颜色的测量和计算幻灯片.ppt
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1、颜色的测量和计算第1页,共35页,编辑于2022年,星期三标准照明体标准照明体n n“照明体照明体”:指特定的光谱能量分布,这一指特定的光谱能量分布,这一光谱能量分布不一定由一个光源直接提供,光谱能量分布不一定由一个光源直接提供,也不一定能用特定光源来实现。也不一定能用特定光源来实现。n n“光源光源”:指真实存在的物理辐射体。指真实存在的物理辐射体。n nCIE推荐使用过的标准照明体:标准照明体推荐使用过的标准照明体:标准照明体A、B、C和和D。一、光源一、光源第2页,共35页,编辑于2022年,星期三标准照明体标准照明体A n n标准照明体标准照明体A是相是相当于黑体加温到当于黑体加温到2
2、855.6K时所辐射时所辐射出的光,它的色度出的光,它的色度坐标落在了坐标落在了CIE 1931色度图的普朗色度图的普朗克轨迹上。克轨迹上。n n相对光谱功率分布曲相对光谱功率分布曲线线 第3页,共35页,编辑于2022年,星期三标准照明体标准照明体Bn n标准照明体标准照明体B代表相代表相关色温约为关色温约为4874K的的直射阳光,它的色度直射阳光,它的色度坐标紧靠普朗克轨迹。坐标紧靠普朗克轨迹。n n相对光谱功率分布曲相对光谱功率分布曲线线 第4页,共35页,编辑于2022年,星期三标准照明体标准照明体C n n标准照明体标准照明体C代表相代表相关色温大约为关色温大约为6774K的平均日光
3、,其光色的平均日光,其光色近似阴天天空的日光,近似阴天天空的日光,色度坐标位于普朗克色度坐标位于普朗克轨迹的下方。轨迹的下方。n n相对光谱功率分布曲相对光谱功率分布曲线线 第5页,共35页,编辑于2022年,星期三标准照明体标准照明体D n n标准照明体标准照明体D代表了各种时相日光的相对光代表了各种时相日光的相对光谱功率分布,亦称为典型日光或重组日光。谱功率分布,亦称为典型日光或重组日光。它是由一条位于普朗克轨迹上方的一条典型它是由一条位于普朗克轨迹上方的一条典型日光色度轨迹。日光色度轨迹。n n标准照明体标准照明体D与实际日光具有比较相近的相与实际日光具有比较相近的相对光射功率分布,并且
4、比标准照明体对光射功率分布,并且比标准照明体B、C更符合实际日光的色度坐标,因此更符合实际日光的色度坐标,因此CIE优先优先推荐了标准照明体推荐了标准照明体D65(相当于相关色温大相当于相关色温大约为约为6504K的日光的日光)。第6页,共35页,编辑于2022年,星期三n n在不能应用在不能应用D65时,尽量采用标准照明体时,尽量采用标准照明体D50(相关色温相关色温5000K)、D55(相关色温相关色温5500K)和和D75(相关色温相关色温:7500K)n nD50、D55和和D75的相对光谱功率分布曲线的相对光谱功率分布曲线 第7页,共35页,编辑于2022年,星期三二、二、物体的光学
5、性质物体的光学性质物体受到光的照射后,能够吸收全部或部分物体受到光的照射后,能够吸收全部或部分波长范围光的能量,并将吸收的光能转化为波长范围光的能量,并将吸收的光能转化为热能,其余波长的光被反射或透射出去,作热能,其余波长的光被反射或透射出去,作用于人眼后产生颜色的感觉。它们所表现的用于人眼后产生颜色的感觉。它们所表现的颜色,就是被吸收光的补色。颜色,就是被吸收光的补色。(一)吸收(一)吸收第8页,共35页,编辑于2022年,星期三(二)反射(二)反射镜面反射镜面反射 发生于平而光滑的表面,当光以某种角度照射在这种发生于平而光滑的表面,当光以某种角度照射在这种平面上,则以相同角度平面上,则以相
6、同角度(与样品表面法线的夹角与样品表面法线的夹角)反反射出一部分光,而且与入射光的波长无关。镜面反射射出一部分光,而且与入射光的波长无关。镜面反射光的多少决定了物体的光泽度。光的多少决定了物体的光泽度。漫反射漫反射 一般发生在不平且粗糙的表面上,入射光以很多不同一般发生在不平且粗糙的表面上,入射光以很多不同的角度被反射出来。漫反射也可由光滑表面下面的散射的角度被反射出来。漫反射也可由光滑表面下面的散射引起。大部分半透明体及不透明体的平滑表面,同时具引起。大部分半透明体及不透明体的平滑表面,同时具有镜面反射和来自表面下散射引起的漫反射。有镜面反射和来自表面下散射引起的漫反射。第9页,共35页,编
7、辑于2022年,星期三(三)透射(三)透射透射是指入射光照射在物体上后穿过物体的现象。透射是指入射光照射在物体上后穿过物体的现象。(1)没有吸收和散射,全部透过,无色透明体;)没有吸收和散射,全部透过,无色透明体;(2)没有吸收,部分光被散射,部分被透过,白色半透明体;)没有吸收,部分光被散射,部分被透过,白色半透明体;(3)全部被反(散)射,没有吸收透过,白色不透明体;)全部被反(散)射,没有吸收透过,白色不透明体;(4)全部吸收,无反(散)射,无透过,黑色不透明体;)全部吸收,无反(散)射,无透过,黑色不透明体;(5)透过、吸收和散射作用都存在,有色的半透明体;)透过、吸收和散射作用都存在
8、,有色的半透明体;(6)部分吸收,部分透过,没有散射,透明有色体;)部分吸收,部分透过,没有散射,透明有色体;(7)部分吸收,部分反(散)射,无透过,有色不透明体。)部分吸收,部分反(散)射,无透过,有色不透明体。第10页,共35页,编辑于2022年,星期三第二节第二节 颜色的测量和计算颜色的测量和计算1 1 测色的基本原理测色的基本原理 颜色的测量是颜色科学最重要的工程应用之一,它不仅依赖于被测颜色本身的颜色的测量是颜色科学最重要的工程应用之一,它不仅依赖于被测颜色本身的光谱光度特性,还与测量的几何条件、照明光源的光谱分布等密切关联。因此,国光谱光度特性,还与测量的几何条件、照明光源的光谱分
9、布等密切关联。因此,国际照明委员会际照明委员会(CIE)(CIE)推荐了相关的测色标准,以使各国的颜色测量参数和各测色仪器推荐了相关的测色标准,以使各国的颜色测量参数和各测色仪器制造厂商的产品能够进行交流和对比制造厂商的产品能够进行交流和对比。颜色测量的根本任务是测定色刺激函数颜色测量的根本任务是测定色刺激函数();对于光源的测量,;对于光源的测量,实际上是要测定光源的相对光谱功率分布实际上是要测定光源的相对光谱功率分布P(P();对于物体色的测量,则;对于物体色的测量,则是测定物体的光谱光度特性,如反射物体的光谱辐亮度因数是测定物体的光谱光度特性,如反射物体的光谱辐亮度因数()和光谱反射和光
10、谱反射比比P(P()、透射物体的光谱透射比、透射物体的光谱透射比()等。在测得了色刺激函数等。在测得了色刺激函数()之后,之后,就可以根据色度学的三个基本方程求出被测颜色的就可以根据色度学的三个基本方程求出被测颜色的CIECIE三刺激值。三刺激值。颜色测量的方法分为目视测色和仪器测色两大类颜色测量的方法分为目视测色和仪器测色两大类 其中,仪器测色又包括分光光其中,仪器测色又包括分光光度法和光电积分法度法和光电积分法(也称三刺激值法也称三刺激值法)两种。两种。第11页,共35页,编辑于2022年,星期三2 2 目视测色目视测色 目视测色方法通过人眼的观察,对颜色样品与标准颜色的差别进行直接的视觉
11、比目视测色方法通过人眼的观察,对颜色样品与标准颜色的差别进行直接的视觉比较,要求操作人员具有丰富的颜色观察经验和敏锐的判断力。即便如此,在其测色较,要求操作人员具有丰富的颜色观察经验和敏锐的判断力。即便如此,在其测色结果中仍不可避免地包含了一些人为的主观因素,而且工作效率很低。结果中仍不可避免地包含了一些人为的主观因素,而且工作效率很低。在进行目视测色时,首先要确定标准的照明和观察条件,该条件要必须能在较长在进行目视测色时,首先要确定标准的照明和观察条件,该条件要必须能在较长的时间内保持稳定。因此,通常需要采用光暗室的时间内保持稳定。因此,通常需要采用光暗室(如标准灯箱如标准灯箱),并且光暗室
12、的光谱,并且光暗室的光谱功率分布和照度应该正好与样品需要的照明条件一致。功率分布和照度应该正好与样品需要的照明条件一致。周围场周围场周围场周围场(surround)(surround)指的是光暗室的内壁,其应该是无光泽和中性的,指的是光暗室的内壁,其应该是无光泽和中性的,而且其特定的明度取决于被模拟的照明环境。大多数光暗室的明度而且其特定的明度取决于被模拟的照明环境。大多数光暗室的明度L L在在60-7060-70,由此获得了定向与漫射的组合照明,以便观察被测物体颜色的,由此获得了定向与漫射的组合照明,以便观察被测物体颜色的差异。如果待测物体不是高光泽材料,最好不要改变周围场的特征。当差异。如
13、果待测物体不是高光泽材料,最好不要改变周围场的特征。当对高光泽材料进行评估时,光暗室的背景应该涂成黑色,或采用黑色的对高光泽材料进行评估时,光暗室的背景应该涂成黑色,或采用黑色的天鹅绒进行覆盖,这样可以消除由镜面反射导致的光暗室背景的图像。天鹅绒进行覆盖,这样可以消除由镜面反射导致的光暗室背景的图像。第12页,共35页,编辑于2022年,星期三 背景背景背景背景(background)(background)指的是样品放置其上的表面,一般大多指光暗室的底指的是样品放置其上的表面,一般大多指光暗室的底面。如果目视测量的目的是评估色表,那么背景应该是无光泽的,并且具有面。如果目视测量的目的是评估色
14、表,那么背景应该是无光泽的,并且具有中等明度中等明度(L=50)(L=50)。被测颜色样品的尺寸应该保持一致,并且样品的尺寸越大,其目视测量被测颜色样品的尺寸应该保持一致,并且样品的尺寸越大,其目视测量的精确度也越高。一般,样品至少应有的精确度也越高。一般,样品至少应有13 cm13 cm2 2大小。如果达不到这种尺寸要大小。如果达不到这种尺寸要求,那么在使用小一些的样品时,观察者应该在视角不小于求,那么在使用小一些的样品时,观察者应该在视角不小于22的距离外观察的距离外观察样品。如果标准色样的尺寸比样品还小,则应该采用罩子分别覆盖其上,以样品。如果标准色样的尺寸比样品还小,则应该采用罩子分别
15、覆盖其上,以便得到相等的观察面积,同时罩子的明度和表面性能应该与背景相同。便得到相等的观察面积,同时罩子的明度和表面性能应该与背景相同。判断两个试样的色差时,该样品对的制备疗法应该相同,并且习惯上将试样判断两个试样的色差时,该样品对的制备疗法应该相同,并且习惯上将试样以边界接触的方式放置。试样应平放于光暗室的底面上,以使照明与试样平面垂以边界接触的方式放置。试样应平放于光暗室的底面上,以使照明与试样平面垂直。观察者离光暗室开口约直。观察者离光暗室开口约15-30 cm15-30 cm距离,并且保持观察角度距离,并且保持观察角度(观察方向与试样观察方向与试样法线之间的夹角法线之间的夹角)为为45
16、45的高度。的高度。由于光室的照明取决于特定的光源、散射体及周围场的明度,并在基本定向由于光室的照明取决于特定的光源、散射体及周围场的明度,并在基本定向反射与中等散射范围内变化,因此,在目视评估中,保持观察者与试样的距离不反射与中等散射范围内变化,因此,在目视评估中,保持观察者与试样的距离不变是非常重要的。变是非常重要的。第13页,共35页,编辑于2022年,星期三 应该熄灭观察环境中的室内照明灯,并且在光暗室中只放置待测色样,应该熄灭观察环境中的室内照明灯,并且在光暗室中只放置待测色样,以避免光室内零乱堆放的试样可能导致的照明光谱性能的变化。以避免光室内零乱堆放的试样可能导致的照明光谱性能的
17、变化。在一般情况下,对颜色进行视觉测量时,最佳的目视检测方法是:将待测样品在一般情况下,对颜色进行视觉测量时,最佳的目视检测方法是:将待测样品与标准色样在标准光源照射下并排放置,同时观察两个样品,以判断颜色质量。在与标准色样在标准光源照射下并排放置,同时观察两个样品,以判断颜色质量。在大多数情况下,需要对颜色的同色异谱程度进行评价,所以单一光源是不够的,应大多数情况下,需要对颜色的同色异谱程度进行评价,所以单一光源是不够的,应该允许使用多种标准光源。该允许使用多种标准光源。第14页,共35页,编辑于2022年,星期三3 3 仪器测色的色度基准仪器测色的色度基准 按照国际照明委员会按照国际照明委
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