正确理解颜色的同色异谱

什么是同色异谱?两个有色样品在某一个相同光源下似乎是相同的颜色,但在另外一个相同的光源下似乎是不同的颜色,这种现象就是同色异谱。举个日常栗子,您的着装颜色,可能在家中白炽灯下很搭配,但是在办公室的照明下可能就不搭配。所以,光源对于颜色是非常重要。大型商场的服装店,所有展示区的顶部都会有不同的灯光照射,一部分原因是照明,另外很大部分原因是为了颜色的搭配。等你买回家,你怎么就穿不出在商场展示的那个效果,这就是同色异谱。

不同光源下的样品对比

那么,什么原因导致同色异谱,或者这种依赖性的色彩?让我给您分析一下,人眼能看到颜色,主要是因为3个因素:人眼物体。这三种元素分别具有一个光谱特性,即光源的辐射光谱、人眼的刺激(光谱)、物体的反射光谱。
1、光源:(颜色测量中称为“照明体”)每次都是在相同的光源下观察两个样品,光源的光谱可固定,所以排除;


2、在CIE颜色管理系统中,1931和1964分别对人眼的刺激做了模拟:2°和10°视场,这两种视场分别对应的两种刺激值,一般情况,如果不是色盲,人眼的刺激值差异很小,人眼的刺激光谱也可固定,所以这个因素可以排除;


3、物体的反射光谱,怎么理解物体的反射光谱?咱们反过来理解,不反射就吸收,吸收不了就反射,物体对光的吸收是有限的,所以对光的反射程度也就不会相同,这种反射光谱也可以理解成一种颜色指纹,每个物体都不会相同。


问题1:为什么样品具有不同的反射特性?

一样的墨水、机器,将图像打印在纸张和布料上面颜色不同,因为承印材料不同;使用EPSON打印机和HP打印机,颜色也不一样,因为设备不一样…每个物体或者样品的生产工艺、材料、环境不相同导致。输出生产中,大多数因为材料的问题带来严重的同色异谱,如含有荧光增白剂的基材(如果是非可见的因素导致材料反射率变化,控制会难上加难)。

问题2:不相同反射率,怎么会在某种光源下面颜色相同?

如果两个反射率的形状类似,就极有可能在某种光源下颜色一致。我们人眼最终能感觉到颜色,转化成数字就是XYZ刺激值(通常说的Lab颜色值就是XYZ转换来的),XYZ是通过以上的3元素光谱叠加而来。

如果两个反射率形状一致,光谱的波峰相差不大,那两个颜色的XYZ结果就非常接近,这就产生了视觉一致的效果。

问题3:那又为什么只在某种光源相同,其他光源下颜色不同?

问题2中提到两个反射光谱的波峰,即样品的主波长。主波长决定了样品吸收和反射什么颜色(如黄色样品吸收蓝光反射黄光)。
举个栗子,如果两个样品主波长都是黄色:

  1. 使用黄色光源照射,两个样品几乎不会吸收光成分,所以反射情况类似,视觉效果也类似;
  2. 使用白光照射,两个样品都会吸收白光中的蓝光,将剩余的光反射(其实过程很复杂),由于反射率波峰不一样,吸收的亮不一致,反射的情况也就不一致,那视觉效果就不一样。

为了避免产品交货时候的分歧,生产商需要提前观察产品同色异谱现象,常见的使用标准光源箱(具有5种左右的标准光源)来核验两个样品的同色异谱是否最小。常见的物理标准光源:D50光源,D65光源,TL84光源,TL83光源,U30光源,U35光源,CWF光源,F光源,A光源等,详细请参考《色彩管理中的标准照明》。

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