上海華東大學(xué)應(yīng)用物理系《顏色科學(xué)》教學(xué)課件-第4章顏色評價

1、第四章 顏色評價4.1 顯色性評價4.1.1 光源顯色性 我們認(rèn)為在白熾燈和日光光源下看到的顏色是物體的“真實”顏色。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同的。 例如，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，如粉色變成了紫色，藍(lán)色變成了藍(lán)紫色。因此，我們說，在高壓汞燈下，物體失去了“真實”顏色，或顏色有所失真。4.1.1 光源顯色性 按CIE的規(guī)定，我們把普朗克輻射體作為低色溫光源的參照標(biāo)準(zhǔn)，把標(biāo)準(zhǔn)照明體D作為高色溫光源的參照標(biāo)準(zhǔn)，用以衡量在其它各種光源照明下的顏色效果。光源的顯色性：指與參照標(biāo)準(zhǔn)下相比較，一個光源對物體顏色外貌所產(chǎn)

2、生的效果。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，具有與白熾燈和日光相似的連續(xù)光譜的光源均有較好的顯色性。三基色熒光燈 桑頓發(fā)現(xiàn)，用光譜430 nm(藍(lán))，540 nm(綠)，610 nm(紅)的輻射以適當(dāng)?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)良的顯色性。 三基色熒光燈就是根據(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)能燈。 實驗發(fā)現(xiàn)：在不連續(xù)光譜的光源中，含有500 nm 和580 nm波長附近的光譜對顏色顯現(xiàn)有不利影響，一些顏色會失真，稱為干擾波長。另外，在消除450 nm，540 nm，616 nm波長功率時，顯色性明顯下降

3、。三基色熒光燈光譜功率分布4.1.2 CIE 光源顯色指數(shù)計算方法 CIE規(guī)定14塊測驗用的標(biāo)準(zhǔn)顏色樣品，CIE規(guī)定用普朗克輻射體或標(biāo)準(zhǔn)照明體D作為參照光源，并將其顯色指數(shù)定為100； CIE規(guī)定以這些樣品在參照光源下和另一色溫為3000 K 標(biāo)準(zhǔn)熒光燈下的顏色色差E為尺度，約定標(biāo)準(zhǔn)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品的色差，導(dǎo)出計算光源顯色指數(shù)的公式。 光源對某一顏色樣品的顯色指數(shù)稱為特殊顯色指數(shù)Ri ，光源對特定8個顏色樣品的平均顯色指數(shù)稱為一般顯色指數(shù)Ra。 1、參照照明體 待測光源的相關(guān)色溫低于5000 K 時，參照照明體應(yīng)是普朗克輻射體的光譜功率分布，

4、 高于5000 K時應(yīng)是不同時相日光的光譜功率分布(標(biāo)準(zhǔn)照明體D)。 待測光源( 色度坐標(biāo) uk，vk )與參照照明體( 色度坐標(biāo) ur，vr )之間的色度差為C = (uk - ur ) 2 + (vk - vr )2 1/2 所選用的參照照明體應(yīng)與待測光源的色度相同或接近相同，它們的色度差C應(yīng)小于 5.410-3。 2、顏色樣品計算光源顯色指數(shù)用的14塊孟塞爾顏色樣品 號數(shù)孟塞爾標(biāo)號日光下的顏色17.5R 64淡灰紅色25Y 64暗灰黃色35GY68飽和黃綠色42.5G 66中等黃綠色510BG64淡藍(lán)綠色65PB 68淡藍(lán)色72.5P 68淡紫藍(lán)色 2、顏色樣品計算光源顯色指數(shù)用的14塊

5、孟塞爾顏色樣品號數(shù)孟塞爾標(biāo)號日光下的顏色810P68淡紅紫色94.5R 413飽和紅色105Y 810飽和黃色114.5G 58飽和綠色123PB 311飽和藍(lán)色135YR 84人的膚色145GY 44樹葉1號：淡灰紅色2號：暗灰黃色3號：飽和黃綠色4號：中等黃綠色5號：淡藍(lán)綠色6號：淡藍(lán)色7號：淡紫藍(lán)色8號：淡紅紫色9號：飽和紅色10號：飽和黃色11號：飽和綠色12號：飽和藍(lán)色13號：人的膚色14號：樹葉3、待測光源及顏色樣品色度坐標(biāo)的計算 通過對待測光源的光譜輻射測量，計算待測光源的 xk、yk 和 uk、vk 色度坐標(biāo)。然后算出在待測光源下14 塊樣品的 xk,I、yk,I 和 uk,I

6、、vk,I 色度坐標(biāo)。對色度坐標(biāo)應(yīng)給出小數(shù)點后四位數(shù)。4、適應(yīng)性色位移的考慮 由于待測光源 k 和所選用的參照照明體 r 的色度不完全相同，而使視覺在不同照明下受到顏色適應(yīng)的影響。為了處理兩種照明下的色適應(yīng)，必須將待測光源的色度坐標(biāo) uk，vk調(diào)整為參照照明體的色度坐標(biāo) ur、vr，即 uk = ur ，vk = vr ，這時各顏色樣品i的色度坐標(biāo) uk,i，vk,i也要作相應(yīng)的調(diào)整，成為 uk,i、vk,i。這種色度坐標(biāo)的調(diào)整叫做適應(yīng)性色位移。適應(yīng)性色位移用以下系數(shù)關(guān)系式進(jìn)行轉(zhuǎn)換：式中各c、d由下式計算： c = （4 u 10v）/ v， d =（1.708 v + 0.404 1.481

7、u）/ v上兩式中下標(biāo)“r”代表參照照明體；“k”代表待測光源；“k,i”代表待測光源照明下第i種標(biāo)準(zhǔn)樣品。在計算顯色指數(shù)時，就用調(diào)整后的色度坐標(biāo)計算。 5、顏色樣品的總色位移 CIE規(guī)定用CIE l964色差公式計算在待測光源k 和參照照明體r 照明下同一顏色樣品i 的色差。CIE l964 顏色空間坐標(biāo)： 式中uk = ur ，vk = vr 。 6、顯色指數(shù)的計算特殊顯色指數(shù)：Ri = 100 - 4.6 Ei一般顯色指數(shù)：Ra = ( Ri ) / 8 ( i = 1, 2 , 8 ) 由于一般顯色指數(shù) Ra 是 8 個顏色樣品 Ri 的平均值，所以即使兩個光源有完全相同的 Ra，兩光

8、源下同一顏色樣品的 Ri 之間也可能有較大差別。只有當(dāng)兩個光源的Ra都接近100 時，兩光源下顏色樣品的 Ri 差別才可能很小。 CIE光源顯色指數(shù)是基于顏色樣品的色差矢量長度的比較，即基于樣品的色位移量的比較。應(yīng)承認(rèn)色位移的方向也是重要的，但CIE顯色指數(shù)不包括色位移方向的度量。 基于上述原因，即使兩個具有相同 Ri 的光源，如顏色樣品i 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Ra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(yīng)該注意到，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之間可以互相

9、代替使用。 CIE第13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，稍有失真便能察覺出來，而使人物的形象受到歪曲。我們應(yīng)在顯色指數(shù)的計算中補充中國人的面部膚色樣品。 7、常用光源的一般顯色指數(shù) 光源顯色性的質(zhì)量分類 Ra100 7575 5050以下質(zhì)量分類優(yōu)一般劣常用光源的相關(guān)色溫和一般顯色指數(shù)光源名稱CIE色度坐標(biāo)TC (K)Raxyuv白熾燈0.4470.4080.2550.350290995100碘鎢燈0.4580.4110.2610.351270095100溴鎢燈0.4090.3940.2370.342340095100熒光燈0.3100.3390.1920.3156600

10、7080外鎮(zhèn)高壓汞燈0.3340.4120.1840.34055003040內(nèi)鎮(zhèn)高壓汞燈0.3780.4340.2030.34944003040鏑燈0.3690.3670.2220.33043008595高壓鈉燈0.5160.3890.3110.352190020254.2 同色異譜評價4.2.1 顏色的同色異譜概念同色同譜色：兩個物體具有完全相同的光譜分布曲線。同色異譜色：對于特定標(biāo)準(zhǔn)觀察者和特定照明體，具有不同光譜分布而有相同三刺激值的顏色。 一對同色異譜顏色應(yīng)滿足以下條件：1、改變觀察者 CIE l964 補充標(biāo)準(zhǔn)觀察者CIE l931 標(biāo)準(zhǔn)觀察者2、改變照明體兩種光源下均同色的異譜樣品

11、的光譜反射率因數(shù)曲線4.2.2 顏色的同色異譜程度的評價定性描述：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。1、CIE“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間的色差(E)作為照明體同色異譜指數(shù)Mi 。 CIE推薦：參照照明體：CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體D65 測試照明體：A、 F1、F2、F3舉例：三種顏色樣品，其光譜反射率因數(shù)曲線分別為 (0)()、 (1)()、 (2)()，它們對于CI

12、E標(biāo)準(zhǔn)照明體D65和CIE 1931標(biāo)準(zhǔn)觀察者是同色異譜刺激，有相同的三刺激值。 三種同色異譜樣品的色差計算 樣品D65AF1F2F30 xo0.46910.56800.55770.51840.4691yo0.36430.38470.38760.38700.3677Yo33.0040.2539.7236.8533.081x10.46910.56830.56290.52310.4741y10.36430.38100.38470.38560.3699Y133.0040.2339.3636.5532.762x20.46910.55920.54540.51350.4685y20.36430.39410

13、.39890.39260.3675Y233.0040.3640.3337.8833.28EO,10.02.74.73.30.2EO,20.011.213.85.12.12、觀察者同色異譜指數(shù) 照明體同色異譜指數(shù)(0，1)(0，2)MA2.711.2MF14.713.8MF23.35.1MF30.22.1同色異譜D65觀察者同色異譜指數(shù)M2M101, 00.91.12, 01.41.93、光譜模糊匹配評價同色異譜程度(1) 視錐細(xì)胞對光刺激的響應(yīng) 一百多年前，楊和赫姆霍爾茲設(shè)想在人眼的視網(wǎng)膜中存在著“紅”、“綠”、“藍(lán)”三種感色纖維，60 年代，生理學(xué)家證實了它們的存在。其中感綠、感紅、感藍(lán)視錐

14、細(xì)胞對光刺激的視覺響應(yīng)可采納韋斯?jié)伤够牧⒎礁瘮?shù):光譜視覺匹配方法的探討 照明工程學(xué)報，2000，11(3):20(2) 光譜反射率分布差異的模糊數(shù)學(xué)描述 定義：顏色視為模糊集， 顏色樣品的光譜反射率視為模糊子集， 光譜反射率R()視為隸屬函數(shù)。 同色異譜樣品的光譜反射率分布差異可用平均Hamming 距離來描述，即 平均Hamming 距離越大，光譜反射率分布的差異越大；反之，光譜反射率分布的差異越小。(2) 光譜反射率分布差異的模糊數(shù)學(xué)描述評價在給定觀察者下同色異譜程度，可采用平均加權(quán)Hamming 距離的概念。 權(quán)重函數(shù)可取為：其中 k為歸一化常數(shù)。 在給定觀察者下兩樣品間的視覺響應(yīng)平

15、均加權(quán)Hamming 距離為 ：評價在給定照明體下同色異譜程度 權(quán)重函數(shù)可取為： 給定照明體的歸一化光譜功率分布S()。 則在給定照明體下，兩樣品之間的視覺響應(yīng)平均加權(quán)Hamming 距離為：(2) 光譜反射率分布差異的模糊數(shù)學(xué)描述(3) 同色異譜程度評價方法的比較設(shè)有三種顏色樣品，其光譜反射率分布曲線見圖（1）。它們對于CIE 標(biāo)準(zhǔn)照明體D65 和CIE 1931 標(biāo)準(zhǔn)觀察者是同色異譜刺激，有相同的三刺激值。 樣品1與樣品0的平均Hamming 距離為0.039， 樣品2與樣品0的平均Hamming 距離為0.065。故樣品2與樣品0的異譜程度大于樣品1與樣品0的異譜程度，與圖(1)中曲線形

16、狀差異相一致。 給定觀察者下同色異譜程度的評價模糊評價與同色異譜指數(shù)(改變照明體)比較同色異譜 D65特殊同色異譜指數(shù) 模糊評價 （改變照明體） (2O觀察者) MA MF1 MF2MF31, 0 2.7 4.7 3.32.1 0.0432, 0 11.2 13.8 5.10.2 0.049 可見，樣品2與樣品0的異譜程度大于樣品1與樣品0的異譜程度。此結(jié)果與用CIE“特殊同色異譜指數(shù)（改變照明體）”評價上述三種顏色樣品的異譜程度結(jié)果相一致。 給定照明體下同色異譜程度的評價表2、模糊評價與觀察者同色異譜指數(shù)比較 同色異譜 D65觀察者同色異譜指數(shù) 模糊評價 (照明體D65) M2 M101,

17、0 0.9 1.1 0.0392, 0 1.4 1.9 0.064 可見，樣品2與樣品0的異譜程度大于樣品1與樣品0的異譜程度。此結(jié)果與用“觀察者同色異譜指數(shù)”評價上述三種顏色樣品的異譜程度結(jié)果相一致。結(jié) 論 通過上述的分析可見，光譜視覺模糊匹配評價方法作為顏色樣品間的同色異譜程度評價是一種簡便有效的方法，它不僅能全面評價樣品間的同色異譜程度，而且能根據(jù)不同特定條件進(jìn)行特殊同色異譜程度的評價。同時它也為計算機(jī)配色、優(yōu)化色料配方提供了一個新的評價指標(biāo)。4.2.3 顏色的同色異譜差異曲線l與曲線2為明度上的差異，而色調(diào)和飽和度仍大致相同；曲線2和3是具有同色異譜差異樣品。 4.2.3 顏色的同色異

18、譜差異 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(jìn)行校正。 1、相加校正在參照照明體下：X1X2，Y1Y2 ，Z1Z2，則 X = X1 X2，Y = Y1 Y2，X = Z1 Z2。對樣品2的新三刺激值作如下相加校正：X2”= X2+ X，Y2”= Y2+ Y ，Z2”= Z2+ Z；其中X2、Y2、Z2為樣品2在測試照明體下的新三刺激值。然后用X2”、Y2”、Z2”與樣品1在測試照明體下的新三刺激值X1、Y1、Z1計算色差E，最后用E作為兩個樣品在參照照明體下的同色異譜程度的度量。 2、相乘校正先計算：fX = X1 / X2，fY = Y1 / Y2，fZ

19、 = Z1 / Z2 校正樣品2的三刺激值： X2” = fX X2， Y2” = fY Y2， Z2” = fZ Z2。 用X2”、Y2”、Z2”與樣品1的X1、Y1、Z1計算色差E，最后用E作為兩個樣品在參照照明體下的同色異譜程度的度量。3、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，研究結(jié)果表明： 當(dāng)色樣與標(biāo)準(zhǔn)原樣色差較小時，乘法與加法修正相差不大； 當(dāng)色樣與標(biāo)準(zhǔn)樣原色差較大時，乘法修正與加法修正相差較大。 當(dāng)原色差較大時，特別是當(dāng)Z值相差較大時，尤其不宜采用加法修正?？赡苁腔诖?，在我國的國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定采用乘法修正。4.3 白度評價4.3.1 白度概念 “白”具有很高的

20、光反射比(高明度)和很低的色飽和度(低彩度)的顏色屬性。 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的白色，根據(jù)“白的程度”排列成一維的白色序列。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(jìn)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，造成人們對白色的不同的喜愛性，這些復(fù)雜的心理因素都直接影響對白度的目視判斷。由于喜愛白的不定型性，因此色表面的白度亦就不成其固定屬性。 代表性的白度公式： 1、ISO白度 該標(biāo)準(zhǔn)采用以下定義： (1)反射因數(shù)R：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。 (2)內(nèi)在反射因數(shù)R：物質(zhì)在其厚

21、度足以使它不透明時的反射值。 (3)藍(lán)光漫反射因數(shù)(ISO白度)：用具有ISO2469所規(guī)定特性的反射計在有效波長457nm條件下測定的內(nèi)在反射因數(shù)。在儀器部分規(guī)定濾色片與基準(zhǔn)儀器的光譜特性結(jié)合，提供有效波長4570.5 nm，半寬度44 nm。 ISO白度公式：WISO = R457Z 白度 根據(jù)ISO建議的關(guān)于三刺激反射率因數(shù)RX、RY、RZ的概念和定義：RX、RY、RZ是由具有CIE1931或CIE1964標(biāo)準(zhǔn)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45/0的條件下的RX、RY、RZ稱為雙定向三刺激反射率因數(shù)。 這樣美國TAPPI和我國造紙、塑料等行業(yè)所使用的所謂Z白度

22、WTAPPI表達(dá)式可表示為： WTAPPI = B = RZ = Z / c 常用的坦伯式可表達(dá)為： D65、10o WTAPPI = Z / 1.0733 = 0.9317 Z C、 2o WTAPPI = Z / 1.1822 = 0. 8459 ZX、Y、Z 與 RX、RY、RZ 之間變換 CIE1931abcA1.04470.05390.3558D550.80610.15040.9209D650.77010.18041.0889D750.74460.20471.2256C0.78320.19751.1822X、Y、Z 與 RX、RY、RZ 之間變換CIE1964abcA1.05710.

23、05440.3520D550.80780.15020.9098D650.76830.17981.0733D750.74050.20381.2073C0.77720.19571.16142、利用2或3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RX、RY、RZ制公式。X、Y、Z 與 RX、RY、RZ有下列關(guān)系：X = a RX + b RZ ， Y = RY ，Z = c RZ 若已知校準(zhǔn)白度計的傳遞標(biāo)準(zhǔn)或工作標(biāo)準(zhǔn)白板的 X、Y、Z 則計算 RX、RY、RZ的公式為： RX = X / a b Z / a c RY = Y RZ = Z / c這類白度公式的一般表達(dá)式為：W = RX +

24、RY + RZ （ + + = 1） 比較著名的 RX、RY、RZ 制白度公式：作 者白度公式克勞斯W = RZ + RY - RX斯蒂芬森W = 2 RZ - RX陶伯W = 4 RZ 3 Ry伯格W = 3 RZ + RY - 3 RX3、均勻顏色空間的白度公式在 Lab 均勻顏色空間建立后，美國又發(fā)展了以下式為一般表達(dá)式的白度公式：W = L + b + a作 者白度公式亨特W = L 3 bW = 100 (100 - L)2 + a2 + b2 12斯坦斯拜W = L 3 b + 3 a4、CIE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： (1) 應(yīng)使用同

25、樣的標(biāo)準(zhǔn)光源(或照明體)來進(jìn)行視覺的及儀器的白度測量。并推薦用D65光源為近似的CIE標(biāo)準(zhǔn)光源。 (2) 與（1）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。 (3) 推薦使用白度W = 100的完全反射漫射體(PRD)作為白度公式的參照標(biāo)準(zhǔn)，確立或檢驗白度公式都必須使得PRD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完全反射漫射體白色程度的相對值。 CIE No.15.2 色度學(xué)關(guān)于白度評價的內(nèi)容CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體D65 CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者 白度：W = Y + 800 (xn - x) + 1700 (yn - y) 色澤：TW = 1000 (

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

27、意義的。它們所適用的樣品其W或W10及TW或TW10的值應(yīng)在如下的權(quán)限范圍之內(nèi)：40 W （5Y - 280） （- 3 Tw 3 ） 40 W10 （5Y10 - 280） （- 3 Tw10 3 ）說明：(3) 色澤公式是以實驗結(jié)果為基礎(chǔ)的。即等色澤線在x、y或x10、y10色度圖上與466 nm主波長線近似平行。(4) 相等的W或W10的差通常并不代表等知覺差，相等的TW 或TW10的差通常亦不代表白色內(nèi)所帶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(guān)一致性需要更復(fù)雜的公式予以表達(dá)，只不過目前的有關(guān)知識尚無足以準(zhǔn)確地建立這種公式。5、CIE白度評價的改進(jìn)(1) CIE 白度公式

28、的改進(jìn) 我國于1987年也采用該CIE評價公式制定了紡織品白度的儀器評定方法。研究表明：運用CIE推薦白度公式W10測量某些白色紡織品(例如棉、毛織物試樣)時白度值小于40，甚至出現(xiàn)負(fù)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。CIE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W10都等于三刺激值Y10，即W10 = Y10。顯然公式給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差，白度數(shù)值等梯度并非對應(yīng)知覺的等梯度；反之亦然。其原因是甘茨在推導(dǎo)公式中假定W

29、10/Y10 = 1，這顯然不妥。(b)甘茨在研究過程中采用x、y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CIE推薦白度公式適用范圍被限制過小的原因。作者提出了白度空間的模型： 采用CIE l976 u、v均勻色度圖，以甘茨的研究結(jié)果為基礎(chǔ)：(a)色品相同的白色樣品，三刺激值Y10越大看起來越白，在較寬的范圍內(nèi)白度與明度(L)成正比，即W/L = 1。(b)明度相同的白色樣品，由無彩色點向藍(lán)方向的距離S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，色度圖上的距離S隨白度的變化關(guān)系是近似均勻

30、的，即有近似公式：W/S = 常數(shù)。 作者提出了白度空間的模型： (c)色澤T相同的情況下，色飽和度增量SH小，但明度增量L大的白色樣品，與L小、但SH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 =L /S = (W/S) / (W/L) 。(d)關(guān)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為常數(shù)，即W/T = 0。色飽和度S是針對合適的主波長d線，色澤T垂直于d 線。 色度圖上任何點 P 的色飽和度S和色澤的定義 白度公式推導(dǎo)：白度增量近似表達(dá)式： 設(shè)白色試樣A的明度為L，色飽和度為S，白度為W，則與完全漫射體N的白度差為 W 100 =

31、L 100 + S，整理得：W = L + S W = L + S其中 = /2 + + ， L = L* = 116 (Y10 / Yn,10)1/3 16。代入上式可得下式：參量 p 、q 的確定 甘茨等人的研究結(jié)果主波長d 為464.7 nm，對于該主波長，D65照明體，可求得 為78.63。如果喜愛“中性”藍(lán)色白，即喜愛角 取為0。 根據(jù)p和q表達(dá)式，計算得 p = 0.1971，q = 0.9804。等白度斜率是通過W10在Y、x、y色空間的表達(dá)直接轉(zhuǎn)換為在L、S、T色空間的表達(dá)。然后通過偏微分計算推算出在完全漫射體處的 值為1320。則可導(dǎo)出在CIE1976均勻色度空間中愛好無彩色

32、中性白的白度公式：棉、毛織物樣品的白度值與目視順序 棉織物W10WH目視順序171.5090.921212.3766.82232.6463.16340.45 62.634毛織物W10WH目視順序119.50 66.8512-9.5656.2223-12.0154.693 對于光譜中性的白度試樣，其白度值WH = L*，它使白度值趨向均勻，從而改變白度測量與“白”這種知覺屬性之間的相關(guān)一致性。 顯然，至少對光譜中性的白度值是如此，因此WH白度公式克服了CIE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不均勻的不足。 通過對愛好無彩色中性白的白度公式WH的理論和實驗結(jié)果的分析，表明它

33、在視覺相關(guān)性，均勻性及適用性等方面明顯優(yōu)于CIE推薦白度公式。(2) CIE 色澤評價公式的改進(jìn) CIE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(dǎo)出的。同樣，由于CIE推薦的色澤公式TW采用（x，y）非均勻色度空間的等距離差表示色澤差，因此相等的TW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，CIE推薦的色澤公式僅對偏紅偏綠色澤進(jìn)行評價而忽視偏黃偏藍(lán)的色澤差異。實際上，當(dāng)兩個相同色澤TW值的等白度白色試樣，其色澤還是可能有差異的，即偏黃或偏藍(lán)程度有所差異。白色試樣的二元色澤評價公式 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

34、和綠度公式，并從理論上明確了色澤評價經(jīng)驗公式TW和黃度評價的色度學(xué)含義。YB軸和GR軸的建立及S、H 的定義 黃度、綠度定義設(shè)白色試樣P的色度坐標(biāo)為u10、v10， S為線段PN在YB軸上的投射分量， H為線段PN在GR軸上的投射分量。定義：黃度 YI = KS (K為常數(shù))； YI 0 ，表征白色試樣P含黃量； YI 0 ，表征白色試樣P含綠量； GI 5Y10 275 的熒光增白樣品，其白度評價未定義，WH 評價同樣也受到限制。 Hiroko Uchida 考慮色澤度、興奮純度對白度的影響，在CIE-XYZ色空間修正了CIE白度公式，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?jǐn)U

35、展，但由于仍采用CIE-XYZ色空間，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。新白度公式W u v 作者根據(jù) Hiroko Uchida 的研究結(jié)果，建立了CIELUV均勻色空間中的新白度公式W u v ：當(dāng) 40 WH 3.37 L*10 - 185.35 時， W u v = P u v - 2 (T u v ) 2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(

36、 un , 10 - u10 ) 260( vn , 10 - v10 )4.4 紡織品色牢度評級4.4.1 色牢度視覺評價 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。 我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB 250-84評定變色用灰色樣卡等同于ISO 105A 02-1978紡織品-色牢度試驗-評定變色用灰色樣卡；我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB 251-84評定沾色用灰色樣卡等同于ISO 105A 03-1978紡織品-色牢度試驗-評定沾色用灰色樣卡.GB 250-84評定變色用灰色樣卡 樣卡L* 參考值等級E(CIELAB)容差灰色樣卡39.642.8500.2450.8 0.241.7 0.3

37、342.5 0.3533.4 0.4234.8 0.526.8 0.6129.6 0.7113.6 1.0GB 251-84評定沾色用灰色樣卡樣卡L* 參考值等級E(CIELAB)容差沾色樣卡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 2.0目視評級與儀器評級 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，例一試樣按3.4 CIELAB色差轉(zhuǎn)換到灰色樣卡等級3，由于CIELAB色空間的非均勻性，所以有嚴(yán)重的誤差。 目光鑒定色差常借灰色樣卡校正目光，目的是使

38、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。 英國研究表明個人重現(xiàn)性約93 ，多人一致性約83 ， 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。目視評級與儀器評級 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用，最終還得由本人經(jīng)歷一個相當(dāng)復(fù)雜的生理心理視覺過程來作為判斷，因此，絕對不能簡單地在灰卡本身的級差和所觀察樣品的色差之間劃上等號，尤其是灰卡的灰色與彩色之間，色源也會影響人的視覺。造成偏離灰卡級差的結(jié)果。FJ 560-86評定變色用彩色樣卡樣卡等級E (CIELAB單位)紅(R)黃(Y)藍(lán)(B)藍(lán)紫(BP)紅紫

39、(RP)變色用50 0.20 0.20 0.2451.0 0.31.0 0.31.1 0.341.9 0.42.0 0.42.2 0.4342.8 0.43.0 0.43.4 0.433.8 0.44.0 0.44.5 0.4234.9 0.55.2 0.56.2 0.526.6 0.86.6 0.88.2 0.8128.5 l.08.5 l.011.2 l.0111.3 1.510.8 1.514.9 1.5FJ 561-86評定沾色用彩色樣卡樣卡等級E (CIELAB單位)紅(R)黃(Y)藍(lán)(B)藍(lán)紫(BP)紅紫(RP)沾色用50 0.20 0.20 0.20 0.20 0.2453 0.

40、55 1.02.5 1.03 1.03 1.046 1.010 l.05 1.06 1.06 1.0349 1.015 1.07.5 1.09 1.09 1.0312 1.520 1.510 1.512 1.512 1.52316 1.526 1.514 l.516 1.516 1.5222 2.032 2.020 2.022 2.022 2.01229 2.041 2.028 2.029 2.029 2.0139 3.051 3.040 3.039 3.039 3.04.4.2 儀器評定變色的公式1、SSR沾色等級公式 SSR = 7.05 1.43 ln (4.4 + ECIELAB) 用

41、上述公式計算沾色樣卡上不同等級的SSR見表。等 級SSR值等 級SSR值5 4.87232.742.25454.864.2522.241.7544.243.75121.751.25343.743.251 1.2533.242.75ISO / DIS 105-A05 公式： EF = (L*)2 + (CF)2 + (HF)21/2， HF = HK /1 + (10CM / 1000)2， CF = CK /1 + (20CM / 1000)2HK=H*ab -D，CK=C*ab - D，D =C*abCMeX /100，若hM 280 180 ，X = (hM - 280) /302若hM

42、280 180 ，X = (360 -hM 280) /302 CM = (C*abT + C*abO)2若habT - habO 180，hM = (habT + habO)2；若 180 habT + habO 360， hM = (habT + habO)2 + 180；若habT - habO 0 ，y yo 0 ，則色相角在第一象限， = tg-1(y yo)/( x xo)；若x xo 0 ，y yo 0 ，則色相角在第四象限， = 2 +tg-1(y yo)/( x xo)；若x xo 0 ，則色相角在第二、三象限， = + tg-1(y yo)/( x xo)。深度值 B 計算

43、方法 求得角后，根據(jù)角的大小查表4-19，求得o（o應(yīng)接近，并且滿足o），同時由o查得、K1、K2、K3各值，而W = ( - o )/100。將(o)、K1、K2、K3及W代入下式求() ： () = (o) + K1W + K2 W2 + K3 W3將S和()值代入高爾公式中計算B值。若B1/1 = 0，則表示樣品的深度剛好是1/1，若B1/3 = 0，則表示樣品的深度剛好是1/3等等。若B零，為正值則表示樣品的深度比標(biāo)準(zhǔn)深度深，為負(fù)值則表示樣品的深度比標(biāo)準(zhǔn)深度淺。注意：無論哪一檔深度值都不能等于太大的正值和負(fù)值，否則就是公式選擇不合適。B 值為過大正值時，應(yīng)重新選上一檔的深度公式計算；若

44、B 值為較大的負(fù)值時，應(yīng)重新選下一檔的深度公式計算；各標(biāo)準(zhǔn)深度之間的間隔隨樣品深度和顏色在色度圖中的位置不同而不同。5、加萊蘭特公式和Integ Value值公式（1）加萊蘭特公式 加萊蘭特認(rèn)為可用(K/S)值代替R來計算顏色的“深度三刺激值”X”、Y”和Z”： 顏色的深度Avis值：Avis = X”+ Y”+ Z”（2）積分深度(Integ Value) I.C.I.化學(xué)公司采用 積分深度 = 式中 ；R為染色試樣的光譜反射率；R s,為坯布的光譜反射率；Ro為纖維上染料量達(dá)到無限大時染色物的反射率，但實際上往往任意取一個小的數(shù)值，只要能使所得(KS) 值與染色濃度的線性關(guān)系最好即可。例如

45、用分散染料染變形滌綸絲織物，Ro可取0.005等。規(guī)一化 ：6、泰勒法則 根據(jù)泰勒的經(jīng)驗法則，凡物體的反射光譜中的最低反射率Rmin相等，則深度相等。 實踐表明，對于顏色鮮艷的染料，按泰勒法則達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)深度求取的染色濃度比由其他公式求取者稍低。但泰勒法則的優(yōu)點是簡單明了，這對工業(yè)應(yīng)用十分重要。標(biāo)準(zhǔn)深度Rmin ()標(biāo)準(zhǔn)深度Rmin ()2111131.7 0.23.0 0.37.5 0.71611212513.0 1.021.0 1.528.0 2.0嘗試法 先以1(或憑經(jīng)驗估計一個濃度)濃度試染，對染色物測光譜反射率，讀下最大反射率，與表4-20對照，若超出表中數(shù)值之容限，即根據(jù)下式調(diào)整后的染

46、色濃度。 式中 cA為試染樣品的染色深度；(KS)A為試染樣品的(KS)值；cstd為染至所需標(biāo)準(zhǔn)深度時的濃度；(KS)std為染至標(biāo)準(zhǔn)深度染色物的KS值，可自表4-20查得。 然后再按算出的cstd濃度再染。把它與ISO標(biāo)準(zhǔn)深度色卡中色相最近者比較，若覺得深度上仍不滿意，可憑經(jīng)驗再次予以調(diào)整。4.6 色覺無常性指數(shù) 對試樣而言，色覺恒常性就是它們不隨照明的顏色和水平的變化而保持顏色外觀的趨勢。 由于對顏色的記憶能力太差，事實上大多數(shù)樣品缺乏色覺恒常性，然而我們?nèi)詫⒂猩澜缰械脑S多物質(zhì)認(rèn)為是顏色一致的，其實，它們是色覺無常的。 應(yīng)用：安全色應(yīng)該有最小的色覺無常性。成像系統(tǒng)中如照相術(shù)和印刷術(shù)，使用的著色劑也應(yīng)該導(dǎo)致最小的色覺無常性。 許多顏色