什么是同色異譜現象?同色異譜現象是怎么產生的?
2023-12-26
什么是同色異譜現象?同色異譜現象俗稱跳燈現象,就是兩個不同顏色的物體,在某一光源下顏色相同,但在另一光源下顏色不同的一種現象,該現象在紡織印染行業非常常見。那么,同色異譜現象是怎么產生的?本文對同色異譜現象的產生及控制方法做了介紹。
什么是同色異譜現象?
所謂同色異譜,即顏色相同而光譜組成不同。一種顏色的再現與觀察顏色的光源特性有一定關系,某兩種物體在一種光源下呈現相同的顏色,但在另一種光源下,卻呈現不同的顏色,這種現象就叫做同色異譜現象。
同色異譜現象的產生:
1.光源影響
光是一種電磁波,電磁波的波長范圍寬廣,低至1nm以下,高至103nm以上,在整個電磁波譜中,只有很少一部分進入人眼后能引起視覺感知,這部分光輻射稱為可見光輻射,簡稱可見光,可見光譜的短波長端為360-400nm,長波長端為760-830nm,一般認為可見光的波長范圍在380-780nm,對于可見光的范圍不同的人是有差異的,有的偏重于長波,有的偏重于短波,但無論哪個人,整個可見光波長范圍的兩端對于人的顏色視覺的貢獻都比較小。所以在有些情況下,人們也常常把可見光的波長范圍確定為400-700nm,實際上,這樣的波長范圍對于一般的顏色測量已經足夠了。
光是由光源發出的,凡是能發射紫外線,可見光,紅外線等各種電磁輻射的物質都可以稱為光源。光源有人造光源和自然光源之分,不管是人造光源還是自然光源大都是由單色光組成的復色光,光源輻射能波長的分布規律隨光源的不同而變化。因此,CIE規定了標準照明體A,D65光源和CWF光源等標準照明體和標準光源。
標準照明體A:代表完全輻射體在2856K發出的光;
標準照明體D65:代表相關色溫大約為6504K的日光光源;
Cool White Fluorescent既CWF:典型的美國商場和辦公室用光源色溫4150K。
CIE標準照明體A由標準光源A實現,但對于模擬典型日光的標準照明體D65,目前CIE還沒有推薦相應的標準光源。因為它的光譜能量分布在目前還不能由真實的光源準確地實現。目前三種模擬 D65人造光源分別為:帶濾光器的高壓氙弧燈、帶濾光器的白熾燈和熒光燈。它們的相對光譜能量分布與D65有所符合。
2.顏色三刺激值影響
顏色是指可見光通過對人眼的影響,在觀察者的大腦里產生的結果,是由光源作用在物體上,通過物體的吸收,反射,透射后光波進入眼睛的瞳孔,瞳孔擴大或縮小以調整允許進入的光的數量。然后,光波刺激視網膜,視網膜幾乎覆蓋了整個后半眼球,上面密布著130,000,000個感光細胞和神經元。這些感光細胞對可見光刺激作出響應,通過神經元傳送電信號給大腦中顏色感受區域。這些感光細胞對可見光刺激作出響應,通過神經元傳送電信號給大腦中顏色感受區域。感光細胞中的一些對紅色較敏感,另一些對綠色較敏感,還有一些則對藍色較敏感,這三類細胞稱為錐狀細胞,其它細胞稱為柱狀細胞,它們只對黑色和白色敏感。對于任何顏色刺激,人眼的感光細胞的反應都是通過積分計算出來的,即將刺激的光譜功率分布逐個按波長乘以每個錐體細胞的光譜靈敏度,然后將所有的乘積加起來。如果刺激是物體,它的光譜功率分布是照射物體的光源的光譜功率分布與其光反射率的乘積。而匹配物體反射光所需要的紅,綠,藍三色的量則被稱為物體顏色的三刺激值,即X,Y,Z,也就是物體顏色的色度值。所以人對物體的色彩感覺形成主要由三方面決定的,一是光源,二是顏色物體,三是人的眼睛和大腦,既物體色的三刺激值的計算涉及到光源能量分布s(λ),物體表面反射性能ρ(λ)和人眼的顏色視覺函數x(λ),y(λ),z(λ)三方面的特征參數,三刺激值X,Y,Z的計算基本公式表示為:
k為常數,常稱做調整因數。在上面的積分式中由于積分函數是未知的,或者說是相當復雜的,所以積分運算事實上是不能進行的,而只能用求和的方法來近似計算,而其中人眼的顏色視覺函數是已知的,故三刺激值的計算其實只涉及到光源的能量分布和物體的反射曲線兩方面。
根據代替定律,凡是在視覺效果上相同(既特定光源下的三刺激值相同)的顏色都是等效的,便可以互相代替,可以完全不涉及它的光譜組成。如果兩個色樣具有不同的光譜反射
(透射)率曲線ρ1(λ)≠ρ2(λ),而具有相同的三刺激值(對于特定光源),則這兩個顏色稱做同色異譜色,也就是說一種顏色感覺并不只對應與一種光譜組合,而兩種組分完全不同的復色光,則有可能引起完全相同的顏色感覺。
同色異譜現象怎么控制?
觀察環境的變化直接影響了色彩還原的評價,在顏色復制的過程中,為更好地還原色彩,盡可能減少同色異譜現象對復制品顏色判斷的影響,光源的性質是顏色描述的重要組成部分。為了解決類似問題,CIE規定了A、B、C、D等標準照明體,其中A代表絕對溫度2856k的完全輻射體(黑體)的輻射;B代表相關色溫大約為4874k的直射日光,相當于中午的日光;C代表相關色溫大約為6774k的平均日光,近似陰天天空的日光;D50代表色溫約為5003的日光;D65代表色溫約為6500k的日光,近似于北方晴天上午10點到下午3點之間北窗口的陽光。例如在應刷行業中,按照中華人民共和國書刊印刷標準CY3-91規定,D65光源用于觀察透射樣品,D6s用于觀察反射樣品,同時以上光源的顯色指數應在90以上,以此避免因觀察光源的不同而產生對顏色評價的誤差。