第4章顏色評價

1、44.1 顯色性評價顯色性評價 我們認為我們認為在白熾燈和日光光源下看到的顏色在白熾燈和日光光源下看到的顏色是物體的是物體的“真實真實”顏色顏色。人們在光源下所看到的。人們在光源下所看到的物體顏色與在白熾燈和日光下所看到的顏色是不物體顏色與在白熾燈和日光下所看到的顏色是不同的。同的。 ，在日光下觀察一塊花布，再把它拿到，在日光下觀察一塊花布，再把它拿到高壓汞燈下觀察，就會發(fā)現(xiàn)，某些顏色已變了色，高壓汞燈下觀察，就會發(fā)現(xiàn)，某些顏色已變了色，如粉色變成了紫色，藍色變成了藍紫色。因此，如粉色變成了紫色，藍色變成了藍紫色。因此，我們說，在高壓汞燈下，物體失去了我們說，在高壓汞燈下，物體失去了“真實真實

2、”顏顏色，或顏色有所失真。色，或顏色有所失真。4 按按CIE的規(guī)定，我們把普朗克輻射體作為低的規(guī)定，我們把普朗克輻射體作為低色溫光源的參照標準，把標準照明體色溫光源的參照標準，把標準照明體D作為高色作為高色溫光源的參照標準，用以衡量在其它各種光源照溫光源的參照標準，用以衡量在其它各種光源照明下的顏色效果。明下的顏色效果。光源的顯色性：光源的顯色性：指與參照標準下相比較，一個光指與參照標準下相比較，一個光源對物體顏色外貌所產(chǎn)生的效果。源對物體顏色外貌所產(chǎn)生的效果。光源的光譜功率分布決定了光源的顯色性。光源的光譜功率分布決定了光源的顯色性。 日光、白熾燈都是連續(xù)光譜，具有與白熾燈日光、白熾燈都是連

3、續(xù)光譜，具有與白熾燈和日光相似的連續(xù)光譜的光源均有較好的顯色性。和日光相似的連續(xù)光譜的光源均有較好的顯色性。4 光電英才網(wǎng)光電英才網(wǎng) 光電行業(yè)招聘求職首選網(wǎng)站光電行業(yè)招聘求職首選網(wǎng)站 找工作就上光電英才網(wǎng)找工作就上光電英才網(wǎng) 電電 話：話傳傳 真：真郵郵 箱：箱： 網(wǎng)網(wǎng) 站：站：http:/4三基色熒光燈三基色熒光燈 桑頓發(fā)現(xiàn)，用光譜桑頓發(fā)現(xiàn)，用光譜430 nm(藍藍)，540 nm(綠綠)，610 nm(紅紅)的輻射以適當?shù)谋壤旌纤a(chǎn)生的白的輻射以適當?shù)谋壤旌纤a(chǎn)生的白光，與連續(xù)光譜的日光或白熾燈具有同樣優(yōu)良的光，與連續(xù)光譜的日

4、光或白熾燈具有同樣優(yōu)良的顯色性。顯色性。 三基色熒光燈三基色熒光燈就是根據(jù)上述原理研制的光源，就是根據(jù)上述原理研制的光源，它不僅顯色性好，而且光效高，是一種新型節(jié)能它不僅顯色性好，而且光效高，是一種新型節(jié)能燈。燈。 實驗發(fā)現(xiàn)：實驗發(fā)現(xiàn)：在不連續(xù)光譜的光源中，含有在不連續(xù)光譜的光源中，含有500 nm 和和580 nm波長波長附近的光譜對顏色顯現(xiàn)有不利附近的光譜對顏色顯現(xiàn)有不利影響，一些顏色會失真，稱為影響，一些顏色會失真，稱為。另外，。另外，在在消除消除450 nm，540 nm，616 nm波長功率時波長功率時，顯顯色性明顯下降色性明顯下降。4三基色熒光燈光譜功率分布三基色熒光燈光譜功率分布

5、4 CIE規(guī)定規(guī)定14塊測驗用的標準顏色樣品，塊測驗用的標準顏色樣品，CIE規(guī)定用規(guī)定用普朗克輻射體普朗克輻射體或或標準照明體標準照明體D作為作為參照光參照光源源，并將其，并將其顯色指數(shù)定為顯色指數(shù)定為100； CIE規(guī)定以這些樣品規(guī)定以這些樣品在參照光源下和另一色在參照光源下和另一色溫為溫為3000 K 標準熒光燈下標準熒光燈下的顏色色差的顏色色差E為尺度，為尺度，約定約定標準熒光燈的顯色指數(shù)為標準熒光燈的顯色指數(shù)為50。 CIE根據(jù)在參照光源下和待測光源下顏色樣根據(jù)在參照光源下和待測光源下顏色樣品的色差，導出計算光源顯色指數(shù)的公式。品的色差，導出計算光源顯色指數(shù)的公式。 光源對某一顏色樣品

6、的顯色指數(shù)稱為光源對某一顏色樣品的顯色指數(shù)稱為特殊顯特殊顯色指數(shù)色指數(shù)Ri ，光源對特定，光源對特定8個顏色樣品的平均顯色個顏色樣品的平均顯色指數(shù)稱為指數(shù)稱為一般顯色指數(shù)一般顯色指數(shù)Ra。4 待測光源的待測光源的相關色溫低于相關色溫低于5000 K 時，參照時，參照照明體應是照明體應是普朗克輻射體普朗克輻射體的光譜功率分布，的光譜功率分布， 高于高于5000 K時應是不同時相日光的光譜功時應是不同時相日光的光譜功率分布率分布(標準照明體標準照明體D)。 待測光源待測光源( 色度坐標色度坐標 uk，vk )與參照照明體與參照照明體( 色度坐標色度坐標 ur，vr )之間的色度差為之間的色度差為C

7、 = (uk - ur ) 2 + (vk - vr )2 1/2 -所選用的參照照明體應與待測光源的色度相同所選用的參照照明體應與待測光源的色度相同或接近相同，它們的色度差或接近相同，它們的色度差C應小于應小于 5.410-3。4計算光源顯色指數(shù)用的計算光源顯色指數(shù)用的14塊孟塞爾顏色樣品塊孟塞爾顏色樣品 號數(shù)號數(shù)孟塞爾標號孟塞爾標號日光下的顏色日光下的顏色17.5R 64淡灰紅色淡灰紅色25Y 64暗灰黃色暗灰黃色35GY68飽和黃綠色飽和黃綠色42.5G 66中等黃綠色中等黃綠色510BG64淡藍綠色淡藍綠色65PB 6872.5P 684計算光源顯色指數(shù)用的計算光源顯色指數(shù)用的14塊孟

8、塞爾顏色樣品塊孟塞爾顏色樣品號數(shù)號數(shù)孟塞爾標號孟塞爾標號日光下的顏色日光下的顏色810P6894.5R 413105Y 810飽和黃色飽和黃色114.5G 58飽和綠色飽和綠色123PB 311135YR 84人的膚色人的膚色145GY 444 7.5R 640.000.200.400.600.801.00350 400 450 500 550 600 650 700 750波長反射率1號：號：淡灰紅色淡灰紅色4 5Y 640.000.200.400.600.801.00350400450500550600650700750波長反射率2號：號：暗灰黃色暗灰黃色4 5GY680.000.200.

9、400.600.801.00350400450500550600650700750波長反射率3號：號：飽和黃綠色飽和黃綠色4 2.5G 660.000.200.400.600.801.00350400450500550600650700750波長反射率4號：號：中等黃綠色中等黃綠色4 10BG640.000.200.400.600.801.00350400450500550600650700750波長反射率5號：號：淡藍綠色淡藍綠色4 5PB 680.000.200.400.600.801.00350400450500550600650700750波長反射率6號：號：4 2.5P 680.00

10、0.200.400.600.801.00350400450500550600650700750波長反射率7號：號：4 10P680.000.200.400.600.801.00350400450500550 600650700750波長反射率8號：號：4 4.5R 4130.000.200.400.600.801.00350400450500550600650700750波長反射率9號：號：4 5Y 8100.000.200.400.600.801.00350400450500550600650700750波長反射率10號：號：飽和黃色飽和黃色4 4.5G 580.000.200.400.60

11、0.801.00350400450500550600650700750波長反射率11號：號：飽和綠色飽和綠色4 3PB 3110.000.200.400.600.801.00350400450500550600650700750波長反射率12號：號：4 5YR 840.000.200.400.600.801.00350400450500550600650700750波長反射率13號：號：人的膚色人的膚色4 5GY 440.000.200.400.600.801.00350400450500550600650700750波長反射率14號：號：4 通過對待測光源的光譜輻射測量，計算待測通過對待測光

12、源的光譜輻射測量，計算待測光源的光源的 xk、yk 和和 uk、vk 色度坐標。然后算出在待色度坐標。然后算出在待測光源下測光源下14 塊樣品的塊樣品的 xk,I、yk,I 和和 uk,I、vk,I 色度坐色度坐標。對色度坐標應給出小數(shù)點后四位數(shù)。標。對色度坐標應給出小數(shù)點后四位數(shù)。 由于待測光源由于待測光源 k 和所選用的參照照明體和所選用的參照照明體 r 的的色度不完全相同，而使視覺在不同照明下受到顏色度不完全相同，而使視覺在不同照明下受到顏色適應的影響。為了處理兩種照明下的色適應，色適應的影響。為了處理兩種照明下的色適應，必須將待測光源的色度坐標必須將待測光源的色度坐標 uk，vk調(diào)整為

13、參照照調(diào)整為參照照明體的色度坐標明體的色度坐標 ur、vr，即，即 uk = ur ，vk = vr ，這時各顏色樣品這時各顏色樣品i的色度坐標的色度坐標 uk,i，vk,i也要作相應也要作相應的調(diào)整，成為的調(diào)整，成為 uk,i、vk,i。這種色度坐標的調(diào)整叫。這種色度坐標的調(diào)整叫做做適應性色位移適應性色位移。4適應性色位移適應性色位移用以下系數(shù)關系式進行轉(zhuǎn)換：用以下系數(shù)關系式進行轉(zhuǎn)換： d/ddc/cc481. 1518.16d/dd4c/cc404. 0872.10u kri ,kkri ,kkri ,kkri ,ki ,k d/ddc/cc481. 1518.16520. 5v kri

14、,kkri ,ki ,k式中各式中各c、d由下式計算：由下式計算： c = （4 u 10v）/ v， d =（1.708 v + 0.404 1.481u）/ v上兩式中下標上兩式中下標“r”代表參照照明體；代表參照照明體；“k”代表待代表待測光源；測光源；“k,i”代表待測光源照明下第代表待測光源照明下第i種標準樣種標準樣品。在計算顯色指數(shù)時，就用調(diào)整后的色度坐標品。在計算顯色指數(shù)時，就用調(diào)整后的色度坐標計算。計算。 4 CIE規(guī)定用規(guī)定用CIE l964色差公式計算在待測光源色差公式計算在待測光源k 和參照照明體和參照照明體r 照明下同一顏色樣品照明下同一顏色樣品i 的色差。的色差。CI

15、E l964 顏色空間坐標：顏色空間坐標： ），（），（），（），（，ki ,k*i ,k*i ,kri , r*i , r*i , rki ,k*i ,k*i ,kri , r*i , r*i , r3/1i ,k*i ,k3/1i , r*i , rvvW13VvvW13V uuW13UuuW13U 17)Y(25W17)Y(25W 式中式中uk = ur ，vk = vr 。 2*i ,k*i , r2*i ,k*i , r2*i ,k*i , ri)VV()UU()WW(E4特殊顯色指數(shù)特殊顯色指數(shù)：Ri = 100 - 4.6 Ei一般顯色指數(shù)一般顯色指數(shù)：Ra = ( Ri ) /

16、 8 ( i = 1, 2 , 8 ) 由于一般顯色指數(shù)由于一般顯色指數(shù) Ra 是是 8 個顏色樣品個顏色樣品 Ri 的平的平均值，所以即使兩個光源有完全相同的均值，所以即使兩個光源有完全相同的 Ra，兩光，兩光源下同一顏色樣品的源下同一顏色樣品的 Ri 之間也可能有較大差別。之間也可能有較大差別。只有當兩個光源的只有當兩個光源的Ra都接近都接近100 時，兩光源下顏時，兩光源下顏色樣品的色樣品的 Ri 差別才可能很小。差別才可能很小。4 CIE光源顯色指數(shù)光源顯色指數(shù)是基于顏色樣品的是基于顏色樣品的色差矢量色差矢量長度長度的比較，即基于樣品的色位移量的比較。應的比較，即基于樣品的色位移量的比

17、較。應承認色位移的方向也是重要的，但承認色位移的方向也是重要的，但CIE顯色指數(shù)顯色指數(shù)不包括色位移方向不包括色位移方向的度量。的度量。 基于上述原因，即使兩個具有相同基于上述原因，即使兩個具有相同 Ri 的光源，的光源，如顏色樣品如顏色樣品i 的色位移方向不同，這一樣品的顏色的色位移方向不同，這一樣品的顏色在視覺上也不會相同。同理，在兩個具有相同在視覺上也不會相同。同理，在兩個具有相同Ra的燈下觀察顏色，也不保證它們有同樣的顏色視的燈下觀察顏色，也不保證它們有同樣的顏色視覺效果。因此，在要求精確辨別顏色的實踐中應覺效果。因此，在要求精確辨別顏色的實踐中應該注意到，該注意到，雖然不同的光源可能

18、具有相同的特殊雖然不同的光源可能具有相同的特殊顯色指數(shù)或一般顯色指數(shù)，但這并不表明各種燈顯色指數(shù)或一般顯色指數(shù)，但這并不表明各種燈之間可以互相代替使用之間可以互相代替使用。4 CIE第第13號顏色樣品是歐美婦女的面部號顏色樣品是歐美婦女的面部皮膚色，人眼對膚色特別敏感，稍有失真便皮膚色，人眼對膚色特別敏感，稍有失真便能察覺出來，而使人物的形象受到歪曲。我能察覺出來，而使人物的形象受到歪曲。我們應在顯色指數(shù)的計算中補充中國人的面部們應在顯色指數(shù)的計算中補充中國人的面部膚色樣品。膚色樣品。 7、常用光源的一般顯色指數(shù)、常用光源的一般顯色指數(shù) 光源顯色性的質(zhì)量分類光源顯色性的質(zhì)量分類 Ra100 7

19、575 5050以下以下質(zhì)量分類質(zhì)量分類優(yōu)優(yōu)一般一般劣劣4光源名稱光源名稱CIE色度坐標色度坐標TC (K)Raxyuv白熾燈白熾燈0.4470.4080.2550.350290995100碘鎢燈碘鎢燈0.4580.4110.2610.351270095100溴鎢燈溴鎢燈0.4090.3940.2370.342340095100熒光燈熒光燈0.3100.3390.1920.31566007080外鎮(zhèn)高壓汞燈外鎮(zhèn)高壓汞燈0.3340.4120.1840.34055003040內(nèi)鎮(zhèn)高壓汞燈內(nèi)鎮(zhèn)高壓汞燈0.3780.4340.2030.34944003040鏑燈鏑燈0.3690.3670.2220.

20、33043008595高壓鈉燈高壓鈉燈0.5160.3890.3110.352190020254同色同譜色同色同譜色：兩個物體具有完全相同的光譜分布：兩個物體具有完全相同的光譜分布曲線。曲線。同色異譜色同色異譜色：對于特定標準觀察者和特定照明體，：對于特定標準觀察者和特定照明體，具有不同光譜分布而有相同三刺具有不同光譜分布而有相同三刺激值的顏色。激值的顏色。 一對同色異譜顏色應滿足以下條件：一對同色異譜顏色應滿足以下條件： d)(x)(d)(x)(X )2() 1 ( d)(y)(d)(y)(Y )2() 1 ( d)(z)(d)(z)(Z )2()1 (41、改變觀察者、改變觀察者42、改變

21、照明體、改變照明體4定性描述定性描述：如果樣品間的光譜反射率因數(shù)曲線形：如果樣品間的光譜反射率因數(shù)曲線形狀很不同、交叉點很少，那么同色異譜的程度就狀很不同、交叉點很少，那么同色異譜的程度就高；相反，樣品間的光譜反射率因數(shù)曲線形狀相高；相反，樣品間的光譜反射率因數(shù)曲線形狀相似，或交叉點很多，就表明同色異譜程度低。似，或交叉點很多，就表明同色異譜程度低。1、CIE“照明體同色異譜指數(shù)照明體同色異譜指數(shù)” 對于特定參照照明體和觀察者具有相同的三對于特定參照照明體和觀察者具有相同的三刺激值的兩個同色異譜樣品，用具有不同相對光刺激值的兩個同色異譜樣品，用具有不同相對光譜功率分布的測試照明體所造成的兩樣品

22、間的色譜功率分布的測試照明體所造成的兩樣品間的色差差( E)作為照明體同色異譜指數(shù)作為照明體同色異譜指數(shù)Mi 。 CIE推薦：參照照明體：推薦：參照照明體：CIE標準照明體標準照明體D65 測試照明體：測試照明體：A、 F1、F2、F34F1050100150200250300350 400450 500550 600650 700750 800波長相對功率4F2050100150200250300350400450500550 600650700750800波長相對功率4F3050100150200250300350400 450500550 600650700 750800波長相對功率4三

23、種顏色樣品，其光譜反射率因數(shù)曲線分三種顏色樣品，其光譜反射率因數(shù)曲線分別為別為 (0)( )、 (1)( )、 (2)( )，它們對于，它們對于CIE標準標準照明體照明體D65和和CIE 1931標準觀察者是同色異譜刺激，標準觀察者是同色異譜刺激，有相同的三刺激值。有相同的三刺激值。0.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.00380480580680780波長 ( nm)反射率 ( % )標樣0樣品1樣品24樣品樣品 D65AF1F2F30 xo0.46910.56800.55770.51840.4691yo0.36430.38470.38

24、760.38700.3677Yo33.0040.2539.7236.8533.081x10.46910.56830.56290.52310.4741y10.36430.38100.38470.38560.3699Y133.0040.2339.3636.5532.762x20.46910.55920.54540.51350.4685y20.36430.39410.39890.39260.3675Y233.0040.3640.3337.8833.28 EO,10.00.2 EO,20.02.142、觀察者同色異譜指數(shù)、觀察者同色異譜指數(shù) 照明體同色異譜指數(shù)照

25、明體同色異譜指數(shù) (0，1)(0，2)MA2.711.2MF14.713.8MF23.35.1MF30.22.1同色異譜同色異譜D65觀察者同色異譜指數(shù)觀察者同色異譜指數(shù) M2M101, 00.91.12, 01.41.943、光譜模糊匹配評價同色異譜程度、光譜模糊匹配評價同色異譜程度一百多年前，楊和赫姆霍爾茲設想在人眼的一百多年前，楊和赫姆霍爾茲設想在人眼的視網(wǎng)膜中存在著視網(wǎng)膜中存在著“紅紅”、“綠綠”、“藍藍”三三種感色纖維，種感色纖維，60 年代，生理學家證實了它們年代，生理學家證實了它們的存在的存在 6.1ZZ6.11V 6.1YY6.11V 6.1XX6.11V 31oz31oy31

26、ox其中感綠、感紅、其中感綠、感紅、感藍視錐細胞對光感藍視錐細胞對光刺激的視覺響應可刺激的視覺響應可采納采納韋斯?jié)伤够捻f斯?jié)伤够牧⒎礁瘮?shù)立方根函數(shù)40.001.002.003.004.005.00380460540620700波長w4w4(D65)w4(A)w4(F1)w4(F2)w4(F3)w4) () () () (w3131314iiiizyxk 照明工程學報，照明工程學報，2000，11(3):204模糊集模糊集模糊子集模糊子集隸屬函數(shù)隸屬函數(shù)niRRnRRd1i1i221) () (1),(31314 評價在給定觀察者下同色異譜程度評價在給定觀察者下同色異譜程度)()()()(

27、313131zyxkniRRnRRd1i1i2i21ob) () () (1),(31314 評價在給定照明體下同色異譜程度評價在給定照明體下同色異譜程度niRRSnRRd1i1i2i21ill) () () (1),(31314 樣品樣品1與樣品與樣品0的平均的平均Hamming 距離為距離為0.039， 樣品樣品2與樣品與樣品0的平均的平均Hamming 距離為距離為0.065。0.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.00380480580680780波長 ( nm)反射率 ( % )標樣0樣品1樣品24 給定觀察者下同色異譜程度的評價

28、給定觀察者下同色異譜程度的評價0.0432, 0 11.2 13.8 5.10.2 0.0494 給定照明體下同色異譜程度的評價給定照明體下同色異譜程度的評價表表2、模糊評價與觀察者同色異譜指數(shù)比較、模糊評價與觀察者同色異譜指數(shù)比較 同色異譜同色異譜 D65觀察者同色異譜指數(shù)觀察者同色異譜指數(shù) 模糊評價模糊評價 (照明體照明體D65) M2 M1 01, 0 0.9 1.1 0.0392, 0 1.4 1.9 0.064 可見，樣品可見，樣品2與樣品與樣品0的異譜程度大于樣品的異譜程度大于樣品1與樣品與樣品0的異譜程度。此結(jié)果與用的異譜程度。此結(jié)果與用“觀察者同色觀察者同色異譜指數(shù)異譜指數(shù)”評

29、價上述三種顏色樣品的異譜程度評價上述三種顏色樣品的異譜程度結(jié)果相一致。結(jié)果相一致。44曲線曲線l與曲線與曲線2為明度上的差異，而色調(diào)和飽和度為明度上的差異，而色調(diào)和飽和度仍大致相同；曲線仍大致相同；曲線2和和3是具有同色異譜差異樣品。是具有同色異譜差異樣品。 4 由于兩個顏色在參照照明體下不是完全匹配，由于兩個顏色在參照照明體下不是完全匹配，計算兩樣品照明體同色異譜指數(shù)必須進行校正。計算兩樣品照明體同色異譜指數(shù)必須進行校正。 1、相加校正、相加校正在參照照明體下：在參照照明體下：X1X2，Y1Y2 ，Z1Z2，則則 X = X1 X2， Y = Y1 Y2， X = Z1 Z2。對樣品對樣品2

30、的新三刺激值作如下相加校正：的新三刺激值作如下相加校正：X2”= X2+ X，Y2”= Y2+ Y ，Z2”= Z2+ Z；其中其中X2、Y2、Z2為樣品為樣品2在測試照明體下的新在測試照明體下的新三刺激值。然后用三刺激值。然后用X2”、Y2”、Z2”與樣品與樣品1在測試在測試照明體下的新三刺激值照明體下的新三刺激值X1、Y1、Z1計算色差計算色差 E，最后用最后用 E作為兩個樣品在參照照明體下的同色異作為兩個樣品在參照照明體下的同色異譜程度的度量。譜程度的度量。4 2、相乘校正、相乘校正先計算：先計算：fX = X1 / X2，fY = Y1 / Y2，fZ = Z1 / Z2 校正樣品校正

31、樣品2的三刺激值：的三刺激值： X2” = fX X2， Y2” = fY Y2， Z2” = fZ Z2。 用用X2”、Y2”、Z2”與樣品與樣品1的的X1、Y1、Z1計計算色差算色差 E，最后用，最后用 E作為兩個樣品在參照照明作為兩個樣品在參照照明體下的同色異譜程度的度量。體下的同色異譜程度的度量。43、修正方法的比較與選擇、修正方法的比較與選擇 CIE推薦中規(guī)定可以任選一種修正方法，推薦中規(guī)定可以任選一種修正方法，： 當色樣與標準原樣色差較小時，乘法與加法當色樣與標準原樣色差較小時，乘法與加法修正相差不大；修正相差不大； 當色樣與標準樣原色差較大時，乘法修正與當色樣與標準樣原色差較大時

32、，乘法修正與加法修正相差較大。加法修正相差較大。 當原色差較大時，特別是當當原色差較大時，特別是當Z值相差較大時，值相差較大時，尤其不宜采用加法修正?？赡苁腔诖耍谟绕洳灰瞬捎眉臃ㄐ拚??？赡苁腔诖?，在我國我國的國家標準中規(guī)定采用乘法修正的國家標準中規(guī)定采用乘法修正。4 “白白”具有很高的光反射比具有很高的光反射比(高明度高明度)和很低和很低的色飽和度的色飽和度(低彩度低彩度)的顏色屬性的顏色屬性。 對大多數(shù)色視覺正常的觀察者來講，可以將對大多數(shù)色視覺正常的觀察者來講，可以將一定范圍內(nèi)的光反射比，色飽和度和主波長不同一定范圍內(nèi)的光反射比，色飽和度和主波長不同的白色，的白色，根據(jù)根據(jù)“白的程度

33、白的程度”排列成一維的白色序排列成一維的白色序列列。但是由于人們生活的地理位置的不同，民族。但是由于人們生活的地理位置的不同，民族的差異，社會的歷史進程和文化發(fā)展的不同，以的差異，社會的歷史進程和文化發(fā)展的不同，以及觀察者、觀察環(huán)境、觀察時間的不同，造成人及觀察者、觀察環(huán)境、觀察時間的不同，造成人們對白色的不同的喜愛性，這些復雜的心理因素們對白色的不同的喜愛性，這些復雜的心理因素都直接影響對白度的目視判斷。由于喜愛白的不都直接影響對白度的目視判斷。由于喜愛白的不定型性，因此定型性，因此色表面的白度亦就不成其固定屬性色表面的白度亦就不成其固定屬性。 41、ISO白度白度 該標準采用以下定義：該標

34、準采用以下定義： (1)反射因數(shù)反射因數(shù)R：物體的反射光與相同條件下完：物體的反射光與相同條件下完全漫反射物的反射光之百分比。全漫反射物的反射光之百分比。 (2)內(nèi)在反射因數(shù)內(nèi)在反射因數(shù)R：物質(zhì)在其厚度足以使它不：物質(zhì)在其厚度足以使它不透明時的反射值。透明時的反射值。 (3)藍光漫反射因數(shù)藍光漫反射因數(shù)(ISO白度白度)：用具有：用具有ISO2469所規(guī)定特性的反射計在有效波長所規(guī)定特性的反射計在有效波長457nm條件下測條件下測定的內(nèi)在反射因數(shù)。在儀器部分規(guī)定濾色片與基定的內(nèi)在反射因數(shù)。在儀器部分規(guī)定濾色片與基準儀器的光譜特性結(jié)合，提供有效波長準儀器的光譜特性結(jié)合，提供有效波長4570.5

35、nm，半寬度，半寬度44 nm。 ISO白度公式：白度公式：WISO = R4574 根據(jù)根據(jù)ISO建議的關于三刺激反射率因數(shù)建議的關于三刺激反射率因數(shù)RX、RY、RZ的概念和定義：的概念和定義：RX、RY、RZ是由具有是由具有CIE1931或或CIE1964標準色度系統(tǒng)規(guī)定的幾何和標準色度系統(tǒng)規(guī)定的幾何和光譜特性的反射計所測得的反射率因數(shù)。在光譜特性的反射計所測得的反射率因數(shù)。在45/0的條件下的的條件下的RX、RY、RZ稱為雙定向三刺激反射稱為雙定向三刺激反射率因數(shù)。率因數(shù)。 這樣美國這樣美國TAPPI和我國造紙、塑料等行業(yè)所使和我國造紙、塑料等行業(yè)所使用的所謂用的所謂Z白度白度WTAPP

36、I表達式可表示為：表達式可表示為： WTAPPI = B = RZ = Z / c 常用的坦伯式可表達為：常用的坦伯式可表達為： D65、10o WTAPPI = Z / 1.0733 = 0.9317 Z C、 2o WTAPPI = Z / 1.1822 = 0. 8459 Z4 CIE1931 abcA1.04470.05390.3558D550.80610.15040.9209D650.77010.18041.0889D750.74460.20471.2256C0.78320.19751.18224 CIE1964 abcA1.05710.05440.3520D550.80780.15

37、020.9098D650.76830.17981.0733D750.74050.20381.2073C0.77720.19571.161442、利用、利用2或或3個光譜區(qū)的光反射率的白度公式個光譜區(qū)的光反射率的白度公式目前這類白度公式是采用目前這類白度公式是采用RX、RY、RZ制公式制公式。X、Y、Z 與與 RX、RY、RZ有下列關系：有下列關系：X = a RX + b RZ ， Y = RY ，Z = c RZ 若已知校準白度計的傳遞標準或工作標準白板若已知校準白度計的傳遞標準或工作標準白板的的 X、Y、Z 則計算則計算 RX、RY、RZ的公式為：的公式為： RX = X / a b Z

38、/ a c RY = Y RZ = Z / c這類白度公式的一般表達式為：這類白度公式的一般表達式為：W = RX + RY + RZ （ + + = 1） 4作作 者者白度公式白度公式克勞斯克勞斯W = RZ + RY - RX斯蒂芬森斯蒂芬森W = 2 RZ - RX陶伯陶伯W = 4 RZ 3 Ry伯格伯格W = 3 RZ + RY - 3 RX43、均勻顏色空間的白度公式、均勻顏色空間的白度公式在在 Lab 均勻顏色空間建立后，美國又發(fā)展了以下均勻顏色空間建立后，美國又發(fā)展了以下式為一般表達式的白度公式：式為一般表達式的白度公式：W = L + b + a作作 者者白度公式白度公式亨特

39、亨特W = L 3 bW = 100 (100 - L)2 + a2 + b2 12斯坦斯拜斯坦斯拜W = L 3 b + 3 a44、CIE白度評價及白度公式白度評價及白度公式CIE TC-1.3對白度測量的規(guī)范取得如下的約定對白度測量的規(guī)范取得如下的約定： (1) 應使用同樣的標準光源應使用同樣的標準光源(或照明體或照明體)來進行視覺的及來進行視覺的及儀器的白度測量。并推薦用儀器的白度測量。并推薦用D65光源為近似的光源為近似的CIE標準光標準光源。源。 (2) 與（與（1）不一致的條件下得到的實驗數(shù)據(jù)不能用于）不一致的條件下得到的實驗數(shù)據(jù)不能用于確立或檢驗白度公式。確立或檢驗白度公式。

40、(3) 推薦使用白度推薦使用白度W = 100的完全反射漫射體的完全反射漫射體(PRD)作作為白度公式的參照標準，確立或檢驗白度公式都必須使為白度公式的參照標準，確立或檢驗白度公式都必須使得得PRD的白度值等于的白度值等于100。 根據(jù)以上推薦，任何白色物體的白度是表示它對于根據(jù)以上推薦，任何白色物體的白度是表示它對于完全反射漫射體白色程度的相對值。完全反射漫射體白色程度的相對值。4CIE標準照明體標準照明體D65 CIE1931標準色度觀察者標準色度觀察者 白度：白度：W = Y + 800 (xn - x) + 1700 (yn - y) 色澤：色澤：TW = 1000 (xn x) -

41、650 (yn y) CIE1964補充標準色度觀察者補充標準色度觀察者 W10 = Y10 + 800 (xn10 x10) + 1700 (yn10 y10) TW10 = 900 (xn10 x10) - 650 (yn10 y10) 式中：式中：Y是樣品的亮度，是樣品的亮度， x、y是樣品的色度坐標，是樣品的色度坐標， xn、yn 是完全反射漫射體的色度坐標。是完全反射漫射體的色度坐標。4(1) W 或或W10的值愈高，則表示白度較大。的值愈高，則表示白度較大。TW 或或 TW10 的值為正且較大時，則綠度愈大；的值為正且較大時，則綠度愈大；若若 TW 或或TW10 的值愈偏向負，則紅

42、度愈大。的值愈偏向負，則紅度愈大。 對完全反射漫射體，則對完全反射漫射體，則 W = W10 = 100，TW = TW10 = 0。(2) 白度公式對于帶明顯顏色的樣品是無意義的。白度公式對于帶明顯顏色的樣品是無意義的。它們所適用的樣品其它們所適用的樣品其W或或W10及及TW或或TW10的值應的值應在如下的權限范圍之內(nèi)：在如下的權限范圍之內(nèi)：40 W （5Y - 280） （- 3 Tw 3 ） 40 W10 （5Y10 - 280） （- 3 Tw10 3 ）4(3) 色澤公式是以實驗結(jié)果為基礎的。即等色澤色澤公式是以實驗結(jié)果為基礎的。即等色澤線在線在x、y或或x10、y10色度圖上與色度

43、圖上與466 nm主波長線主波長線近似平行。近似平行。(4) 相等的相等的W或或W10的差通常并不代表等知覺差，的差通常并不代表等知覺差，相等的相等的TW 或或TW10的差通常亦不代表白色內(nèi)所帶的差通常亦不代表白色內(nèi)所帶綠度或紅度的等知覺差。綠度或紅度的等知覺差。 白度和色澤的測量與知覺間的相關一致性需要白度和色澤的測量與知覺間的相關一致性需要更復雜的公式予以表達，只不過目前的有關知識更復雜的公式予以表達，只不過目前的有關知識尚無足以準確地建立這種公式。尚無足以準確地建立這種公式。45、CIE白度評價的改進白度評價的改進 我國于我國于1987年也采用該年也采用該CIE評價公式制定了評價公式制定

44、了紡織品白度的儀器評定方法紡織品白度的儀器評定方法。研究表明：研究表明：運用運用CIE推薦白度公式推薦白度公式W10測量某些白色紡織品測量某些白色紡織品(例如棉、毛織物試樣例如棉、毛織物試樣)時白度值小于時白度值小于40，甚至出，甚至出現(xiàn)負值，超出它的適用范圍；現(xiàn)負值，超出它的適用范圍；CIE推薦白度公式測量結(jié)果與目視統(tǒng)計順序仍存推薦白度公式測量結(jié)果與目視統(tǒng)計順序仍存在一定的不一致性；在一定的不一致性；白度測量結(jié)果相對目視梯度不均勻等問題。白度測量結(jié)果相對目視梯度不均勻等問題。4CIE推薦白度公式存在問題的原因：推薦白度公式存在問題的原因：(a) 對于任何光譜中性的白度樣品，其白度對于任何光譜

45、中性的白度樣品，其白度W10都都等于三刺激值等于三刺激值Y10，即，即W10 = Y10。顯然公式給。顯然公式給出的白度值相對于目視知覺來說是不均勻的，出的白度值相對于目視知覺來說是不均勻的，即相等的白度差并不代表白度的相等的知覺即相等的白度差并不代表白度的相等的知覺差，白度數(shù)值等梯度并非對應知覺的等梯度；差，白度數(shù)值等梯度并非對應知覺的等梯度；反之亦然。其原因是甘茨在推導公式中假定反之亦然。其原因是甘茨在推導公式中假定 W10/ Y10 = 1，這顯然不妥。，這顯然不妥。(b)甘茨在研究過程中采用甘茨在研究過程中采用x、y非均勻色度圖上的非均勻色度圖上的等距離差來表示色飽和度和色澤差，顯然存

46、等距離差來表示色飽和度和色澤差，顯然存在較大的誤差，這可能是其測量結(jié)果與目視在較大的誤差，這可能是其測量結(jié)果與目視順序不一致的重要原因之一。也可能是順序不一致的重要原因之一。也可能是CIE推薦白度公式適用范圍被限制過小的原因。推薦白度公式適用范圍被限制過小的原因。4 采用采用CIE l976 u、v均勻色度圖，以甘茨的研均勻色度圖，以甘茨的研究結(jié)果為基礎：究結(jié)果為基礎：(a)色品相同的白色樣品，三刺激值色品相同的白色樣品，三刺激值Y10越大看起越大看起來越白，在較寬的范圍內(nèi)白度與明度來越白，在較寬的范圍內(nèi)白度與明度(L)成正比，成正比，即即 W/ L = 1。(b)明度相同的白色樣品，由無彩色

47、點向藍方向的明度相同的白色樣品，由無彩色點向藍方向的距離距離S越大，看起來越白；向黃方向的距離越大越大，看起來越白；向黃方向的距離越大看起來越不白。在同色澤情況下，色度圖上的距看起來越不白。在同色澤情況下，色度圖上的距離離S隨白度的變化關系是近似均勻的，即有近似隨白度的變化關系是近似均勻的，即有近似公式：公式： W/ S = 常數(shù)。常數(shù)。4 (c)色澤色澤T相同的情況下，色飽和度增量相同的情況下，色飽和度增量SH小，小，但明度增量但明度增量L大的白色樣品，與大的白色樣品，與L小、但小、但SH大的白色樣品，看起來同樣白。于是等色大的白色樣品，看起來同樣白。于是等色澤的白度的斜率可表示為澤的白度的

48、斜率可表示為 =L /S = ( W/ S) / ( W/ L) 。(d)關于色澤的影響是很難定量表示的，但是在白關于色澤的影響是很難定量表示的，但是在白色附近很小范圍內(nèi)，色澤對白度的影響可看作色附近很小范圍內(nèi)，色澤對白度的影響可看作為常數(shù)，即為常數(shù)，即 W/ T = 0。色飽和度。色飽和度S是針對合適是針對合適的主波長的主波長 d線，色澤線，色澤T垂直于垂直于 d 線。線。 4ou10v10T d 線線等白度線等白度線N (un,10 , vn,10 ) SA(u10,v10)ou10v10T d 線線等白度線等白度線N (un,10 , vn,10 ) SA(u10,v10)4白度增量近似

49、表達式：白度增量近似表達式：SL ST/WS/WLLWTTWSSWLLWW 設白色試樣設白色試樣A的明度為的明度為L，色飽和度為，色飽和度為S，白，白度為度為W，則與完全漫射體，則與完全漫射體N的白度差為的白度差為 W 100 = L 100 + S，整理得：整理得：W = L + S )sin(sin)vv()sin(sin)uu(S 1010,n1010,n4W = L + S其中其中 = /2 + + ， L = L* = 116 (Y10 / Yn,10)1/3 16。代入上式可得下式：代入上式可得下式：cos)cos()sin(sinpcos)sin()sin(cosq)vv(q)u

50、u(pLW1010,n1010,n* )sin(sin)vv()sin(sin)uu(S 1010,n1010,n4 甘茨等人的研究結(jié)果主波長甘茨等人的研究結(jié)果主波長 d 為為464.7 nm，對于該主波長，對于該主波長，D65照明體，可求得照明體，可求得 為為78.63。如果喜愛如果喜愛“中性中性”藍色白，即喜愛角藍色白，即喜愛角 取為取為0。 根據(jù)根據(jù)p和和q表達式，計算得表達式，計算得 p = 0.1971，q = 0.9804。等白度斜率等白度斜率 是通過是通過W10在在Y、x、y色空間的表達色空間的表達直接轉(zhuǎn)換為在直接轉(zhuǎn)換為在L、S、T色空間的表達。然后通過色空間的表達。然后通過偏微

51、分計算推算出在完全漫射體處的偏微分計算推算出在完全漫射體處的 值為值為1320。則可導出在則可導出在CIE1976均勻色度空間中愛好無彩色均勻色度空間中愛好無彩色中性白的白度公式：中性白的白度公式：)vv(1294)uu(260LW1010,n1010,n*H4棉織物棉織物W10WH目視順序目視順序171.5090.921212.3766.82232.6463.16340.45 62.634毛織物毛織物W10WH目視順序目視順序119.50 66.8512-9.5656.2223-12.0154.6934 對于光譜中性的白度試樣，其白度值對于光譜中性的白度試樣，其白度值WH = L*，它使白度

52、值趨向均勻，從而改變白度測量，它使白度值趨向均勻，從而改變白度測量與與“白白”這種知覺屬性之間的相關一致性。這種知覺屬性之間的相關一致性。 顯然，至少對光譜中性的白度值是如此，因顯然，至少對光譜中性的白度值是如此，因此此WH白度公式克服了白度公式克服了CIE推薦白度公式對于光推薦白度公式對于光譜中性白色試樣的白度值相對于目視知覺來說譜中性白色試樣的白度值相對于目視知覺來說不均勻的不足。不均勻的不足。 通過對愛好無彩色中性白的白度公式通過對愛好無彩色中性白的白度公式WH的的理論和實驗結(jié)果的分析，理論和實驗結(jié)果的分析，表明它在視覺相關性，表明它在視覺相關性，均勻性及適用性等方面明顯優(yōu)于均勻性及適用

53、性等方面明顯優(yōu)于CIE推薦白度推薦白度公式。公式。4 CIE色澤評價公式是由甘茨等人通過對紙和紡色澤評價公式是由甘茨等人通過對紙和紡織品試樣的大量測試和目視評價的回歸分析導出織品試樣的大量測試和目視評價的回歸分析導出的。同樣，由于的。同樣，由于CIE推薦的色澤公式推薦的色澤公式TW采用（采用（x，y）非均勻色度空間的等距離差表示色澤差，因）非均勻色度空間的等距離差表示色澤差，因此相等的此相等的TW值并不代表在所帶綠度或紅度的等知值并不代表在所帶綠度或紅度的等知覺差，即色澤均勻性較差。同時，覺差，即色澤均勻性較差。同時，CIE推薦的色推薦的色澤公式僅對偏紅偏綠色澤進行評價而忽視偏黃偏澤公式僅對偏

54、紅偏綠色澤進行評價而忽視偏黃偏藍的色澤差異。實際上，當兩個相同色澤藍的色澤差異。實際上，當兩個相同色澤TW值的值的等白度白色試樣，其色澤還是可能有差異的，即等白度白色試樣，其色澤還是可能有差異的，即偏黃或偏藍程度有所差異。偏黃或偏藍程度有所差異。4 作者根據(jù)顏色理論提出了白色試樣的二元色作者根據(jù)顏色理論提出了白色試樣的二元色澤評價公式，即黃度公式和綠度公式，并從理論澤評價公式，即黃度公式和綠度公式，并從理論上明確了色澤評價經(jīng)驗公式上明確了色澤評價經(jīng)驗公式TW和黃度評價的色度和黃度評價的色度學含義。學含義。ou10v10YB 軸軸N(un10,vn10) SP(u10,v10)TGR 軸軸ou1

55、0v10YB 軸軸N(un10,vn10) SP(u10,v10)TGR 軸軸4設白色試樣設白色試樣P的色度坐標為的色度坐標為u10、v10， S為線段為線段PN在在YB軸上的投射分量，軸上的投射分量， H為線段為線段PN在在GR軸軸上的投射分量。上的投射分量。定義：定義：黃度黃度 YI = KS (K為常數(shù)為常數(shù))； YI 0 ，表征白色試樣，表征白色試樣P含含黃量黃量； YI 0 ，表征白色試樣，表征白色試樣P含含綠量綠量； GI 5Y10 275 的熒光增白樣品，其白度評的熒光增白樣品，其白度評價未定義，價未定義，WH 評價同樣也受到限制。評價同樣也受到限制。 Hiroko Uchida

56、 考慮色澤度、興奮純度對白度考慮色澤度、興奮純度對白度的影響，在的影響，在CIE-XYZ色空間修正了色空間修正了CIE白度公式，白度公式，提出了一個新白度公式。該公式的白度評價適用提出了一個新白度公式。該公式的白度評價適用范圍得到充分擴展，但由于仍采用范圍得到充分擴展，但由于仍采用CIE-XYZ色空色空間，其均勻性并未得到根本改善。另外，熒光增間，其均勻性并未得到根本改善。另外，熒光增白樣品白度的量值也有待商榷。白樣品白度的量值也有待商榷。4 作者根據(jù)作者根據(jù) Hiroko Uchida 的研究結(jié)果，建立了的研究結(jié)果，建立了CIELUV均勻色空間中的新白度公式均勻色空間中的新白度公式W u v

57、 ：當當 40 WH 3.37 L*10 - 185.35 時，時， W u v = P u v - 2 (T u v ) 2式中式中P u v = 3.37 L*10 - 185.35 - 260 0.1902 + 0.0003537（100 L*10 ）- u10 + 1294 0.4311 +0.00176（100 - L*10 ）- v10 ； T u v = 1294( un , 10 - u10 ) 260( vn , 10 - v10 )4 色牢度視覺評價是用兩種樣卡即灰色樣卡和色牢度視覺評價是用兩種樣卡即灰色樣卡和沾色樣卡來評價它們之間差異的等級。沾色樣卡來評價它們之間差異的等

58、級。 我國國家標準我國國家標準GB 250-84評定變色用灰色評定變色用灰色樣卡樣卡等同于等同于ISO 105A 02-1978紡織品紡織品-色色牢度試驗牢度試驗-評定變色用灰色樣卡評定變色用灰色樣卡；我國國家標；我國國家標準準GB 251-84評定沾色用灰色樣卡評定沾色用灰色樣卡等同于等同于ISO 105A 03-1978紡織品紡織品-色牢度試驗色牢度試驗-評定評定沾色用灰色樣卡沾色用灰色樣卡.4樣卡樣卡L* 參考值參考值等級等級 E(CIELAB)容差容差灰色灰色樣卡樣卡39.642.8500.2450.8 0.241.7 0.3342.5 0.3533.4 0.4234.8 0.526.

59、8 0.6129.6 0.7113.6 1.04樣卡樣卡L* 參考值參考值等級等級 E(CIELAB)容差容差沾色沾色樣卡樣卡93.9500.2452.3 0.344.5 0.3346.8 0.439.0 0.52312.8 0.7218.1 l.01225.6 1.5136.2 2.04 在用灰卡評定牢度試驗中的色差時，視覺的色在用灰卡評定牢度試驗中的色差時，視覺的色差與灰卡上本身的色差并不能劃等號差與灰卡上本身的色差并不能劃等號，例一試樣，例一試樣按按3.4 CIELAB色差轉(zhuǎn)換到灰色樣卡等級色差轉(zhuǎn)換到灰色樣卡等級3，由于，由于CIELAB色空間的非均勻性，所以有嚴重的誤差。色空間的非均勻

60、性，所以有嚴重的誤差。 目光鑒定色差常借灰色樣卡校正目光，目的是目光鑒定色差常借灰色樣卡校正目光，目的是使各人能對同一樣品得出相接近的結(jié)果，盡管如使各人能對同一樣品得出相接近的結(jié)果，盡管如此鑒定結(jié)果仍將因人而異。此鑒定結(jié)果仍將因人而異。 英國研究表明個人重現(xiàn)性約英國研究表明個人重現(xiàn)性約93 ，多人一致，多人一致性約性約83 ， 日本研究表明具有一年以上觀察經(jīng)驗，年齡在日本研究表明具有一年以上觀察經(jīng)驗，年齡在3040歲的男性其平均誤差最小。歲的男性其平均誤差最小。4 灰色樣卡本身的級差雖由儀器色差控制，灰色樣卡本身的級差雖由儀器色差控制，但因它在人們鑒定樣品色差時只能起參考作但因它在人們鑒定樣品