电脑测色配色软件

(2-8)
X 1/3 X > 0.008856 Xn X X n f X = X n 7.787 X + 16 ≤ 0.008856 Xn X n 116 Y Y 1/3 > 0.008856 Y n Y Yn f = Y ≤ 0.008856 Y 16 Yn + 7.787 Y n Yn 116 Z > 0.008856 Z 1/3 Zn Z Z n Z f = ≤ 0.008856 Z n Z 16 Zn 7.787 Z + 116 n 其中，X，Y，Z 为样品颜色的三刺激值；
ϕ ( λ ) = s ( λ )τ ( λ )
可求得 CIE1931 RGB 系统的色品坐标为
(2-4)
R r = R + G + B G g = R+G+ B B b = R + G + B
(2-5)
2.4 国际照明委员会XYZ色度系统
2.4.1 CIE 1931 XYZ标准色度系统 当用 CIE1931 RGB 系统计算颜色三刺激值时，如在波长为 450nm 左右计算 红原色就会出现负值， 这对后期的配色补色计算打来了极大的麻烦。因此国际照 明委员会推荐了 CIE 1931 XYZ 色度系统[8, 9]。其转换公式为：
(2-9)
X n , Yn , Z n 为完全漫反射物体表面经 CIE 标准照明体后通过人眼得到的 三刺激值，其中 Yn =100.
* 是指在 L*a*b*色空间下的标准偏差，其大小可以直接表征人眼对于物 ∆Eab
体色的感觉差距。作为衡量色差仪的重要指标，通常分光光度测色仪的重复性
* 要小于 0.05。其公式为： ∆Eab 2 2 2 1/2 * (2-10) ∆Eab = ( ∆L *) + ( ∆a *) + ( ∆b *) 其中， ∆L*, ∆a*, ∆b * ，为参考样品和被测样品之间明度 L * 和色度指数 a * ，
C=r ( R ) + g ( R ) + b ( R )
Cλ =rλ ( R ) + g λ ( R ) + 百度文库λ ( R )
为光谱三刺激值，如图 2.1 所示。
(2-1)其 (2-2)
中，在可见光 380nm-780nm 范围内，任意单色光都可以得到一组匹配公式。 当每种单色光能量相同时，就可以得到一组曲线 r ( λ ) 、 b ( λ ) 、 g ( λ ) ，称
2.7 CIE标准照明和观察几何条件
被测物体表面结构对于光线反射能力的不同，测量方向角度的变化、照明角 度的变化， 都会造成测量结果的不同。 而不同的观察者也会得到不同的测量结果， 图 2.5 所示为某物体表面当观察方向发生改变时，其反射特征的光谱辐亮度因数 所发生的变化。因此照明和观察条件对测色结果有很大影响[15]。为标准化颜色 测量，1971 年国际照明委员会(CIE)推荐了四种用于样品反射光谱测量的标准照 明与观察几何条件[16]。
统[10]。
图 2.3 CIE1964 补充标准色度系统三刺激值曲线
当人眼在小视场条件下观察时，分辨颜色的能力要显著低于 10°视场条件 下。但如果视场进一步拉大，人眼的分辨能力提高并不大。因此 CIE1964 补充 标准色度系统区分颜色的能力要更高，其计算配色精度也更高。CIE1964 补充标 准色度系统三刺激值 x10 ( λ ) 、 y10 ( λ ) 、 z10 ( λ ) 如图 2.3 所示。
图 2.5 照明方向为 45°时不同测量方向的变化
（1） 0 °/45° 如图 2.6(a)所示，照明光源位于被测物体正上方并垂直照射到物体表面，照 明光源的光束主光轴与样品表面法线夹角为 0°，最大不超过 10°。传感器 位于与样品表面法线成 45°方向进行测量。 （2） 45°/0 ° 照明光源主光轴与样品表面法线成 45°角，传感器位于被测物体正上方，测 量方向主光轴与样品法线的夹角不应超过 10°，如图 2.7(a)所示。在 0/45 或 者 45/0 的照明和观察几何条件下，光源只在特定角度照射，在其他角度可能 会出现光线不足以及定向问题，如果测试样品旋转一定角度，其测得的结果 可能发生较大改变。当发生光线不足的问题时，在其他方位角增加上几个光 谱功率分布相同光源可以解决类似问题。而定向灵敏度问题，可以将所有的 方位角沿环形照明，增加取样的方位角数来解决。如图 2.7(c)所示
加法法则： 视觉上相同的两颜色与另外两个相同颜色相加所得到的两个新
由此可知，只要颜色的外貌相同时，就可以在一定条件下相互代替，最后 得到的混合色外貌相同。例如： A+B=C 若 则 X+Y=B A+(X+Y)=C
(4)由几种颜色混合而成的亮度，在数值上等于每个颜色的亮度总和，称为亮度 相加定律。颜色混合定律只是用于各颜色光的相加混合方法[6]。
b * 的差值。
2.6 CIE标准照明体与标准光源
在测色仪中， 测量所得到的物体色除与物体的光谱反射和照明观测条件有关 外， 还受光源的光谱功率分布的影响[12]。 在不同光谱功率分布的照明光源照射下， 人眼观察同一颜色会得到不同的结果。在实际生活中，最重要的照明光源是自然 日光与人造灯光。自然光随着季节、时间、天气的变化，其光谱功率分布会有明 显的区别。 人造光源有不同的种类、 功率， 不同的人造光源光谱分布差别也很大。 国际照明委员会(CIE)推荐了几种标准照明体和标准光源。其中“照明体”只具 有给定的光谱功率分布数值，可以通过表格形式给出。 “光源”是指能够发光的 物体，如太阳，人造灯[13]。
图 2.4 A、C、D65 标注照明体的相对光谱功率分布曲线
标准照明体 A 指色温为 2856K 的完全辐射体，其光谱连续性好，短波部分光 谱能量弱，色品坐标位于黑体轨迹上。在实际应用中，钨丝灯的光谱功率分布与 相同色温的完全辐射体差别很小。 因此 CIE 将色温为 2856K 的钨丝白炽灯作为标 准 A 光源[14]。 标准照明体 C 近似于阴天的自然光的平均日光， 其相关色温为 6774K。 标准 C 光源可以由标准光源 A 前通过给定的戴维斯-吉伯逊液体滤光器后模拟标准照 明体 C 光谱功率分布。 标准照明体 D 指各时间段内的日光， 目前应用较多的有相关色温为 5000K、 6500K 的 D50、D65 等。目前尚未给出相应的标准光源。实际生产中大多采用氙 灯来实现 D 光源的模拟。 标准照明体 A、C、D65 的分布曲线如图 2.4 所示，其中 D65 是指色温在 6504K 的标准照明体 D。
(2-7)
图 2.2 CIE1931 XYZ 色度系统的三刺激值曲线
在得到各波长的色品坐标 x ( λ ) 、 y ( λ ) 、 z ( λ ) 后，可以进一步计算出 XYZ 色度系统光谱三刺激值 x ( λ ) 、 y ( λ ) 、 z ( λ ) 。CIE1931 XYZ 数据都是由真实三 原色(R)、(G)、(B)转换而来。它的最大特点就是光谱三刺激值 x 、 y 、 z 都是正 值，这给计算带来极大的方便。图 2.2 为 CIE1931 XYZ 色度系统的三刺激值曲 线。 2.4.2 CIE1964补充标准色度系统 CIE1931 XYZ 标准色度系统只在观察角度较小(1°-4°)时适用， 由于这时主要 是人眼的中央椎体细胞对光的反应。当观察角度大于 4°时，由于人眼杆体细胞 和中央窝黄素对于光线的感应开始增强， 人眼的视觉系统对于颜色的感应同时发 生了一定的变化，这就导致 x ( λ ) 、 y ( λ ) 、 z ( λ ) 在 380nm-460nm 范围内数值偏 低。因此，基于 Stiles、Burch 和 Speranskaya 在大视场条件下的实验，国际照明 委员会提出了 CIE1964 补充标准色度系统，也称之为 10°视场 X 10Y10 Z10 色度系
X 2.7689 1.7517 1.1302 R Y = 1.0000 4.5907 0.0601 G Z 0.0000 0.0565 5.5943 B
进一步可以得到色品坐标公式：
(2-6)
X x = X + Y + Z Y y = X +Y + Z Z z = X + Y + Z
2.5 CIELAB均匀色空间与色差公式
CIE1976 L*a*b*均匀色空间在涂料、 建材等表面色料工业的配色方面有着广 泛的应用，也称为 CIELAB 均匀色空间[11]。其中 L*为明度坐标，表征颜色的亮 度大小；a*b*为色品坐标，表征颜色的色调和饱和度，其计算公式为：
Y L* = 116 f Yn X Y = a* 500 f − f Yn Xn Y Z b* 200 f − f = Zn Yn 式中
2.3 CIE1931 RGB系统三刺激值和色品坐标
b (λ ) 、 复合光光谱功率分布为 ϕ ( λ ) ， 与在每个波长的光谱三刺激值 r ( λ ) 、
g ( λ ) 一一对应。根据格拉斯曼颜色定律，按照波长加权光谱三刺激值就可以得
到每个波长的三刺激值，并进行积分就可以计算出该复合光的三刺激值[7]。 780 = ϕ ( λ ) r ( λ ) ∆λ R K ∑ 380 780 (2-3) = ϕ ( λ ) g ( λ ) ∆λ G K ∑ 380 780 = ϕ ( λ ) b ( λ ) ∆λ B K ∑ 380 式中 R、G、B 为三刺激值，K 为比例常数。 其中，若 ϕ ( λ ) 为光源色，则 ϕ ( λ ) 为光源的光谱功率分布 s ( λ ) 。如果是物 体色， 则 ϕ ( λ ) 不仅和照明光源光谱功率分布 s ( λ ) 有关，还与物体反射光谱 τ ( λ ) 有关联，如公式 2-4。
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2.1三刺激值与光谱三刺激值
在日常生活中人们常见的多是复合光， 复合是由多个不同波长的单色光复合 而成。人眼所能观察的大部分颜色可以用三种颜色按照不同比例混色而成[3]。采 用红(R)、绿(G)、蓝(B)这三种原色进行匹配，即为三刺激值[4]。可以在相等能量 单位情况下匹配出等能白光，其颜色匹配方程为：
图 2.1 CIE 1931RGB 标准色度系统光谱三刺激值
2.2 格拉斯曼颜色混合定律
在色度系统中，采用明度、色调、彩度这三种颜色的特征属性来对各种颜色 进行判别与分类。 明度表征人眼对于色彩的明暗感觉，光源色的亮度越高，物体色的反射比或
者透射比越高，人眼感觉到的明度就越高。 色调也称为色相，是各颜色光相互区分的特性。在正常条件下，人眼能分辨 光谱中的色调共有 150 多种， 他们分别对应于不同的波长的单色光。对于复合光 来说，色调取决于各波长单色光的比例。 彩度也称饱和度， 表征颜色的鲜艳程度，物体对光谱某一窄带光谱反射率高 而对其他波段反射率低，这一颜色的彩度就高。而当掺入等能量白光光谱时，其 饱和度就会降低。 基于颜色混合相加的原理，格拉斯曼于 1854 年总结出了相关的颜色混合定 律，称为格拉斯曼定律。作为颜色测量相关领域的理论基础[5]，格拉斯曼颜色混 合定律主要内容为： （1） 人眼的视觉只能对颜色的明度、色调和饱和度这三种变化进行区分。 （2） 如果一个混合色由几个颜色构成，其中某一颜色发生变化，则混合色也会 发生变化。由此又可引出两个定律：补色定律和中间色定律。 补色定律：两个互补色以一定的比例混色，就能产生白色或灰色。若按照 其他比例混合，会产生近似于比重大的非饱和色。 中间色定律：若两个颜色为非补色相，则其混合色为中间色，两颜色的权 重影响到混合色的色调，两颜色在色调的顺序则影响了混合色的饱和度。 （3） 凡是在视觉上感觉相同的颜色，在颜色混合中都是等效的，与其光谱分布 无关。该结论包括了两个简单法则： 比例法则： 若不同单位量的两颜色外貌相同时，则这两种颜色数量同时改 变之后，得到的两颜色外貌依然相同。 若 则 颜色依然相同。 若 则 A=B，C=D A+C=B+D A=B nA=nB