精确的色彩.doc

这个苹果是什么颜色的？

颜色是一种有关感觉和主观解释的问题。 即使他们看着同一物体（在这里是说一个苹果），人们将依不同的标准和经历以迥然不同的字眼来表达同一种颜色。 因为要表达一种颜色有各种各样的方法，要向某人描述某种特定颜色是很难说得一清二楚的。 如果我们对某人描述苹果的颜色是“火红色的”，我们是否能指望他们准确地再现这种颜色呢？ 用言语来表达颜色是复杂而困难的。 然而，如果有一种标准的方法能精确地表示颜色并为每个人所理解，则色彩信息的交流就可以更加顺当，更加简单和精确。 这种精确的色彩信息交流将解决种种与颜色有关的问题。

用来表达颜色的名词常随时代而变。 例如我们谈到的红色就有“朱红”、“品红”、“玫瑰红”、“草莓红”和“绯红”等。 这些称为“惯用色名”， 通过分析颜色的状态，并加上“鲜”、“暗”、“深”等形容词，我们描述颜色就可以更加准确一些。 如在上一页，有人用“鲜红”这一类词语被称为系统色名。 尽管我们已用很多方法来描述颜色，不同的人在听到“绯红”或“鲜红”时会以不同的方式来解释这种表达方式。 因此，用语言来表达颜色仍然是不够准确的。 那么怎样来表达颜色才不至于被误解呢？

对颜色的表示法常常是十个人十个样子，各个不同。

大概很多人都有这种经验，一个摆在蔬菜水果店里的苹果在阳光照射下，显得如此美味可口， 如果放在家里的日光灯下看起来就不是那么好了。
阳光、日光灯、钨丝灯等，每一种照明都使同一个苹果看起来不一样。

放在明亮背景之前的苹果看起来要比放在暗背景之前的来得黯淡。
这被称之为对比效应。对于要准确地判断颜色来说，这是不利的。

当我们从两个稍稍不同的角度观察一辆小车时，车上的某点看起来会有阴暗之差。 这是由于车上的涂料有方向特性的缘故。 某种带色的材料，特别是金属涂料有强烈的方向特性。 对于精确的色彩交流，对某物的观察角和照明角必须保持恒定。

每个人的眼睛的灵敏度总是稍微有差别的，甚至认为色视觉正常的人，对红或蓝仍可能有所偏倚。 还有，一个人的视力通常随年龄的增大而改变。
由于这些因素，各种颜色在不同的人看来是不一样的。

有人在查看了墙纸的小块样片以后选择了他认为很好的一种，但当墙纸贴到墙上去之后却又觉得太亮了一点。 覆盖在大面积上的看起来更明亮和更鲜艳， 这就是所谓的面积效应。 挑选大面积的物体却根据小面积的色样会产生错误。

下面有两个红球。你如何向别人描述两球颜色的差别？

左图上有两个红球。 乍一看，它们都是一样的红色，但仔细观察一下你就会发现它们在好几方面都是不一样的。 两球都是红色，但上球的颜色较为明亮，下球则较暗。 还有，上球的颜色显得鲜艳。 可见，即使两球看起来都是红的，但它们的颜色却是不一样的。 当将颜色分类时，它们可以以构成颜色的三个属性来表示，即：色调、亮度和色饱和度（鲜艳度）。

色调、亮度、 色饱和度。 色彩世界由这三个属性构成

苹果是红的，柠檬是黄的，天是蓝的，这就是我们大家以日常用语对颜色的判断。 我们用色调这一术语在色彩世界里把颜色区分为红、黄、蓝等类别。还有，虽然黄和红是两种截然不同的色调，但是把黄和红混合在一起就产生了橙色（有时称之为 黄-红）：混合黄和绿产生黄-绿；混合蓝和绿则产生蓝-绿，等等。 把这些色调衔接排列，就形成如图1所示的色环。

当比较各种颜色的亮度（颜色的明亮程度如何）时，颜色就有明亮和深暗之分。 例如，将柠檬的黄色和葡萄柚的黄色来说， 毫无疑问，柠檬的黄色就比较明亮。 把柠檬的黄色和欧洲甜樱桃的红色相比， 显然，也是柠檬黄比较明亮。 可见，颜色亮度的测量与色调无关。 现在，让我们来看一看图2。图2是图1沿A（绿）B（紫红）直线切开的剖面图。 可以看出，亮度沿垂直方向变化，越往上去，色彩越明亮，越往下去，则越深暗。

再来说说黄色。柠檬的黄色和梨的黄色相比较又如何？ 你可能会说柠檬的黄色更明亮一些，但除此以外还有一个大的差别就是柠檬的黄色显得鲜艳， 而梨的颜色则显得阴晦。 这种差别称之为色饱和度或鲜艳度。 从图2可以看出，紫红和绿两色的饱和度分别由中心向两侧随水平距离的增加而变化。 离中心越近，色彩越阴晦；离中心越远，则越鲜艳。 图3标出了一些常用的描述色彩亮度和色饱和度的形容词。 至于这些形容词表达了什么，请再看一下图2。

色调、亮度、色饱和度 构成了一个色立体。

色调、亮度、和色饱和度 为颜色的三个属性。将此三属性放在一起，可以组成一个三维立体，如图4。色调形成该立体的外缘，亮度作为中央主轴，而色饱和度作为水平横辐。 世界上一切的颜色均分布于如图4所示的主体周围，于是形成了如图5所示的色立体， 由于色饱和度各梯级的大小对每一种颜色色调和亮度来说都是不等的，因此色立体的形状为复杂，但却能把色调、亮度、色饱和度的关系以直观的方式来表达得清清 楚楚。

为色调、亮度和饱和度建立标度，我们就能用数字来测量颜色

如果我们测量苹果的颜色，我们得到下列结果：

过去已有好几个人想出多种方法，常常是通过复杂的公式用数量来表示颜色，其目的是使每个人能够更容易地和更准确地做色彩信息交流。 这些方法试图提出一种用数字来表示颜色的方法，就好象我们表示长度和重量一样。 例如在1905年，美国画家A.H.孟塞尔发明一种表示颜色的方法，这种方法利用大量按照颜色的色调（孟塞尔色调）、亮度（孟塞尔值）和色饱和度（孟塞尔饱和度）分类的色纸片，用来和样品色作目视比较。 后来，经过许多进一步实验，该系统经过更新，创立了孟塞尔新表色系统，也就是现在在用的孟塞尔系统。 在该系统中，任何给定的颜色按照它的色调（H），亮度值（V）和饱和度（C），表示为一个字母/数字组合（HV/C），并利用孟塞尔色卡作目视测定。 其他用数字表示颜色的系统是由国际照明委员会（CIE）研究出来的。 其中最为著名的两种系统为Yxy系统和L*a*b*系统。前者是于1931年根据CIE规定的三刺激值XYZ发明出来的，后者是由1976年发明的，以给出更为均匀的相对于视差的色差。这两种色空间已在全世界用于色彩交流。

*色空间：这是一种用某种符号（例如数字）来表示某物体或某种光源颜色的方法。

几种不同的色空间 (I)

L*a*b*色空间（也称为 CIELAB）是当前最通用的测量物体颜色的色空间之一，可广泛应用于所有领域。 它是均匀色空间之一，是由CIE在1976年制定的，以便克服原来的Yxy色空间的一个主要问题，即：x,y色度图上相等的距离并不相当于我们所觉察到的相等色差。 在这一色空间中，L*是亮度，a*和b*是色度坐标。 图6所示的为a*,b*色度图。 在这个图上，a*和b*表示色方向： +a*为红色方向，-a*为绿色方向，+b*为黄色方向，-b*为蓝色方向。 中央为消色区；当a*和b*值增大时，色点远离中心，色饱和度增大。 图8是L*ab*色空间色主体表示法；图6是该色主体在某恒定L*值处的水平剖面图。

要知道这些值究竟代表什么颜色，首先让我们在图8上的a*b*图上标出a*和b*值（a*=+47.63,b*=+14.12)来得到点（A），它所表示的就是苹果的色度。 如果我们把图8上的色主体通过（A）点和中心垂直地切割，我们可以得到一张色图与亮度的关系图，图7所示为该图一部分。

几种不同的色空间 (II)

L*C*h色空间使用与L*a*b*色空间一样的色度图，但是它使用柱面坐标而不是直角坐标。 在该色空间中，L*代表亮度且与L*a*b*色空间中的L*相同，C为色饱和度，h为色调角。 在圆心处色饱和度C*的值为0，离圆心越远C*值越大。 色调角被规定为从+a*轴开始并以度数表示： 0为+a*(红），90为+b*(黄），180为-a*(绿），270为-b*(蓝）。 如果我们用L*C*h色空间来测量苹果的颜色，我们将得到下列结果。 如果我们把这些值描绘在图9上，我们就得到点（A）。

色饱和度

色调角

亨特Lab色空间是由R.S.亨特发明的，是比CIE1931Yxy色空间在视觉上更为均匀的色空间。 它与CIEL*a*b*色空间相似，它仍在包括美国的油漆工业在内的各种领域中使用。

几种不同的色空间 (III)

XYZ三刺激值和相关联的Yxy色空间构成了当前的CIE色空间的基础。 XYZ三刺激值的概念是以色视觉的三元理论为根据的，它说明人眼具有接收三原色（红、绿、蓝）的接收器，而所有的颜色均被视作该三原色的混合色。XYZ三刺激值是利用这些标准观察者配色函数计算得来的。
如果我们用Yxy色空间测量苹果的颜色，我们可得到值x=0.4832,值y=0.3045作为色度坐标，它对应于图12上的（A）点，Y值13.37说明该苹果的反射比为13.37%。

用色彩色差计测量各种颜色

尽管人眼不能准确地用数量来表示颜色，但是用色彩色差计测量则是最简单不过的。 正如我们在前面说过，不喜欢人们普遍用主观表示法来口头地描述颜色，而色彩色差计则是按照国际标准用数字来表达颜色。 用这种方法来表示颜色就有可能让每一个人理解所表达的是一种什么样的颜色。 还有，一个人对单色感觉会随着背景或照亮颜色的光源而改变。色彩色差计具有与人眼相当的灵敏度，但是因为色彩色差计总是利用同一光源和照明法来测量，测量条件总是一样的，无论它是在昼间或夜间，室内还是室外。 这就使得测量既简便而准确。
利用在前面讨论过的色空间，确定你的测量对象的数值。

色彩色差计擅长揭露细微的色差

不论在何处只要用到颜色，最头痛的问题就是细微的色差。 但是用了色彩色差计，即使细微的色差也可以用数字表达出来而且容易被人所理解。 让我们用L*a*b*和L*C H色空间来看一下两个苹果之间的色差。 用苹果的颜色(L*=43.31, a*=+47.63, b*=+14.12)作为标准，如果我们测量苹果的颜色(L*=47.34, a*=+44.58, b*=+15.16)与苹果的颜色之差。我们得到下面显示器和所表示的结果。 色差则在图13上的图形上表示出来。图14使我们易于理解以L*a*b*色空间表示的色差。

在L*a*b*色空间中，色差可以表示为一个单一数值∆E*ab，它表示了色差的大小但是并没有说明到底有何不同。 ∆E*ab由下列方程式确定：

∆E*ab=[(∆L*)2 + (∆a*)2 + (∆b*)2]1/2

如果我们把上面显示器中的∆L*=+4.03,∆a*=-3.05,和∆b*=+1.04代入方程式，我们可以得到∆E*ab=5.l6，这就是在显示器左上角所显示的值。 如果我们用L*C*h色空间测量两个苹果之间的色差，我们可以得到上面显示器所示的结果。∆L*的值与L*a*b*色空间测量的值相同。∆C*=-2.59，说明苹果的颜色的饱和程度稍差一点。两个苹果之间的色调差∆H* (由方程式
∆H*[(∆E*ab)2 - (∆L*)2 - (∆C*)2]1/2所确定),为+1.92，如果我们查看一下图13，则它意味着苹果的颜色稍稍接近于+b*轴，因而更为黄一点。
如果我们用文字来描述色差，尽管用文字不如用数字来得精确。图15表示某些用来描述亮度差和色饱和度差的术语；在该图上表示的术语指出色差的方向，但如果未附带使用修饰词（稍微、十分等），就不指明色差的程度。从图上所标出的两个苹果的值，我们就可以说苹果要比苹果来得浅淡一些；还因为他们之间的色饱和度之差并不是很大，所以我们还可以加上一个修饰词，说苹果的颜色“稍微浅淡一些”，来说明差别的程度。
“∆”(delta)表示差值的符号。

某些颜色人眼看是一样但色差计可测出细微差别

第I部分 11页上两个苹果的颜色由人眼看来是一样的，但是当用色度色差计测量时还可以发现其间有细微的差别， 而且这种差别只能以数字方式表示出来。 如果顾主投诉某项产品的颜色不正常，而该产品在启运时却未发现有任何问题。这种投诉所造成的影响不仅仅限制在公司的销售部门和生产部门，而且会损害整个公司的信誉。 在防止产生这类问题中，颜色的调控起到十分重要的作用。

∆E*ab=0.77
∆L*=-0.32
∆a*=-0.01
∆b*=-0.70

∆E*ab=0.18
∆L*=0.11
∆a*=-0.06
∆b*=0.13

∆E*ab=0.15
∆L*=-0.08
∆a*=-0.02
∆b*=0.13

让我们看一看色彩色差计对颜色调控是多么有用。

公司A生产某种塑料的外部部件，为公司B所订购。公司B还从别的公司也订购同样的部件。
在公司A内，一位专职检验员负责生产线内的颜色调控，并用和色样相比较的办法目视评价产品。用目视检查法来测量产品是否在色样所规定的验收范围之内取决于有经验检验员的目力。 这项工作别人是干不了的，这需要多年的经验来积累目视检查能力。因此，能干这种工作的人是有限的。还有，每天或每周只能有一段有限的时间来进行这一道工序，而且目视判断的准确性还要随检察员的年龄和身体条件而改变。
有时，B公司认为A公司提供的部件颜色与别的供应商产品的颜色不符而向A公司退货。于是A公司决定在生产线上用色彩色差计对其产品内进行颜色调控。 由于色彩色差计为手持式，使用方便，测量迅速，甚至任何时候都能在生产线上使用，因而被十分普遍地应用。
还有，在产品交货时能同时提供由色彩色差计测得数据作为公司质量控制的证明。

色彩色差计的特点

色彩色差计有许多特点。

内藏式光源和双光束反馈系统对所有的测量确保物体的均匀照明，并可按照CIE标准光源C或D65计算测量数据。

测量数据在测量时自动存入数据存储器并可打印出来。

RS-232C 标准数据通信可用来输出数据或控制色彩色差计。

测量结果以精确的数字形式和以多种色空间显示，以便能和他人进行容易而准确的通信。

照明/观察几何结构是固定的，以确保均匀的测量条件。

色彩色差计的“观察者”是三个为一组的硅光电池，它们经过过滤三原色光线来和CIE1931标准观察函数相匹配。因此对所有的测量而言观察条件都是均匀的。

由于色彩色差计的口径保持不变，因此，不同的样品面积效应或对比效应均可被消除。

可以测量与目标色的色差并立即以数字形式显示。

图为柯尼卡美能达色彩色差计CR-400和CR-410。

为什么苹果看起来是红色的？

在全黑条件下，我们看不到颜色。如果我们闭上眼睛，我们就看不到物体的颜色。 如果没有物体，颜色也就不存在。光、视觉和物体，三者缺其一，我们就看不到颜色。但是我们如何来区别颜色，区别苹果的红色和柠檬的黄色呢？

人们可以看到作为颜色的特定波长

•日光穿过空气的水滴，犹如穿过三棱镜一样，形成了虹。
这种颜色分布称为光谱；把光线分离成谱称为光谱色散。
人眼之所以能看到色谱，是因为这些特定的波长刺激了人眼中的视网膜。 按照光的不同波长*1，色谱的顺序安排为红、橙、黄、绿、蓝、靛蓝、紫；在波长最长的区域内的光线看起来就是红色的，波长最短的区域内的光线看起来就是紫的。 人眼可以看到的光区被称为可见光区。
如果我们超出可见光区以外向波长更长的一边移动，则就进入红外线区；如果我们向波长更短的一边移动，则进入紫外线区。 这两个区均不能为人眼所见。
光仅仅是穿越宇宙空间的各种电磁波的一部分。电磁波频谱的范围极宽，波长从几千公里的电波和无线电波直到波长为10-13m或更短的伽马（γ）射线。 可见光区仅仅是电磁波频谱中极小的一部分：波长为380到780nm*2。由物体反射的光-在我们看来就是颜色-实际上就是在可见光区域内各种波长的光的混合（人工合成的单色光例外）。

*1 波长： 光具有波的性质；波长是两个相邻的波的峰到峰之间的距离。

光线进入眼睛给我们以色感的过程和色差计测色的过程，有何区别

人眼可以看到在可见范围内的光；但是，“光”和“颜色”并不是一回事。光的定义为：“刺激眼睛视网膜的辐射线，并使眼睛产生视觉”。对眼睛的刺激传送到脑，在脑子里首先产生“颜色”这一概念，作为脑对接收来自眼睛的信息的反映。在图16中可以看到人感觉颜色的原理以及色彩色差计感受颜色的原理，两者基本上是类似的。在第I部分中讨论过的色彩色差计所应用的方法称之为三色刺激法；用这种方法设计出来的色彩色差计，以与人眼如何感觉光相等同的方法来测量光。
另外一种将在本节里解释的测色方法称之为分光光度分析法，使用这种方法的测色仪器用来测量光的光谱特性，然后根据CIE标准观察者函数的方程式来计算三刺激值。利用光谱光度分析法的仪器除了以各种色空间显示数字数据之外还可以直接显示光谱数据，提供有关该物体颜色的更为详细的信息。
图16

• 照片及所述细节为柯尼卡美能达分光测色计CM-2600d

分光测色计除了显示颜色数据外，还可以显示颜色的光谱反射比曲线。颜色是各种波长的光以适当的比例混合而成的。光谱光度计测量物体以各种波长或各种波长范围所反射的光，然后以曲线图的形式显示出来，提供更为详细的有关该颜色性质。

利用分光测色计来看光 （和颜色）的组成部分

一物体把来自光源的光吸收掉一部分，并反射出其余的光。这部分反射光进入人眼，由此而产生的对视网膜的刺激由脑辨认为物体的颜色。每个物体以不等的量吸收和反射光谱不同区段的光；这种吸收比和反射比的差别就使不同的物体有了不同的颜色。

如果我们测量一个苹果，我们得到如图17a所示的光谱曲线图。在曲线图上我们可以看到在红色波长区内反射比（反射光的量）高，但在其他波长区反射比（反射光的量）低。 图17b表示苹果反射橙色和红色波长区的光，同时吸收绿、蓝、靛蓝、紫色波长区的光。因此，用分光测色计进行测量，并把结果显示在光谱曲线图上，我们就能看到苹果颜色的性质。
分光测色计的每一个复合式敏感器（在柯尼卡美能达分光测色计CM-2600d内有40个）在可见光波长范围内严格规定的波长区内测量光。由于这一点，分光测色计可以测量人眼注意不到的色素之间的差别。

如果我们测量一个柠檬，我们可以得到如图18a所示的光谱曲线图。在该图上我们可以看到，在红色和黄色波长区内反射比（反射光的量）高，但在靛蓝和紫色波长区内反射比（反射光的量）低。 图18b表示柠檬反射绿，黄和红色波长区的光，同时吸收靛蓝和紫色波长区的光。这就是柠檬颜色的性质。如此高的准确性，人眼或甚至在第I部分中讨论过的色彩色差计是不可能达到的；而只有分光测色计才能达到。

用分光测色计测量各种颜色

当我们用在第I部分中所说的三刺激色彩色差计（第I部分10页来测量物体时，我们只能得到以各种色空间表示的数字式颜色数据。如果我们用分光测色计来测量，我们不仅可以得到同一种类的数字数据，还可以看到这种颜色的光谱反射比曲线。还有，由于分光测色计有高精度的敏感器，且包括种种照明条件数据，它可以提供比用三刺激色彩色差计获得的更高的精确性。

我们测量了一块粉红色的瓷砖。 从光谱反射比曲线我们可以看到该瓷砖反射各种波长的光，以及在600nm（橙色和红色区）以上波长区内的光谱反射比要比其他波长区的稍高一点。

这是鲜蓝色。 在400到500nm（靛蓝和蓝色区）波长区之内的光谱反射比是高的，而波长长于550nm以上时，光谱反射比是低的，在该区内几乎所有光线均被吸收。

我们测量一块紫红色的塑料部件，在400nm和700nm左右波长区内光谱反射率高，而从500到600nm波长区内光谱反射率低，而且我们可以看到这一波长区的光已被吸收。

我们测量了蓝色的商标。 它的光谱反射比几乎与B的光谱反射比相同。但如果我们仔细查看，我们可以注意到在波长长于600nm时光谱反射比更低。 所以这是稍暗一点的蓝色。

我们测量了布匹的粉红色区域。 整个波长范围的光谱反射比是高的特别是在600nm左右。 另外，在500nm左右的光谱反射比较低，说明绿光和黄光被吸收。

这是鲜红色油漆。 只有600到700nm（红色和橙色区）波长区的反射比为高，大多数波长低于600nm的光被吸收。

三刺激法和光谱光度计分析法的区别

在第II部分第2页我 们讨论了色谱的颜色（红、橙、黄、绿......)。 对这些颜色中的红、绿、蓝色通常被看作光的三原色。 这是因为人眼具有三种视网膜锥状细胞（色敏感器），它们对这三原色很敏感从而使我们看到颜色。图19表示根据CIE1931标准观察者定义画出的，与人眼相符的光谱敏感度曲线，这些被称为配色函数，在红色波长区具有高敏感度，在绿波长区有高敏感度，而在蓝波长区有高敏感度。 我们所看到的颜色，是我们从某物体所收到的光线中、和不同成分（色刺激）的合成物。

如在图20b中所示，三刺激法利用三个经过过滤的敏感器使具有与人眼相同的、、灵敏度来测量物体的反射光，从而直接测量三刺激值X，Y和Z。另外图20c中，光谱光度分析法利用复合敏感器（在柯尼卡美能达分光测色计CM-2600d内有40个)来测量物体在每一个波长或每一个窄波长范围内的光谱反射比。于是该仪器的微计算机根据光谱反射比数据通过积分来计算三刺激值。对例中所用的苹果，三刺激值为X=21.21, Y=13.37, 和Z=9.32；这些三刺激值于是可用来计算其他色空间如Yxy或L*a*b*中的值。

图21表示三刺激值X，Y和Z是如何确定的。由试样（苹果）反射出来的具有光谱分布特性的光，射到具有光谱灵敏度特性为的敏感器上，敏感器的过滤器把光线按照三原色分隔成三个波长区，而敏感器就输出三刺激值（X，Y和Z）。 因此=~。 在为的三个波长区中的结果表示为 -1: , -2: , 和 -3: 。三刺激值等于在三个曲线中阴影区的积分。

当光源改变时为什么颜色会显著地改变？

我们在第I部分第2页上 说过，不同的光源使颜色看起来不一样。 为了测量颜色，CIE规定了几种不同类型的典型光源的光谱特性。 图22标示出某几种光源的光谱能量分布。 光源通常安装在测色仪器内部， 这种光源也许符合也许不符合CIE的任何一种标准光源，但是这种仪器通过根据在仪器光源之下实际测得的数据和储存在仪器存储器里的标准光源的光谱分布数据 进行的计算，来确定在所选光源下测得的数据。

图22a 标准光源
标准光源：相关色温为6504K的正常日光（包括紫外线波长区），应用在测量被日光（包括紫外线辐射）所照明的试样。
标准光源C相关色温为6774K的正常日光（不包括紫外线波长区），应用来测量被可见波长范围（但不包括紫外线辐射）内的日光所照明的试样。
标准光源A相关色温为2856K的白炽灯光，应用来测量被白炽灯光所照明的试样。

图22b: 荧光光源
（由JIS推荐供测量用）
F6: 冷白
F8: 日光
F10: 三窄带日光白

图22c： 荧光光源
（由CIE推荐供测量用）
F2: 冷白
F7: 日光
F11: 三窄带冷白

我们看一看下面两个例子：如果我们用一台分光测色计在标准光源（例1）和标准光源A（例2）照明之下测量我们的试样（苹果），将会发生什么情况。
在例1中，是标准光源的光谱能量分布曲线，是苹果的光谱反射比曲线。 是试样苹果反射光线的光谱能量分布曲线，且等于和的乘积。 在例2中是标准光源A的光谱能量分布曲线，是试样苹果的光谱反射比曲线。 是试样苹果反射光线的光谱能量分布曲线，且等于和的乘积。 如果比较和，我们可以看到，在中 红区的光线更强一些；意思就是说，在标准光源A的照明之下，该苹果看起来更加红一些。 这说明一物体的颜色随所受照明光线的不同而改变。 分光测色计真实地测量试样的光谱反射比，并利用所选标准光源的光谱能量分布数据和标准观察者配色函数数据，以各种色空间来计算数字式色值。

例1

例2

分光测色计甚至能处理复杂的条件等色现象问题

在前面一节里我们讨论了一物体的颜色为什么随所受照明的光线而不同。一个与之有关的问题是例如，两物体在日光下的颜色显得是一样的，但是在室内灯光照明之下却显得有差别。这种两种颜色在一种光源之下显示相同，但在另一种光源之下显出不同的现象，称为条件等色现象。对于有条件等色现象的物体，两物体颜色的光谱反射特性是不一样的，但是在某一种光源照射之下产生的三刺激值是一样的，而在另一种光源照射之下则互显差异。这一问题常常是由于使用不同的颜料或材料所形成的。
请看图23。如果我们看一下两件试样的光谱反射比曲线，我们立即可以看出它们是不一样的。然而这两件试样在标准光源之下所测得的L*a*b*值却是一样的，但在标准光源A之下这两个值却又是不一样的。 这说明尽管两件试样的光谱反射特性不一样，但是在日光（标准光源）照射之下它们的颜色看起来是一样的。
至于如何来对待条件等色现象呢？要评价条件等色现象，必须用两种以上的光谱能量分布截然不同的光源，例如标准光源和标准光源A来测量试样。虽然三刺激色彩色差计和分光测色计都使用一种光源，但他们可以根据存储器里的光源数据来计算测量结果，为在各种不同光源下所做的测量提供数据。
三刺激色彩色差计通常只在标准光源C和标准光源之下做测量，这两种光源均相当于日光并具有十分相似的光谱能量分布；正因为如此，三刺激色度色差计不能用来测量条件等色现象。而另一方面，分光测色计则装备有各种各样光源的光谱能量分布特性，因此能测量条件等色现象。此外，分光测色计还能显示光谱反射比曲线，你可以确切地看到这两种颜色的光谱反射比是如何不一样的。

• 在本页中由于印刷工艺局限性，不能精确地再现各种颜色。

分光测色计的特点

柯尼卡美能达分光测色计具有多种功能和高度精确性。

在存储器里存有许多CIE光源数据，使之能在各种光源条件下计算测量结果。

测量数据在测量的同时自动存入存储器。

RS-232C 标准数据通信可以用来输出数据或控制光谱光度计。

测量结果可以显示在光谱反射曲线图上。

照明/观察几何结构是固定的，以确保均匀的测量条件。

光谱敏感器由许多小部件组成，用来测量各种波长间隔的光线而得到高度精确性。

测量数据可以用数字以各种色空间显示，包括Yxy,L*a*b*,亨特尔Lab等。

可以测量与目标色的色差，并可立即以数字方式显示，或者显示在光谱反射比曲线图上。

比较色差计与分光测色计

如同所说，三刺激值色差计有相对价格低廉，外形小巧，出众的灵便性以及操作简便的特点。 它可以很方便地测得三刺激值。但是色差计却不适合用于例如反射率光谱及色强度等复杂的色彩分析中。
分光测色计具有高精度性和不断增加的多功能性。由于它可以测得每一波长下的反射率曲线，因此更适用于复杂的色彩分析。当然，分光测色计价格也比色差计更为昂贵。在选择不同类型仪器前，您必须考虑到在应用领域里对色彩精度的要求到底有多高。

色差计主要用于生产线及产品检查中的色差测量。

分光测色计通常用于实验室和产品开发研究中的高精度色彩分析和管理。

物体颜色会随着观察条件，检查角度及照明角度不同而变化，这在第I部分第2页中已有说明。 当一台仪器测量样品时，光源射向样品的角度以及传感器接收光线的角度，我们称之为几何光学结构。

单向照明系统
这是从一个方向提供照明的方式。 在45/0结构中，样品表面被来自45度角的线形光照射，反射光被固定位置（0度）传感器接收。 0/45结构中，样品表面由固定位置（0度）线形光提供照明并由45度的传感器接收反射光。

积分球散射照明系统
这种系统利用一个积分球，使光线从各个方面均匀地射向样品表面。（积分球是一个内表面涂有如硫酸钡这样的白色物质，能使光线均匀漫射的球形装置）。一台d/0结构仪器利用漫射照射样品并在固定角（0度）接收反射光线。一台0/d结构仪器从0度角照明样品并接收从各个方向来的漫射光线。 （+/-5度角内的镜面反射光可利用SCE/SCI功能来排除或包含在内。）

色彩与光泽度（SCE和SCI方式）

即使物体由相同材质构成，但由于表面光泽度的不同，也会使颜色看起来有所变化。
例如，当平滑光亮的蓝色样品表面被沙纸摩擦后，为什么蓝色就显得暗淡一点了呢？

当弹性小球被投向墙面并反弹回来时，其角度是一样的。同样道理，由于光源照射产生从相同角度不同方向反射回来的光线，我们称为镜面反射光，因为光线就像是被镜子反射回来的一样。那些不是由于镜面反射而是向各个方向散射的光线，我们称之为漫射光。镜面反射光与漫射光的和就是我们说的反射光。

在光滑高亮的物体表面上，镜面反射光相对就更强一些而漫射光弱一些。在那些低光泽度的粗糙表面上，情况则相反。当我们在镜面反射角位置观察表面光滑的蓝色塑料物体时，物体就显得不那么像蓝色，这是因为光源产生的镜面反射光被添加到了物体颜色里。通常来说人们在观察物体颜色时都忽略镜面反射光的。因此，在测量这类样品时，为了能使数据和物体看上去的一样，必须排除镜面反射光而只测漫射光。一个物体的颜色呈现出不同，就是因为我们观察到的镜面反射光含量不同。

我们已经明白了，由于人们只观察漫射光的缘故，当物体表面条件发生变化时，颜色会呈现出不同。但是，由于物体本身材质都一样，因此物体的颜色不应该有变化。我们怎样才能得到材质本身的颜色呢？
镜面反射光和漫射光的含量是根据物体表面情况而定的。但在材料和颜色一定的条件下，两种光的总量总是一样的。因此，当表面光滑的蓝色塑料样品被磨粗糙后，镜面反射光含量减少了而漫射光含量增多了。这就是为什么我们需要测量全部反射光（镜面反射光与漫射光的和）。

第III部分1页图 24中，条件3(SCE)和条件4(SCE)中的光井位置显示了在测量样品时，如何排除镜面反射光。 若如条件5(SCI)和条件6(SCI)中所示，用球体取代光井后，测量样品时将包含镜面反射光。排除镜面反射光的测量颜色的方法称之为SCE(Specular Component Excluded)。包含镜面反射光的测量颜色的方法称之为SCI (Specular Component Included)。
在SCE测量模式中，镜面反射光被排除在外面只测漫射光。这样测出的值与观测者看上去的物体颜色是相当的。
当使用SCI模式时，测量过程中镜面反射光与漫射光会被一起包含进去。这样测得的值是物体整体客观颜色，而与物体表面条件无关。
当我们选择仪器时，这些标准必须全面考虑到。有些仪器也可同时测量SCE和SCI模式下的值。

SCE方式非常适用于检验生产线上的样品是否符合视觉颜色标准。

SCI方式非常适用于如利用计算机配色系统（CCM）调整色母粒到生产需要水平。

特殊色彩的测量

当你看到荧光色时，虽然色彩不是真正的光源，但会显得它本身在发光一样。 当光线射向荧光物质时，光线会被物质所吸收，再以光谱范围内另一波长的可见光形式释放，通常是比原来波长更大。 如第II部分2页中 提到的，可见光波长范围是从380nm到780nm。 举例来说，荧光物质吸收360nm波长的光线再以420nm波长的光线释放，这样，测量值中420nm这点波长的反射率或许会超过100％。 由于更多数量的光线变为可见光，因此人眼感觉就像物体本身在发光。 测量不含荧光的物质的样品时，分光滤镜位置可以在光源和样品之间或样品和接收器之间。 但在测量含有荧光物质的样品时，为了符合人眼感观视觉，分光滤镜必须在样品和接收器之间，只有这样，才能使整个光源光谱照射在样品上。 因此在用分光测色计测含荧光物质的样品时，必须保证光源的光谱能量分布包含有紫外光范围。

为了达到色彩绚丽的效果，许多涂料特别是汽车用方面涂料都使用了染色剂与金属粒薄片相混合的方法。 在金属漆中，由于金属薄片的作用，光线会向各个方向反射，虽然它们一般来说都是同方向线性排列的。 图25中表明了在金属漆中镜面反射光与漫射光是如何相互作用的。 由于有金属薄片引起的不同方向的镜面反射光的作用，使人眼看到的物体颜色也有所不同。 在一个接近金属片作用下的镜面反射光的角度观察时，我们会看到高亮度的颜色。 在一个金属薄片未影响的角度下，我们则看到了较暗的颜色。 总之，用分光测色计测量金属色时，在多角度下测量取值是很有必要和有效的。

你曾见过这样的房间吗，在房间中存在这样的现象：在暗黑或紫色灯照耀下的房间内，白色衬衫、袜子或墙上的装饰图案会显得特别亮，就像在发光一样。

类似这样的地方是由一种称为“黑光”的光源提供照明的。 黑光是一种远离可见光光谱范围波长的光源，用来照明含荧光物矿石等。事实上，黑光释放的能量在紫外光范围内。物体中被添加的荧光物质吸收黑光的能量并以可见光形式重新释放。在黑光的照射下，物质就会显得在发光一样。
当一个物体将可见光范围内所有波长光线以近100％的反射率反射出来，它显现出来的就是白色。但是，如果物体对蓝色波长段反射少一些的话，物体就会显得偏黄。在许多情况下会使用荧光物质（有时是光学增亮结构）。这些荧光物质增强了蓝色波长段的反射率从而使物体显得白一些。所以，白色衬衫在日光下显得很白而在黑光下看上去像在发光。在白色衬衫重复洗涤后就会变得偏黄，这并不是因为衣服上粘附了黄色而是因为荧光物质被逐渐洗去，衣服的原始颜色重又显露出来了。通常的做法是使用含有荧光物质的清洗剂洗涤衣服而使衣服重新亮白。

特殊被测物体及测量条件

当用分光测色计测量粉末状物体时，测量值会根据粉末密度及表面条件而变化。为了避免产生较大偏差，可以采用一些特殊方法，例如，可以取一定量的粉末，装入形状尺寸一定的容器内并保持表面特性不变。
如果被测物体尺寸较大，可使用测量口径大的分光测色计，这样，被测表面可以更为平均且数据的重复性有所保障。

测量半透明物体时必须考虑到，光线可能会穿透被测物体而且测量可能受到被测物体后面物质的影响。 为了解决这个难题，可以在测量前加厚被测物以免使光线完全穿透。 另一种方法是可以在被测物体后面放一块不透明的白色平板。

如果使用小口径分光测色计去测量那些含有花纹或纹理的物体时，测量值会随测量位置不同而变化。 这时就应该使用尽可能大的口径或者在不同位置重复测量多次，再计算平均值。

有时当一个物体温度发生变化，其颜色也会有变化。
这种现象称为热变色性。
为了能更精确地使用分光测色计测量颜色，测量必须在一个温度固定的房间内进行并且要等到被测物体达到室温以后。

2º标准观察者和10º补充标准观察者/配色函数

眼睛的