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颜色技术原理及在印染中的应用——自然色系统的应用

2018-05-15 10:25:44 点击数:

色差仪的开发原理离不开各种色系统的支持,现在我们学习一下自然色系统的相关知识,学习这些知识可以更好的了解颜色检测的信息。

对物体表面色的绝对目视评价

采用NCS标号可以直接将感知色与基本色联系起来,所以在任何情况下都可以不使用参照色样,就能对物体色表进行可靠的评价。在特定的条件下,这种评价甚至可以与标准分光光度法的测试结果相比拟。

NCS绝对评价法属于一种统计的方法,通常需要10~30名观察者的目视判断结果,以考察这种方法的准确性。一般来说,这类绝对评价主要有:

1NCS基本属于属性的绝对目视评价法;

2NCS坐标的绝对目视评价法。

其中,方法(1)要求观察者按照0~100的分度判断颜色样品与想象中的6个基本色的相似程度;而方法(2)则分别对色调、黑度、艳度进行判断,然后确定其NCS标号。

基于NCS色谱的视觉比较

通过与NCS色谱中的标准色卡进行目视比较,必要时可以在两个色卡之间进行内插,即可获得搞准确度的NCS标号。在进行目视比较时,应采用接近CIE标准照明体CD65的自然光,或人工模拟器光源,并达到照度为1000lux的漫射照明。颜色样品应放置于平面上,并以0.3~0.5m的距离进行垂直观察,同时观察者应具有正常的色觉,且已适应其照明环境。

对于中性色,可以根据W-S轴的分度进行NCS明度的目视评价。将被颜色样品与色谱中的灰色卡进行比较,直至边界清晰度最小,再由相应灰色卡的黑度s,可以计算出其NCS明度。

CIE色度系统之间的相互转换

由照明与观察几何条件为d/0的色差仪(包括向分量),测得在CIE标准照明体CD65下颜色的CIE色度参数,可以利用经验公式计算出其对应的NCS标号。反之,也可以根据颜色的NCS标号,求出其相应的CIE色度参数。另外,在NCS色谱中,每一页的色调图上也标有CIE亮度因数,可以用来计算其NCS明度。

美国光学学会均匀颜色标尺系统

梦塞尔颜色系统和自然色系统在本质上都是柱坐标,中央的明度轴(孟赛尔明度或NCS黑度)被有彩色面(孟赛尔色调或彩度或NCS色调和艳度)环绕,这些有彩色面构成一个色调环。对于给定的色序系统,其色调应该具有相等的视觉间距,但是上述两个系统的相邻色调间距都随彩度的增高而增大。美国光学学会(OSA)下属的均匀颜色标度委员会从1947年至1977年期间,在长达30年的研究中创立了一种新的色序系统,它能解决这个缺陷。该系统为美国光学学会均匀颜色标尺系统,简称OSA均匀色标。为了验证颜色系统,OSA出版了一套共558张实用的丙烯光泽色卡。

OSA均匀颜色标尺系统的主要特点是,尽量使颜色空间中任意两点的间距代表它们相应的有个色样之间的感知色差。因此它没有包括与色调、彩度或饱和度有关的变量。在OSA-UCS色卡中,除了位于色域边缘上的少数颜色之外,每种颜色都有12个邻近色。并且所有邻近色与该颜色之间在视觉感知上具有同样的差别。OSA均匀色标颜色空间,是由许多13个点组成的这样的点群构成的,类似于晶体的晶格。这13个点具有同样的差别。OSA均匀色标颜色空间,是由许多13点组成的这样的点群构成的,类似于晶体的晶格。这13个点在OSA-UCS颜色空间中的排列如图所示,包括在几何体中心处的O点,以及在几何体12个角上的12个点。这个几何形体是将立方体的8个角切去,而得到的一个14面体。其切去角后留下的截面是8个面积相等的三角形,其中任何一个三角形的三个顶点都正好与其它三角形的顶点相衔接,在这些三角形之间又夹着6个正方形,它们是原立方体的6个面切割后剩下的部分。由图看出,包围O点的12个点中的每一个点又都是被其各自对应的12个相邻点等距离包围着。由此,这样的点群不断扩展,而形成了整个OSA-UCS颜色空间。

OSA均匀颜色标尺系统颜色空间分布示意

美国光学学会均匀颜色标尺系统的标注形式为:L:j:g

式中,L代表明度,对应于图中的竖直方向。当L=0时,表示颜色具有与反射比为30%的中等灰色相同的明度,即亮度因数Y=30;但是,对于L=0的有彩色,其反射比一般小于30%,这是颜色浓度对视亮度影响的结果。明度L的变化范围是-7~+5,其中较暗颜色的L是负值(越暗越负),较亮颜色的L值为正值(越亮越正)。式中,j代表颜色的黄-蓝度,对应于图中垂直于纸面的方向。黄-蓝度j的变化范围是-6~+11,其中正值表示偏黄的颜色,负值表示偏蓝的颜色。OSA-UCS标注中的g则代表颜色的绿-红度,对应于图中的水平方向。绿-红度g的变化范围是-10~+6,其中正值时表示颜色偏绿;负值时则表示颜色偏红。

OSA-UCS的所有色卡均标有在CIE标准照明体D65下,分别对于CIE1931CIE1964标准观察者的三刺激值XYZ。尽管OSA-UCS的标注与CIE三刺激值之间没有简单的对应关系,但是以中性灰色背景在D65照明体和10°市场条件下,该系统的色卡具有视觉等间隔的特性。OSA-UCS颜色空间可以用不同的截面来截取,从而产生各种各样的颜色排列。有水平截面得到的是等明度的均匀颜色排列,在任一明度值下的截面颜色图。都是一个具有许多行和许多列的方网格阵列。其中沿行方向黄-蓝度j发生变化,而沿列方向则绿-红度g发生变化。此外,也可以通过垂直截面或斜截面来截取此颜色空间,以得到不同种类的颜色排列。

美国光学学会制定的这个均匀颜色标尺系统,可以认为是目前最均匀的颜色空间,其色卡在艺术和设计领域中很有价值。但是,由于该系统本身的复制性以及它不能再恒定的色调或彩度条件下抽取色样,所有其应用受到一定限制。

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