同色异谱专题(1)

关键词:同色异谱 条件等色

物体表面色三要素:物体光源观察者。只有这三要素完全一样时,物体表面色完全一致。

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根据色度学的计算,同一个物体颜色,在不同的光源下,有不一样的颜色数据。实际上也反映出人眼看到不一样的颜色,但是我们还能正确的辨认出他们是同一个颜色,因为颜色的恒常性。例如一个红彤彤的苹果,无论在超市还是在家里,我们都没感觉到苹果颜色有什么变化。

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但如果在同一光源下,两个物体颜色有一样的颜色数据,实际上也是反映人眼看到相同的颜色。但一旦光源改变(切换到其他场景看颜色,如从室内人造光底下,切换到室外自然光底下),我们有时候发现颜色不一样。这就是照明条件等色,简称条件等色。顾名思义,这两个颜色只有符合一定观察条件下颜色才能相等,实际上这两个颜色并非完全一样。

1
定义

照明条件等色(metameism)是指两个有颜色样品在某一对色光源下显示的颜色效果相等,而在另一光源下则不相等的现象。

条件等色的根源在于两物体的光谱反射率曲线不同,所以也称同色异谱现象。

这种现象在印染行业俗称「跳灯」,意思就是印染后样品的颜色跟标板颜色对比时,在某个光源下颜色偏红的(跳红现象),切换其他光源后颜色可能却偏绿(跳绿现象)。

2
原因分析

这里列举了一个比较理想化的例子。

有两个颜色样品:色样A和色样B。他们的光谱反射率曲线如下如:

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色样A和色样B的光谱反射率曲线

曹龙龙等:同色异谱现象的产生与控制

我们分别在A标准光源灯和D65标准光源底下比较两者的颜色。通过之前的分享,我们知道A标准光源灯和D65标准光源的光谱能量分布曲线SPD如下图:

【在公众号“领略色彩之雅”中回复“光源色”,详细介绍光源能量分布曲线】

A标准光源灯和D65标准光源的光谱能量分布曲线

蓝线代表D65光源,红线代表A光源

由上图发现不同的光源的光谱能量分布SPD是不一样的。

  • D65光源在小于560nm的波段的能量要比A光源强,可以想象到D65是一种偏蓝相的白光。

  • A光源在大于560nm波段的能量要比D65强,也可以想象A光源是一种偏红黄相的灯光。

D65光源的能量主要集中在小于560nm的光谱中,D65光源发出的大于560nm的能量的光对颜色影响相对就小了。

我们观察色样A和色样B的光谱反射率曲线,在小于620nm的波段的反射率曲线重合部分较多,所以尽管在大于620nm波段相差较大,但由于该波段受到D65的影响很小。所以如果把色样A和色样B同时在D65光源底下比对颜色的话,两者的颜色比较接近。

所以我们就可以称色样A和色样B是同色异谱(虽然有不同的光谱反射率曲线,但在D65下却看到的是一样的颜色)

A光源的能量主要集中在红黄段,即在集中在大于600nm的光谱中,而发出的小于500nm的能量的光对颜色影响相对就小了。

我们观察色样A和色样B的光谱反射率曲线,色样A在大于620nm波段反射率较高,所以在A光源下反射出更多的红黄光。所以如果把色样A和色样B同时在A光源底下比对颜色的话,色样A的颜色更红黄。

所以我们也就可以称色样A和色样B是条件等色(两个有颜色样品在某一对色光源下显示的颜色效果相等,而在另一光源下则不相等的现象)

3
如何避免

正如上面例子所示,运用D65光源A光源很好地判断出是否有条件等色的现象。

要判断两个样品是否是条件等色 ,一般应选择具有连续光谱的光源 ,且光源光色分别偏向可见光谱的两端,即偏红和偏蓝。

国家标准 GB/ T 15610 — 1995《 同色异谱的目视评价方法》(Method for visual evaluation of metamerism)中就规定,对同色异谱色的目视评价应采用标准光源 D65和标准光源 A 。

但是,我觉得如果仅仅使用标准D65光源和标准A光源来比对颜色是不够的,因为实际上还有很多常用很多常用的光源,如:

  • CWF 光源(F2) :主要用于美国的商业与办公机构,色温 4 150K 。 CWF 是 Cool White Fluoresent 的缩写, 即冷白荧光灯。

  • T L84 光源(F11):(TL84中的8表示显色指数Ra80,4表示色温4000K)是 Philips( 飞利浦) 公司的特有产品 ,因广泛使用于英国 M arks &Spencer(玛莎百货 )而成为欧洲市场重要的商业对色光源。

  • U30/TL83光源 (F12):(TL83中的8表示显色指数Ra 80,3表示色温3000K)全称Ultralume 3000 ,也是一种三基色荧光灯 ,色温为 3 000K 。在遍及全美的 Sears(西尔斯 )百货公司里 ,使用的就是由 Westinghouse(西屋电气 )公司制造的 U30灯管。

这样一来同时要兼顾这么多光源底下的颜色对比的问题,就更加有难度了。但问题也有快捷的解决办法:

对于从客户那里拿到的标板(色板或产品制件),要精确复制该颜色,除非一些不可抗的因素, 最快捷的办法就是从该颜色的光谱反射曲线开始着手分析所需要的着色剂。只要选择正确的着色剂,做成一样的光谱反射曲线,基本就不会出现同色异谱现象,尤其对于一些鲜艳的颜色更有效。

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但是也会出现一些不可抗的因素:

  1. 着色剂品种数量繁多, 各国各生产商不可能用同一种着色剂,很难找到一样的着色剂;

  2. 需要着色的材料的性能要求限制了着色剂的选择。

4
利弊

同色异谱有利有弊:

  • :条件等色,两个有颜色样品在某一对色光源下显示的颜色效果相等,而在另一光源下则不相等。增加调色难度。

  • :不一定要必须防止出现同色异谱,也正因为同色异谱现象,所以我们就可以针对目标客户常用场所,及其照明条件,来实现条件等色,使用无毒的着色剂替换有毒的着色剂, 使用相对比较便宜的着色剂来替换相对比较贵的着色剂。

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