顏色有哪些描述方式?顏色的混色系統表示法有幾種類型?
2023-08-08
顏色有哪些描述方式?在色度學中,對于顏色的定量描述一般有兩種方式,即顯色系統表示法和混色系統表示法。其中混色系統表色法是基于三原色能夠混合匹配出各種不同顏色所歸納的系統,可用于對顏色的標定和測量。那么,顏色的混色系統表示法有幾種類型?本文為大家做了簡要的介紹,感興趣的朋友可以了解一下!
顏色有哪些描述方式?
顏色領域的研究自始至今,其描述方式基本可分為兩種:顯色系統表示法和混色系統表示法。
顯色系統表示法是建立在真實的樣品基礎上,按顏色的外貌給人的視覺和心理感受,將顏色劃分為有系統、有規律的色序系統。其中,最為典型的顯色系統為美國的孟塞爾顏色體系、瑞典的自然顏色體系、奧斯瓦爾德顏色空間等。這些表色方法受主觀心理影響較大,而且不同的觀察者之間還存在不定的因素,因而無法準確地運用于實際工業生產中。
混色系統表色法是根據色度學理論與色光加色法、色料減色法理論而建立的,它是一種客觀物理量,可用于對顏色的標定和測量。相對于顯色系統表示法,這種表色系統的發展較快,這是因為在印刷、紡織、染料、涂料等工業應用中,顏色的復制和標定是客觀的。只要確定了樣品的三刺激值XYZ,那么就可以對樣品的顏色進行定性和定量的研究,從而保證顏色復制的規范化,有利于進行色彩管理。其中,混色系統包括CIE1931RGB顏色空間、CIE1960UCS勻色空間、CIE1964U*V*W*勻色空間、CIE1976L*a*b*勻色空間、CIE1976L*U*V*勻色空間等。
顏色的混色系統表示法的幾種類型:
1.CIE1931顏色空間
國際照明委員會(CIE)對混色空間的標定是從1931年開始的。CIE綜合萊特和吉爾德兩項視覺實驗結果(把兩人的實驗結果取平均值)而得到CIE1931-RGB真實三原色表色系統。圖形為偏馬蹄形,如下圖所示。
1931CIE-RGB系統的r、g、b 光譜三刺激值是從實驗得出的,本可以用于色度學計算標定顏色。但標定光譜色的原色出現負值,計算起來不方便,且更不易理解。1931CIE-XYZ色度圖的建立消除了這一矛盾。它是在1931CIE-RGB系統的基礎上,改用三個假想的原色(X)、(Y)、(Z)建立起來的坐標。(X)表示紅原色、(Y)表示綠原色、(Z)表示藍原色。如上圖所示。它是在2°視場下得到的。在大面積視場觀察條件下(大于4°),由于桿體細胞的參與以及中央窩黃色素的影響,使得飽和度降低,顏色視場出現不均勻現象。CIE1964是為適應10°大視場出現的,簡稱“CIE1964補充標準觀察者”。
2.CIE1960均勻顏色空間
CIE在1931 年作出決定時,沒有考慮到上述顏色分辨率的問題。出于對工業上確定產品所存在的色差和用儀器鑒定色差的迫切需要,必須創建一種新的色度圖或顏色空間,且這種新的顏色空間必須“均勻化”,即在此空間中的距離與視覺上的色彩感覺差別成正比;另外,新的顏色空間的三坐標一定要由原來的X、Y、Z 三刺激值換算得出。
麥克亞當(D.L.MacAdam)在CIE1931色度圖上不同位置選了25個顏色點,如上圖所示。實際上,在CIE色度圖上,每一個點都代表某一確定的顏色,這個顏色的位置由一定數量的紅綠藍三原色的相加混合確定。但對視覺來說,當這種顏色的坐標位置變化很小時,人眼仍認為它是原來的顏色,而感覺不出它的變化。因而,每一個顏色在色度圖上雖占一個點的位置,但對視覺來說,它實際上是一個范圍,在這個范圍內的變化在視覺上是等效的。從上圖可見,在色度圖的不同地方,顏色的寬容量不同,如藍區寬容量最小,綠區最大。即在色度圖藍區同樣的空間內,人眼能看見更多的各種藍色,而在綠區則較少。圖中人眼對藍色恰可辨別的最小距離對綠色恰可辨別的最大距離之比達到1:20。可見,1931CIE-XYZ不是理想的色度圖,在視覺上是非均勻的。為克服CIE1931色度圖的上述缺點,就必須創立一種新的色度圖,此圖上的每一顏色的寬容量最好都近似圓形,大小一致。
1960年CIE根據麥克亞當的工作制定了CIE1960均勻色度標尺圖(CIE1960Uniform Chromaticity-Scale Diagram),簡稱CIE1960 UCS。在這個圖上,每一個顏色的寬容量都近似圓形、大小一致,且把CIE1931色調圖中寬容度橢圓最大長軸與最小短軸之比從 20:1降至2:1。1960勻色空間用u、v分別表示縱橫坐標。
3.CIE1964均勻顏色空間
CIE1960UCS圖解決了CIE1931色度圖的不均勻性,顯示了它的優越性。但它沒有明度坐標,在給出u、v時須單獨注明Y值,這在計算顏色差異時很不方便。在實際應用中,許多顏色問題都涉及到物體的亮度因數Y。所以,把CIE1960UCS圖的兩維空間擴充到包括亮度因數在內的三維均勻空間又成了急需解決的問題。1964年CIE規定了“均勻顏色空間”的標定方法,在均勻顏色空間中,色差的計算可不限于具有相等亮度因數的顏色。CIE1964均勻顏色空間用明度指數W*、色度指數U*、V*坐標系統來表示。
4.CIE1976均勻顏色空間
為了進一步統一評價顏色差別的方法,CIE在1976年又推薦了CIE1976L*a*b*和CIE1976L*U*V*勻色空間及色差公式。兩者都是反映物體色在人眼知覺上均勻的空間一客觀兩物體的色差大小和人眼視覺感受到的大小相同,即為所謂的均勻顏色空間。CIE1976L*a*b*的優點是當顏色的色差大于視覺的識別閾限(恰可察覺)而又小于孟塞爾系統中相鄰兩級的色差值時,能較好地反映物體色的心理感受效果。CIE1976L*U*V*實際上由CIE1931和CIE1964勻色空間改進而來,使其與代表視覺等間隔的孟塞爾系統靠攏,并將V坐標增加50%而改善U、V色度圖的均勻性。CIE1976L*U*V*和CIE1976L*a*b*色空間都有較好的均勻性,兩者都較廣泛地運用于工業中。由于CIE1976L*U*V*系統中,U*V*色度圖仍保留了馬蹄形的光譜軌跡,較適合于對光源色、彩色電視等工業部門做研究工具;CIE1976L*a*b*主要用于印刷、染料、顏料及油墨等表面顏色工業部門。