色彩的同色異譜現(xiàn)象

Ding_GY 2010-04-24

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色彩的同色異譜現(xiàn)象
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按照代替定律：凡是在視覺效果上相同的顏色都是等效的，便可互相代替，可以完全不涉及它們的光譜組成。從色度計算來說，若兩個顏色樣品的光譜反射（或透射）率為ρ1（λ）、ρ2（λ），在相同的照明條件SD（λ）下，其三刺激值分別為：
　　　　　　

………（5-21）
　　　　　　

………（5-22）
　　式中 SD（λ）-光源相對能量分布，通常用CIE標準照明體D65；

-通常用CIE1931標準觀察者光譜三刺激值。
　　如果這兩個顏色樣品具有相同的視覺效果，即它們是同色的，則它們應有相同的三刺激值：
　　　　　　X1=X2，Y1=Y2，Z1=Z2
　　由于公式（5-21）與（5-22）相等，可寫成：

…（5-23）
　　從式（5-23）可以看到有兩種情況：
　　1、如果兩個色樣具有完全相同的光譜反射（透射）率曲線ρ1（λ）=ρ2（λ），稱這兩個色樣的顏色為同色同譜色。
　　2、如果兩個色樣具有不同的光譜反射率曲線ρ1（λ）≠ρ2（λ），而有相同的三刺激值，則稱這兩個顏色叫做同色異譜色。
　　同色異譜色在彩色復制技術中，具有非常重要的理論和實際意義。因為在實際生產中，復制品所用的色料同標準樣品（原稿）顏色的色料不可能完全相同；即使是同一顏色的同一產品，若先后生產時間不同，則所用的顏色色料與配方，往往有很大的差別。用不同色料復制的同樣顏色，其光譜反射曲線（透射曲線），就有可能不同（ρ1（λ）≠ρ2（λ））。例如，彩色包裝印刷原稿有多種多樣（油畫、水墨畫以及彩色照片等），但復制原稿所用的色料只有黃、品紅、青、黑四種油墨與紙張的白色，它們與原稿顏色的色料完全不同，因此，同色異譜現(xiàn)象大量存在。就是在彩色包裝印刷本身，常常用三原色油墨疊印獲得與黑墨等效的中性灰色；或者用黑墨直接替代三原色油墨以獲得相同的視覺效果；二者顏色相同，但沒有相同的光譜反射曲線，所以它們都是同色異譜色?？梢哉f，彩色包裝印刷完全是用同色異譜色對原稿進行復制的方法。
　　同色異譜色的特性只有在特定的照明條件下和特定的標準觀察者光譜三刺激值時，它們才具有相同的三刺激值。如在式（5-21）和（5-22）中，改換標準光源SD（λ）時（保持

不變），就不保持同色了。例如，照明條件由光源D65改為光源A時的兩個同色異譜色的新三刺激值為：
　　　　　

…………（5-24）
　　　　　

…………（5-25）
　　計算得出的兩個顏色樣品的新三刺激值是不等的
　　　　　　X1≠X2，Y1≠Y2，Z1≠Z2
　　這表明式（5-23）不再成立。即具有光譜反射曲線ρ1（λ）和ρ2（λ）的兩個顏色樣品的同色異譜性質，由于改換了照明光源而遭到破壞，不再保持同色了，所以，同色異譜是有條件的。

同色異譜程度的定量評價

　　為了對顏色的同色異譜程度，作出定量的評價，CIE曾經在1971年正式公布一項計算"特殊同色異譜指數(shù)（改變照明體）"的方法。這一方法的原理是：對于特定的參照光源（推薦用標準光源D65）和標準觀察者（CIE1931

）,具有相同三刺激（X1=X2，Y1=Y2，Z1=Z2）的兩個同色異譜樣品，用具有不同相對能量分布的另一測試照明光源（推薦選用標準光源A），所造成的兩個樣品間的色差（ΔE），作為特殊同色異譜指數(shù)Mt。CIE當時規(guī)定色差是用CIE1964色差公式計算，如果用其它色差公式計算應作說明。
　　　　　　　　　　　　　　　　表 5-6

波長 nm	顏色樣品	參照光源D65 S₆₅（λ）	GIE1931標準觀察者	測試光源A S_A（λ）
波長 nm	ρ₁（λ） ρ₂（λ）ρ₃（λ）	參照光源D65 S₆₅（λ）		測試光源A S_A（λ）
400	13.61 9.80 15.48	82.8	0.0143 0.0004 0.6796	14..71
420	14.28 5.42 16.05	93.4	0.1344 0.0040 0.6456	20.99
440	13.94 9.32 15.13	104.9	0.3483 0.0230 1.7471	28.70
460	13.74 15.54 13.90	117.8	0.2908 0.0600 1.6692	37.81
480	13.64 22.00 11.92	115.9	0.0956 0.1390 0.8130	48.24
500	13.56 21.86 8.78	109.4	0.0049 0.3230 0.2720	59.86
520	14.17 15.79 7.84	104.8	0.0633 0.7100 0.0782	72.50
540	16.06 9.85 11.55	104.4	0.2904 0.9540 0.0203	85.95
560	27.78 24.47 31.72	100.0	0.5945 0.9950 0.0039	100.00
580	48.48 52.58 62.26	95.8	0.9163 0.8700 0.0017	114.44
600	62.59 63.87 70.20	90.0	1.0622 0.6310 0.0008	129.04
620	67.17 66.90 55.93	87.7	0.8544 0.3810 0.0002	143.62
640	68.76 69.27 48.46	83.7	0.4479 0.1750 0.0000	157.98
660	69.80 71.20 47.24	80.2	0.1649 0.0610 0.0000	171.96
680	71.11 73.37 47.59	78.3	0.0468 0.0170 0.0000	185.43
700	72.61 75.06 47.82	71.6	0.0114 0.0041 0.0000	198.26

　　現(xiàn)舉例具體說明CIE特殊同色異譜指數(shù)（改變照明體）的計算方法。設有三種顏色樣品，其光譜反射曲線如圖5-54所示，分別為ρ1（λ）、ρ2（λ）、ρ3（λ），它們的數(shù)值列于表5-6中。這三個色樣對于參照光源D65和CIE1931標準觀察者，是同色異譜色，具有相同的三刺激值，即
　　　　　　X1=X2=X3，Y1=Y2=Y3，Z1=Z2=Z3，
　　它們相互間的色差值都是零（表5-7）。

圖 5-54

表 5-7

Ⅰ 光源	Ⅱ 顏色樣品	Ⅲ 三刺激值	Ⅳ 色度坐標	Ⅴ CIE1976均勻顏色空間及色差
Ⅰ 光源	Ⅱ 顏色樣品	X Y Z	x y	L a b	△E_ab
參照光源 D₆₅	1	42.73 33.19 15.18	0.4691 0.3643	64.31 36.84 34.77	標準
	2	42.73 33.19 15.18	0.4691 0.3643	64.31 36.84 34.77	0
	3	42.73 33.19 15.18	0.4691 0.3643	64.31 36.84 34.77	0
測試光源 A	1	59.23 40.25 4.95	0.5680 0.3847	69.65 37.79 44.04	標準
	2	60.01 40.23 5.35	0.5680 0.3810	69.63 39.63 41.29	3.31
	3	57.27 40.36 4.78	0.5592 0.3941	69.73 32.91 45.37	5.06

　　當參照光源D65改換為測試光源A時，通過計算表明（式（5-24）、（5-25））三種顏色樣品有不同的三刺激值。計算結果列于表5-7中，從表中可以看到，它們相互間的色差也不再等于零。
　　表5-7中計算出了各顏色樣品的三刺激值，同時計算了它們的色差。根據(jù)CIE確定同色異譜指數(shù)Mt的方法，導出（1，2）和（1，3）兩對顏色樣品的同色異譜指數(shù)列于表5-8中。表中，同色異譜指數(shù)的計算，是以樣品1為標準樣品，樣品2和3為復制品；在光源

下，每一個復制品與標準樣品有相同的顏色（三刺激值）。它們是同色異譜色。但是在測試光源A下，它們的顏色產生了差異，三刺激值不再相同，在復制品與標準樣品之間產生了同色異譜指數(shù)。
　　　　　　　　　　　　　　　　表5-8

顏色樣品	同色異譜指數(shù)	CIE 1976 ΔE_ab
（1，2）	M_A	3.31
（1，3）	M_A	5.06

　　從上面的分析計算，可以得出兩點結論：
　?。? 三刺激值相同、光譜分布不同的顏色樣品叫做同色異譜色。而且從光譜分布的差異，可以粗略地判斷同色樣品的異譜程度。如果復制品與標準樣品之間的光譜反射率曲線形狀大致相同、交義點和重合段多，就表明同色異譜程度低、特殊同色異譜指數(shù)低（色差值?。鐖D5-54中的光譜反射率曲線（1，2）。相反，如果復制品與標準樣品之間的光譜反射曲線形狀很不同，交義點少，那么同色異譜的程度就高。這種根據(jù)光譜分布差異來判斷同色異譜程度的方法，是一種很有用的定性判斷法。
　　2. 史泰魯斯（stiles）和維澤斯基（wyszecki）發(fā)現(xiàn)：兩個異譜的顏色刺激如要同色，則其光譜反射曲線ρ1（λ）與ρ2（λ）在可見光譜波段（400～700nm）內，至少在三個不同波長上必須具有相同的數(shù)值。也就是兩者的光譜反射率曲線至少要有三個交叉點。圖5-54中的三種顏色樣ρ1（λ）、ρ2（λ）、ρ3（λ）的情況，已充分說明了這一結論的正確性。
　　最后，應該注意：在大多數(shù)情況下，精確的同色異譜色匹配（X1=X2，Y1=Y2，Z1=Z2）是很難做到的，一般只能做到近似的同色異譜匹配。例如，在包裝裝潢印刷中的由三原色油墨配專色或三原色網點面積率配專色等，都會存在一定色差。在實際生產中，應允許復制品與標準樣品（原稿）在做同色異譜色匹配時存在色差，只是應盡量控制復制品與原稿的色差，把它限制在規(guī)定的允許范圍之內。對于包裝裝潢印刷，這種色差一般應為ΔΕab≤6。