后，接下的信息将会出现在屏幕的左下角。,要退出演示请按键盘上的,Esc,键,本演示图稿由5部分组成,:,内容,颜色,感觉,颜,色,测量,色度标尺,表面特征及几何构造,试样的制备及放置,如果你希望跳至某一特定部分请点击相应部分的名称或击向下到另一幻灯片,颜色感觉,To Contents Page,End,看颜色所必须具备的条件,光源,物体,观察者,视觉观察的情形,物体,光源,观察者,视觉观察的情况,为了制造出一能够使人的颜色感觉数量化的仪器，在上面所谈及的三个条件都必须被数值化,.,上述模型给出了要观察到颜色的三个必备的条件.,光 源,光 源,当光被棱镜色散后通常能被看见是由所有的可见波长的光组成.,光源通常发出白光,太阳光光谱,光 源,光波长的度量单位为纳米,(,nm)，,一纳米为米的十亿分之一。,可见光谱波长范围为400-700,nm,。,光在每一波长的相对能量分布建立一能量分布曲线能量化光源的光谱特性。,可见光只是电磁波谱中的一小部分,。,300,450,550,650,1000,可见光谱,红外,紫外,0,50,100,150,400,500,600,700,波长-纳米,nm,相对,能量,日光,太阳光的光谱能量分布,2001,HunterLab,光源与照明体,一个照明体为代表不同类型光源的光谱特征的相对的能量对波长的一个图谱，或一个数据表格。,一个光源是一个真实能发光的物体.,光源与照明体,日光,钨灯,荧光灯,光源,照明体,一些常见光源,A,钨丝灯,C,平均日光,D,65,中午日光,F2,冷白荧光,U30U3000,荧光,光源与照明体,根据照明体的方式来表示一光源。,在视觉观察的情况中第一要素的光谱特性已被定量并标准化。,?,?,2001,HunterLab,物 体,物体,物体改变光，在物体中的着色剂如颜料或染料能选择性的吸收一些波长的入射光，反射或透射了其它的。,光与校车油漆间的相互影响,入射光,镜面反射,漫反射,2001,HunterLab,物 体,在每一波长下的反射光和透射光的数量能够被定量，这便是物体颜色特性的光谱曲线。,校车黄色的分光光度曲线,物 体,通过测量物体的相对反射和透射特性，在视觉观察特性中的第二个要素已被定量。,?,2001,HunterLab,观察者,观察者,光亮度是人眼对应于不同波长光的相对敏感程度,。,人眼对光谱色的敏感性,观察者,锥体细胞负责日光和颜色的感觉,。,对应于红绿蓝有三种类型的锥体细胞,。,人眼内的杆体细胞负责夜视觉,。,人 眼,Lens,Cornea,Optic Nerve,Macula,Retina,Fovea,杆体细胞,感绿锥体细胞,感红锥体细胞,感蓝锥体细胞,观察者,通过做实验来对人眼对颜色的感觉进行量化。一名观察者通过一有2度观察域的孔看一白色屏幕，屏幕的一半被测试光照明，另一半用三原色光混合一起照明，观察者调节三原色光的能量直到与测试光的颜色匹配，在整个可见光谱范围内重复此过程。,标准观察者的确定,红,绿,蓝,测试光,白背景,观测角,限制屏,EYE,黑色隔板,测试滤色片,2,观察者,实验导出,的,x,y,和,z,函数成为,CIE 1931 2,标准观察者。这些函数对平均人眼观察者的红绿蓝锥体的敏感性进行定量化。,CIE 2,标准色度观察者,z,y,x,2001,HunterLab,观察者,在,1931 2,标准观察者实验被认为锥体细胞集中在视网膜中央的中心凹内，后来认为中心凹外也存在锥体细胞，在1964年重做此实验得出,1964 10,标准观察者,。,15,”,7,英尺,2 和 10,观察者,10,3”,2,2 和 10,度标准观察者,z,y,x,CIE 10,度观察者,(1964),CIE 2,度观察者(,1931),2001,HunterLab,观察者,两套观察者函数,10,标准观察者被认为是较适于大面积观察并广泛应用于各种商业应用中。,观察者,视觉观察情况中的三个要素都已被量化。,光源,通过用户选择的照明体量化。,物体通过测试其反射或透射的曲线量化,。,观察者通过选择,CIE,标准观察者函数量化,。,2001,HunterLab,测量颜色,To Contents Page,End,须具备的条件,:,要看见颜色,要测量颜色,光源,物体,观察者,光源,样品,分光器,颜色测量,CIE,任一颜色的三刺激值,X,Y,Z,是通过照明体、物体的反射率或透射率、标准观察者函数乘积，然后在可见光谱范围内积分求得。,=,x,x,x,=,=,=,X,=41.9,Y,=37.7,Z,=8.6,x,Y=37.7,Z=8.6,X=41.9,测量颜色,三刺激值色度计或色度计利用光源照射到被测样品上，光线被物体反射，然后被通过对一特殊的照明体模拟标准观察者函数（典型为,C）,的红，绿，蓝滤色片，在每一滤色片后有一光电探测头检测通过滤色片的光的数量，这些信号然后以,X,Y,和,Z,方式显示出来。,测量颜色,三刺激值色度计,X=,Y=,Z=,X=41.9,Y=37.7,Z=8.6,光源,样品,红,绿,和,蓝滤色片,光电探测头,数据显示,一些色度计系统,D25-9000,色度计,测量颜色,一色度分光光度计或一分光光度计用一光源照射被测样品，被物体反射的光通过光栅色散为光谱，然后通过二极管矩阵测量每一波长下的光量，然后光谱数据被送到处理器，处理器根据所选择的,CIE,照明体数据和,2,或,10,标准观察者函数将其转换成,X、Y、Z,值。,光 源,测量颜色,分光光度计,X=,Y=,Y=37.7,Z=,Z=8.6,X=41.9,样 品,衍射光栅,二极管矩阵,数据显示,数据处理器,一些分光光度计系统,MiniScan,ColorFlex,LabScan XE,色度标尺,To Contents Page,End,颜色的组成,颜色有一亮度或明度值。,色相代表光谱色的颜色。,可通过增加着色剂来增加颜色的彩度和饱和度。,颜色的组成,饱和度(彩度),色相,明度,(,亮度),黑,白,色相,明度,饱和度,测量颜色值,目测法是一种比较主观的方法。,通过仪器测量颜色的方法比较客观。,校车黄色的测量值,X,=41.9,Y,=37.7,Z,=8.6,色度,由于XYZ值表示物体颜色较难理解，其它的颜色标尺得到相应的发展,:,更容易表述我们怎样感觉颜色,简单明白,增进色差的表述,颜色空间更加线性化,对立颜色学说,对立颜色学说认为红绿蓝锥体反应在通过视神经传向大脑的过程中进行重新组合。,对立颜色理论,大,脑,颜,色,蓝色感受器,绿色,感受器,红色感受器,蓝-黄代码,黑 白,代 码,红-绿代码,对立颜色学说,当下一个幻灯片显示时，注视旗帜中心的白点一直到屏幕自动转换成白色（大约20分）。,当注视几分钟后，一白色屏幕出现。,对立颜色学说,你看到的旗帜像红色，白色或蓝色？,通过注视绿色，黑色和黄色旗帜，充满了红-绿代码的绿色部分，黑白代码的黑色部分及黄蓝代码的黄色部分，当你看白色屏幕时你的视觉试图恢复平衡。因此，你看见了红色、白色和蓝色。,这示范更让人相信对立颜色学说。,Hunter L、a、b,颜色空间,Hunter L、a、b,颜色空间是一个,基于对立颜色学说的,3-,维,矩形空间。,L,(,明度,）,轴,-0,代表黑,100,代表白。,a,(,红-绿)轴,-,正值为红;,负值为绿，0为中性色 。,b,(,蓝-黄),轴-,正值为黄,;,负值为蓝，0为中性色。,Hunter L、a、b,颜色空间,L=100,L=0,Hunter L、a、b,空间,能在视觉上感觉的所有的颜色都可以在,L,、,a,、,b,矩形颜色空间上标示出。下面的幻灯片显示,“,校车黄色,”,在,Hunter L、a、b,颜色空间的位置。,-10,+30,+20,+10,-20,-30,-40,-30,-20,-10,+10,0,+40,+10,+30,+20,+100,+90,+80,+70,蓝,红,绿,黄,白,黑,明度,+60,+30,+20,L=61.4,a=+18.1,b=+32.2,2001,HunterLab,校车黄色的,Hunter L、a、b,值,L=61.4,a=+18.1,b=+32.2,L、a、b,色度空间,在现今有两个使用比较广泛的颜色空间,-,Hunter L、a、b,和,CIE L*、a*、b*,.,在结构上类似，同一颜色在这两个颜色空间中的数值是不同的。,Hunter L,a,b,CIE L*,a*,b*,Hunter L、a、b(1958),与,CIE L*、a*、b*(1976,),L、a、b,颜色空间,Hunter,和,CIE L*、a*、b*,标尺,都是,X、Y、Z,值进行算术推导出。,没有一个标尺在视觉上是均匀的，,Hunter L,、,a,、,b,在颜色空间的蓝色部分是收缩的，,CIE,L*、a*、b*,在颜色空间的黄色部分是过度扩张的。目前,CIE,推荐使用,CIE L*、a*、b*。,颜色公式的计算,L=100(,Y,/Y,n,),1/2,a=Ka(,X,/X,n,-,Y,/Y,n,),(,Y,/Y,n,),1/2,b=Kb(,Y,/Y,n,-,Z,/Z,n,),(,Y,/Y,n,),1/2,Hunter L、a、b,L*=116(,Y,/Y,n,),1/3,-16,a*=500(,X,/X,n,),1/3,-(,Y,/Y,n,),1/3,b*=200(,Y,/Y,n,),1/3,-(,Z,/Z,n,),1/3,CIE L*、a*、b*,极坐标,CIE L*、C*、h,CIE,L*、C*、h,是,CIE L*、a*、b*,矩形坐标的极坐标的表述。,CIE L*、C*、h,数值描述颜色等同于我们表述颜色的明度，彩度（饱和度）和色相。,数值上从,CIE L*、a*、b*,导出,它的视觉不均匀性不比,CIE L*、a*、b*,好。,它不如,L、a、b,标尺容易理解。,极坐标,CIE L*、C*、h,可接受的颜色差是什么？,可察觉的最小范围,可接受的最大限度,可接受的颜色差异是什么？,根据应用的不同，可接受的颜色差异不一,.,如下例,:,对汽车的油漆而言允差较小是接近于最小可察觉颜色差。,对膨化食品而言允差较大是用最大可接受的差异来定义产品的允差。,矩形,L*、,a*、,b*,色差,色差总是以（试样-标样）的值来计算的。,如果,L*,为正，试样比标样浅；,为负，试样比标样深。,如果,a*,为正，试样比标样更红（或少绿）；,为负，试样比标样更绿（或少红）。,如果,b*,为正，试样比标样更黄（或少蓝）；,为负，试样比标样更蓝（或少黄）。,矩形,L*、,a*、,b*,色差,试样,标样,色 差,D,L*,=,+2.2,D,a*,=,-2.5,D,b*,=,-2.4,对允差要求较紧的产品，可接受的形状是椭圆 形。,可接受的色匹配的形状,我们发现一些色差属性比另一些更不易接受，色相差最明显，彩度差次之，明度差最不明显。,可接受的色匹配的形状,L*,+,a*,+,b*,产品标样,可接受的匹配样,可接受的明度/彩度变化,由于色空间的非均匀性，通常是较浅的颜色有较大的,L*,允差，较小的,a*,和,b*,允差。,对彩度（饱和度）较大的颜色，有较大的,a*,和,b*,允差。,L*,+,a*,+,b*,可接受的明度/彩度变化,矩形,L*、,a*、,b*,空间,当,Hunter L、a、b,或,CIE L*、a*、b*,矩形坐标被用作三维色差空间时，结果可接受的样品是紧缩在一个框内。,矩形,L*、,a*、,b*,空间,b*,a*,产品标样,可接受的匹配样,X,L*,a*,b*,L*,E*,E*(,总色差),是基于,L*、a*、b*,色差，并作为一个单独的指标来表示通过/不通过。,2001,HunterLab,E*,在色空间上的非均匀性,E*,本身并不总是值得信赖的。,在下面的例子中，在视觉上试样1 与标样很接近，而试样 2并非如此，然而它们两者有相同的,E*,值。因为 试样,2,所有的差值都在,“,a”,值（少绿），所以在视觉上差异较大。,E*,在色空间的非均匀性,标 样,试样,1,试样,2,极坐标,L*、,C*、,H*,色差,H*,如下计算:,H*,(,E*,ab,),2,-(L*),2,-(C*),2,1/2,如果,L*,为正，试样比标样浅；,为负，试样比标样深。,如果,C*,为正，试样比标样更鲜艳；,为负，试样没有标样鲜艳。,H*,表示在色相上变化的大小。,极坐标,L*、,C*、,H*,色差,试样,L*,=,71.9,C*,=,58.9,h,=,80.0,标样,L*,=,69.7,C*,=,61.8,h,=,78.5,色 差,D,L*,=,+2.2,D,C*,=,-2.8,D,H*,=,+2.0,极坐标,L*、,C*、,H*,色空间,当,L*、,C*、,H*,坐标被用作三维色差空间时，结果是可接受的样品是在一个,平顶扇形内。,极坐标,L*、,C*、,H*,色空间,产品标样,可接受的匹配样,D,L*,D,C*,D,H*,椭圆形,Ecmc,色空间,Ecmc,是一个定义产品标样周围椭圆色差空间的单一测量值。,椭圆形,Ecmc,色空间,产品标样,可接受的匹配样,D,L*,D,C*,D,H*,椭圆,Ecmc,色空间,Ecmc,是一个定义三维色差空间的表示通过/不通过的单一的测量值，一个椭圆体是环绕产品标样为中心。椭圆体的形状可以通过调节明度-彩度（,l:c,）,的比例调节到工业参数。比例为1:1时为圆球状。比例为3:1时是一个细长的球状。椭圆体的大小用调节商业因子（,cf,）,来调节最大的可接受范围，在纺织印染行业而言，通常取,l:c,比例为2:1，,cf,为1。,Ecmc,色差公式,D,D,D,E,cmc,=,L,*,SL,C,*,SC,H,*,SH,式中:,cf,l,c,+,+,2,2,2,SL,SC,SH,D,cf=,商业因子,l:c=,明度对彩度比,表面特征和几何结构,To Contents Page,End,光的反射,对不透光的材料大多数入射光被反射，在漫反射中看见颜色，在镜面反射中看见光泽。在镜面角度的反射与任一角度的反射相比反射量最大。然而镜面反射低于总反射光的4%，其余的为漫反射。,光的反射,入射光,镜面反射,漫反射,在观察颜色时表面特征的影响,当你看一颜色相同但表面特征不同的样品时，对每一颜色你的感觉是不一样的。光泽的表面看起来较深和彩度较高，无光的和粗纹的表面看起来较浅和彩度较低。,在观察颜色时表面特征的影响,有光泽的,无光的,粗纹的,在观察颜色时表面特征的影响,增加表面粗糙度的影响是冲淡了颜料的颜色以至于看起来是较浅或少饱和度。这是由于镜面反射（白色）的散射的增加冲淡了漫反射（在此我们见到颜料的颜色）引起的。表面越粗糙，镜面反射的散射越大。,不同表面的光的分布,无光的,半光泽的,高光泽的,仪器的几何构造,仪器的几何构造定义光源、样品面和检测器的配置。通常有两大类几何构造的仪器：一类,是定向的,(45/0 或 0/45),和漫射型的（积分球）。,定向型几何构造,定向型几何构造典型的有在,45,角照明，,0,角测量，称为,45/0,几何构造。,0/45,几何构造是,0,照明和,45,测量。,两者在测量中都去除了镜面反射（不包括镜面）。这种仪器测量的结果与由于颜料颜色和表面光泽度变化在视觉上所引起的外观变化相符合。,45,45/0,和0,/45,去除镜面反射几何构造,镜面反射,镜面反射,45,照明/,0,测量,0,照明/,45,测量,分光器,分光器,光源,光源,漫射,漫射,0,0,漫射,漫射,45,样品,样品,在色差测量中光泽的影响,在下一页中在整个卡上是相同颜色的涂料,，,右边经过无光表面整理（作为试样测量），左边有高光泽（作为标样测量）。表明用,0/45,几何构造（不包括镜面反射）仪器所作的色差测量与你所见到的色差相一致（无光一边稍浅和少红）。那是因为它对颜色和表面整理两者的影响都作了测量。,0/45,几何构造仪器当用于质量控制应用时是非常好的，因此时与眼睛看的一致性是很重要的。,在色差测量上的光泽影响,L*,a*,b*,去除镜面反射 1,.4 -1.5 -1.2,有光的,无光的,0/45,几何构造,0/45,几何构造分光光度计,LabScan XE,积分球几何构造,典型的积分球几何构造仪器用一涂白的球漫射照明样品，在,8,角测量（,d/8,）。,通常测量中包括镜面反射。它忽视由于表面不同引起的差异，提供的测量仅符合颜料颜色的变化。积分球也有去除镜面反射的能力。,积分球几何构造,d/8,包括镜面反射,去除镜面反射,分光器,分光器,光源,光源,镜面反射,测量,镜面反射,测量,样品,样品,在色差测量中光泽的影响,在下一页中看到上面所测量的相同的卡，然而这次测量是使用一,d/8,积分球仪器,。,积分球的读数指出包括镜面反射时无色差，它只考虑颜料的变化而不受表面光泽的影响，这在配色应用中是非常有用的。,积分球仪器也能在去除镜面反射的模式下测量卡，对这一平的、光滑的、均匀的卡读数与,0/45,仪器相类似。,在色差测量中光泽的影响,L*,a*,b*,包括镜面反射,0.0 0.1 -0.0,去除镜面反射,1.8 -1.6 -0.9,积分球几何构造,有光的,无光的,积分球去除镜面反射,当你期望要包括镜面反射测量时，积分球仪器是非常优秀的。然而，因为积分球仪器在去除镜面反射时是不大适宜的，在去除镜面反射模式测量的结果往往是不大精确的。这是因为任一样品的弧度和纹路将会引起镜面反射光不进入积分球的去除镜面反射孔，并使一些（常常是不稳定的）镜面反射光,错误地包括在测量内。,去除镜面反射积分球几何构造,光滑的样品,有纹路的样品,测量,镜面反射,测量值是精确的,光滑的样品,测量,测量值太浅,有纹路的样品,镜面反射,镜面反射,镜面反射,在色差测量中纹路的影响,下面是两个经过不同表面处理的塑料片，两者都有一定的纹路，但其中一个比另一个纹路更多。当用积分球仪器在包括镜面反射的模式下测量的结果表明不存在色差。然而，用积分球仪器去除镜面反射模式下的色差比它们本身的色差低，这是因为浅纹路和深纹路两者的读数都比其应有的较高,，,再求差所以结果色差比其实际的小。,0/45,几何构造仪器较精确并同人的视觉结果比较一致。,在色差测量中纹路的影响,0/45,几何构造,L*,a*,b*,去除镜面反射,5.2 1.8 2.5,积分球几何构造,L*,a*,b*,包括镜面反射,0.1 -0.1 0.1,去除镜面反射,2.0 0.5 1.0,较浅的纹路,较深的纹路,积分球几何构造,积分球几何构造仪器也有测量透射光颜色的能力,光的透射,透明物质可以是固体或液体。光泽被作为镜面反射看到，颜色主要是在直接通过物质透射的定向透射中看到。表面纹路或物质内的内散射可以引起光散射或漫射，漫透射也包含物质的颜色并会导致浊度。总透射是有定向透射加漫透射组成。,光的透射,入射光,镜面反射,Diffuse,Transmission,RegularTransmission,总透射,积分球几何构造分光光度计,ColorQuest XE,试样制备和放置,To Contents Page,End,颜色测量的理想的样品,平的,光滑的,均匀的,无方向性的,不透光和透明的,样品的制备和放置,选择能代表产品的试样。,用最接近理想样品特征的方法制备样品。,每次以相同的方式制备试样。,用可重复性的方式放置样品到仪器上。,多次制备样品并平均测量。,样品制备和放置的例子,谢谢你的关注,如果你正连接在因特网上请点击,:,了解关于样品制备和放置更详细的信息,需要产品信息,或,703-471,-6870,info,联系我们,或访问我们的网址,To Contents Page,End,