颜色基本原理及色差仪介绍

颜色是人们对光刺激的主观感受，没有光也就无从分辨颜色。很多用户对于颜色基本原理以及色差仪还不了解，本文就给大家简单的介绍一下，对颜色感兴趣的朋友不妨来看看吧！

颜色的基本原理：

颜色是一个令很多人着迷的知觉属性，在过去的几个世纪，几乎所有对视觉感兴趣的人都对它进行过研究。这些人中，有17-18世纪的牛顿；19世纪的杨、麦斯韦尔、赫尔姆霍茨、马赫甚至是歌德；以及20世纪的另外一些研究者，就色觉研究付出了特别多的努力。那么什么是色觉呢？为什么有些人色觉感知能力与其他人不同？

为了更清晰的了解颜色，科学家们将颜色表示为三个要素，包括明度、色相、纯度。这些属性是对光刺激物理方面的知觉反映。光谱能量分布均匀时，我们在从黑到白的范围内可见会灰色阴影；光谱能量分布不均时，人类以及其他视觉型动物所见的颜色其实是一种知觉现象。

牛顿在17世纪末首先对它进行了研究。尽管如此，牛顿也承认光和物体本身是没有颜色的。就像大脑产生的其他知觉类型一样，人类所具有的生物优势让我们大脑产生了色觉。

例如日光、荧光以及来自普通灯泡的光的光谱，当灯表面反射的光能量分布相对均匀时不会引起色觉。虽然这几个光源的能力在光谱上有所变化，但是他们的分布足够均匀，因而人类三种锥形细胞得到相同程度的刺激。而正如牛顿所示，我们可以用棱镜把“白光”分解成多个成分。因为这些成分对人视网膜上三类锥形细胞的刺激程度不同，所以产生色觉。

人类产生色觉必须具备四个条件：光、彩色物体、健全的视觉器官和大脑。光照射到彩色物体上，经过物体对光的吸收、反射和透射之后作用于人眼，再由眼睛中的视神经将信息传递给大脑，大脑视觉中枢经过对信息的综合处理后得出对颜色的判断，由此而产生色觉。在这个过程中，每一个环节都很重要，缺一不可。

色差仪的表色体系：

为了定量表示颜色，采用三刺激值是一种可行的方法，为了测得物体颜色的三刺激值，首先要研究人眼的颜色视觉特性，测出光谱的三刺激值。实验证明，不同观察者的视觉特性多少是有差别的，但是具有正常颜色视觉的人，此差异是不大的，故有可能根据一些观察者进行的颜色匹配实验，将他们的实验数据加以平均，确定一组匹配等能光谱色所需的三原色数据。此数据称为“标准色度观察者光谱三刺激值”，以此来代表人眼的平均颜色视觉特性。当时，不少科学工作者进行这类实验，但是由于选用的三原色不同及确定三刺激值的单位的方法不一致，而使数据无法统一。1931年在美国剑桥举行的CIE第8次会议上，统一了上述实验结果，提出了CIE标准色度观察者和色度坐标系统，并规定了三种标准光源（A，B，C），对侧脸反射面的照明观测条件进行标准化，从而建立起CIE1931标准色度系统。

1931年CIE指定在色度测量中使用的三种标准（照明）光源，A为工作在色温2856K的钨丝灯，B为中午的太阳光，C为全日平均太阳光。在说明某一样品的颜色时，要指出三种基本颜色（原色）的相对含量，也就是说把这三种颜色加在一起时，刚好与三种标准光源之一照明下样品的颜色一样。

在CIE系统中，三个基本颜色被称为“基础激励”，而一个颜色使用它的三色刺激值（又称三刺激值）表示。三个基础激励X，Y，Z相应于红（R）、绿（G）、蓝（B），这三者却不是真正的颜色。他们只不过是说，任何颜色可以用x数量的X，y数量的Y，z数量的Z混合起来加以说明。例如560μm的纯光谱色，在单位辐射通量时，看起来等价于X=0.595，Y=0.995，Z=0.0039组合而成的混合色，这里X，Y，Z是三色激励值。理论上来讲，每一种颜色都对应着一个三刺激值，通过测量三刺激值就可以定量表示颜色。

色差仪测量原理介绍：

目前，市面上色差检测仪器主要分为两种。第一种是光电色度计（色差计）。光电色度计在原理上类似于密度计，其外观、操作方法及价格也跟密度计相近。光电色度处在接显示三刺激值xyz，大多数还把三刺激值转换成为匀色空间标度，例如转换成为CIELAB标度，但一般只有一两种照明光源，所以用光电色度计测得的色彩并不总是表现视觉色彩。色度计可以看成是一个反射率计，或一个不带对数变换器但带有一套专门滤色片的密度计。当然，这是一种能完成色度测量的方法。附加一套滤色片的目的是根据CIE光谱三刺激值在色度计的每个通道中给光谱的各个波长加权。但色度计不同于密度计，它涉及的主要是反射率问题而不是一个对数问题，但反射率很容易转换成密度，反之也是可以的。色度计的光谱成分被认为跟人的视觉灵敏度有良好的线性关系。但事实上这是不可能的（涉及卢瑟条件问题），因此光电色度计在原理上存在误差。

第二种方法就是利用分光光度计（分光测色仪）测量色彩。正像三滤色片光电色度计可看成一个专门的反射率测量仪器一样，分光光度计也可以这样看，但它与光电色度计不同，分光光度计测量的是一个物体的整个可见反射光谱，分光光度计是在可见光谱域逐点测量，即在一些离散点上进行测量，通常每隔10nm或20nm测量一个点，在400-700nm的范围内测量16-31个点。有些分光光度计是连续地对光谱进行测量，而三滤色片光电色度计只对三个点进行测量，所以分光光度计能提供的信息要多得多。

分光光度计把色彩作为一种不受观察者支配的物理现象进行测量。为了获得三刺激值它可以对反射光谱进行积分，可以把色彩作为视觉响应加以解释，是一种灵活的色彩测量仪器。因此，分光光度计色度测量范围更加广泛。