顏色怎么測(cè)量？顏色是光源照射到物體上，物體對(duì)光譜有選擇的反射或吸收，引起人眼視覺(jué)感受器的響應(yīng)，從而產(chǎn)生顏色的感覺(jué)。顏色測(cè)量包括光源色的測(cè)量和物體顏色的測(cè)量，其測(cè)量的根本任務(wù)就是測(cè)量待測(cè)物體的顏色刺激值。本文對(duì)顏色測(cè)量的原理、標(biāo)準(zhǔn)化條件、測(cè)量方法和測(cè)量?jī)x器做了簡(jiǎn)要的介紹，對(duì)顏色測(cè)量知識(shí)感興趣的朋友不妨了解一下！
顏色測(cè)量的原理：
顏色是光的屬性，是外界光投射到物體上，經(jīng)過(guò)顏色物質(zhì)對(duì)光有選擇的吸收后，其反射（或透射）光對(duì)人眼的輻射作用結(jié)果。人眼只能看到 380～780nm的光，即可見(jiàn)光。人眼對(duì)不同波長(zhǎng)光的感受性是不一樣的。雖然不同的人對(duì)同一外界光刺激的主觀感受不盡一致，但人的生理視覺(jué)對(duì)可見(jiàn)光的感受卻呈現(xiàn)著共性的規(guī)律。人們根據(jù)這共性規(guī)律，制定了一個(gè)“標(biāo)準(zhǔn)人眼”。它是我們?cè)陬伾珳y(cè)量和評(píng)價(jià)中所遵循的生理學(xué)依據(jù)。
現(xiàn)代顏色測(cè)量采用 CIE（國(guó)際照明委員會(huì)）所規(guī)定的一套顏色測(cè)量原理、數(shù)據(jù)和計(jì)算方法、稱(chēng)為CIE標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)。這一系統(tǒng)以兩組基本視覺(jué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。一組數(shù)據(jù)叫做"CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者”，或叫做“CIE1931-XYZ 系統(tǒng)”；另一 組叫做"CIE1964補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者”，或叫做“CIE1964－X10Y10Z10系統(tǒng)”，前者適于2°視場(chǎng)的測(cè)量，后者適于10°視場(chǎng)的測(cè)量，每組數(shù)據(jù)即相當(dāng)于“標(biāo)準(zhǔn)人眼”，是由三條曲線組成，根據(jù)這三條曲線，我們便可以通過(guò)各種手段、測(cè)得顏色的三刺激值XYZ（X10Y10Z10）。具體公式為：
式中x（λ）、y（λ）、z（λ）即為“標(biāo)準(zhǔn)人眼”的三條曲線，稱(chēng)之為CIE光譜三刺激值：φ（λ）為顏色刺激函數(shù)，對(duì)于自發(fā)光體（如光源），φ（λ）=S（λ），S（λ）為待測(cè)發(fā)光體的相對(duì)光譜功率分布：對(duì)于透射物體，p（λ）=τ（λ）S（λ），τ（λ）為待測(cè)物體的光譜透過(guò)率；對(duì)于反射物體，φ（λ）=B（λ），B（λ）為待測(cè)物體的光譜反射率因數(shù)。式中 K 為常數(shù)。
Se（λ）是所采用的標(biāo)準(zhǔn)照明體的相對(duì)光譜功率分布，XYZ（X10Y10Z10）是表征顏色的最基本參數(shù)。它們是假定的理想三原色。測(cè)色儀器的目的就是要測(cè)出被測(cè)對(duì)象的XYZ（X10Y10Z10）值，色度學(xué)中其它各種表色數(shù)據(jù)都是由這三個(gè)參數(shù)換算而來(lái)的。
顏色測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)化條件：
1.顏色測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)照明體
在顏色測(cè)量中，光源是至關(guān)重要的，不同的光源照射會(huì)得到不同的測(cè)量結(jié)果。為了實(shí)現(xiàn)顏色測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)化，CIE推薦了四種標(biāo)準(zhǔn)照明體（A、B、C、D）和標(biāo)準(zhǔn)光源（A、B、C），這樣，人們就可以在共同約定的具有代表性的光源下標(biāo)定物體的顏色。
為了實(shí)際使用方便，CIE在標(biāo)準(zhǔn)照明體D中推薦了三種具有特定相對(duì)光譜功率分布的照明體D55、D65、D75作為在光度、色度和顏色測(cè)量中的標(biāo)準(zhǔn)日光，其中相關(guān)色溫為6504K的標(biāo)準(zhǔn)照明體D65使用最為普遍。
2.顏色測(cè)量照明觀測(cè)條件
在測(cè)量顏色時(shí)，待測(cè)物體表面的狀態(tài)、光源入射角以及人眼的觀察角度等的不一致都會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。為了統(tǒng)一測(cè)量結(jié)果，CIE規(guī)定了反射物體（不透明物體）測(cè)量的四種標(biāo)準(zhǔn)照明和觀測(cè)條件：0/45（垂直照射/45°接收）、45/0（45°照射/垂直接收）、0/d（垂直照射/漫反射接收）和d/0（漫射照射/垂直接收）。
測(cè)量待測(cè)物體顏色時(shí)必須滿足這四種條件中的一種。不過(guò)此標(biāo)準(zhǔn)照明觀測(cè)條件并不適用于透射物體顏色的測(cè)量。對(duì)于透射物體，測(cè)量時(shí)直接對(duì)待測(cè)物體表面垂直方向照明，透射方向探測(cè)即可。
3.顏色測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者
測(cè)量待測(cè)物體的顏色三刺激值時(shí)，要根據(jù)視場(chǎng)要求選用標(biāo)準(zhǔn)觀察者，小于4°的視場(chǎng)選用CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者，大于4°的視場(chǎng)要選用CIE1964補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者。這一點(diǎn)很重要，否則可能會(huì)造成不必要的混亂。
顏色測(cè)量的方法：
顏色測(cè)量可以用3種不同的方法：目視法、光電積分法（三刺激值法）和分光光度法。
1.目視法
目視法是一種傳統(tǒng)的顏色測(cè)量方法，它是一種完全主觀的評(píng)價(jià)方法，同時(shí)也是最簡(jiǎn)單的一種方法。它將被測(cè)樣品與標(biāo)準(zhǔn)色樣直接進(jìn)行人為比對(duì)，評(píng)價(jià)印刷品與標(biāo)準(zhǔn)樣張的顏色差異。其實(shí)是一種目視光度測(cè)定法，是簡(jiǎn)單的定性測(cè)量，但是由于觀測(cè)人員的經(jīng)驗(yàn)和心理、生理因素的影響，使得該方法的不確定因素太多，并且無(wú)法進(jìn)行定量描述，從而影響到評(píng)估的準(zhǔn)確性和可靠性。其最大缺點(diǎn)是不能測(cè)出顏色的組成部分。
2.光電積分法
隨著科技的發(fā)展，密度測(cè)量已不能滿足印刷或其他行業(yè)的需要，人們?cè)絹?lái)越意識(shí)到色度的重要性，并且現(xiàn)代色度學(xué)的迅速發(fā)展也為光電積分儀器客觀評(píng)價(jià)顏色奠定了基礎(chǔ)。
根據(jù)國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）色度學(xué)理論，任何一種顏色都可以用一組三刺激值X、Y、Z表示。光電積分法是20世紀(jì)60年代儀器測(cè)色中采用的常見(jiàn)方法，它不是測(cè)量某一波長(zhǎng)的色刺激值，而是在整個(gè)測(cè)量波長(zhǎng)區(qū)間內(nèi)，通過(guò)積分測(cè)量測(cè)得樣品的三刺激值X、Y、Z，再由此計(jì)算出樣品的色品坐標(biāo)等參數(shù)。通常用濾光片覆蓋在探測(cè)器上，把探測(cè)器的相對(duì)光譜靈敏度S（λ）修正成CIE推薦的光譜三刺激值X（λ）、Y（λ）、Z（λ）。用這樣的3個(gè)光探測(cè)器接收光刺激時(shí)，就能用一次積分測(cè)量出樣品的三刺激值X、Y、Z。濾光片需滿足盧瑟條件，以精確匹配光探測(cè)器。
此類(lèi)型儀器的測(cè)色準(zhǔn)確度與儀器符合盧瑟條件的程度有直接關(guān)系，儀器不可能完全符合盧瑟條件，因此光電積分式儀器不能精確測(cè)量出色源的三刺激值和色品坐標(biāo)，但能準(zhǔn)確測(cè)出兩個(gè)色源的色差，因而又被稱(chēng)為色差計(jì)。
3.分光光度法
分光光度法又叫測(cè)色光譜光度計(jì)，它是通過(guò)比較樣品反射（透射）的光能量與同樣條件下標(biāo)準(zhǔn)反射（透射）的光能量，得到樣品在每個(gè)波長(zhǎng)下的光譜反射率，然后利用CIE提供的標(biāo)準(zhǔn)觀察者和標(biāo)準(zhǔn)光源按公式計(jì)算，從而得到三刺激值X、Y、Z，再由 X、Y、Z按 CIEYxy、CIELab等公式計(jì)算色品坐標(biāo)x、y，以及CIELab色度參數(shù)等。
它通過(guò)探測(cè)樣品的光譜成分確定其顏色參數(shù)，不僅可以給出X、Y、Z的絕對(duì)值和色差值△E，還可以給出物體的分光反射率值，并可以畫(huà)出物體色的分光反射率曲線。它可以測(cè)出顏色的組成部分和確定顏色在色表中的位置。因此，被廣泛用于顏色的配色及色彩分析中，采用此類(lèi)儀器可實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確度的顏色測(cè)量，故分光式儀器是顏色測(cè)量中的權(quán)威儀器。
顏色測(cè)量的儀器：
根據(jù)獲得三刺激值的方式不同，測(cè)色儀器主要可分為兩大類(lèi)：分光式測(cè)色儀器和光電積分式測(cè)色儀器。
1.分光式測(cè)色儀器
分光光度計(jì)是顏色測(cè)量中最基本的儀器，這類(lèi)儀器不是直接測(cè)量顏色的三刺激值本身，其測(cè)量顏色的過(guò)程主要包括物體反射或透射光度特性，也就是測(cè)得物體的光譜輻亮度因數(shù)或光譜透射比，由此根據(jù)CIE標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜是三刺激函數(shù)計(jì)算出樣品的三刺激值X、Y、Z等色度的參數(shù)。
常規(guī)的測(cè)色分光光度計(jì)局限在可見(jiàn)光范圍內(nèi)。CIE推薦精度計(jì)算，波長(zhǎng)間隔為1nm，在大多，數(shù)使用中可取5nm，光譜范圍取360nm～830nm，在大多數(shù)使用中可取380nm~780nm的波段內(nèi)測(cè)得各波長(zhǎng)的光譜反射（或透射）率。由于這類(lèi)儀器測(cè)得的是最基本的顏色光學(xué)數(shù)據(jù)，它可以用計(jì)算的方法靈活地得出物體顏色在各種條件的三刺激值 XYZ。根據(jù)光譜信號(hào)采集的方式，分光式儀器可分為單通道掃描式和多通道采集式。
2.光電積分式儀器
光電積分式儀器是模擬人眼的三刺激值特性，用光電積分效應(yīng)，直接測(cè)得顏色的三刺激值。
光電積分式顏色測(cè)量是在整個(gè)測(cè)量波長(zhǎng)范圍內(nèi)對(duì)被測(cè)顏色的光譜能量進(jìn)行一次性積分測(cè)量。如果通過(guò)三路積分測(cè)量分別測(cè)得樣品顏色的三刺激值X、Y、Z，那么就能進(jìn)一步計(jì)算出樣品顏色的色品坐標(biāo)及其他相關(guān)色度參數(shù)。
這類(lèi)儀器使用顏色濾光片，對(duì)所用的光電探測(cè)器的光譜響應(yīng)進(jìn)行濾色修正，使它與 CIE 標(biāo)準(zhǔn)觀察者相一致。同時(shí)對(duì)照明光源也加以濾色修正，使之符合標(biāo)準(zhǔn)照明體的相對(duì)光譜功率分布（實(shí)際中均把這兩種濾色修正混成一組來(lái)設(shè)計(jì)），由于在測(cè)量原理和具體元器件精度方面的不足，往往在某些波長(zhǎng)上會(huì)出現(xiàn)光譜匹配誤差，同時(shí)在測(cè)量探測(cè)器的相對(duì)光譜靈敏度時(shí)也存在一定的測(cè)量誤差，其精度比不上分光式儀器，所以光電積分式儀器對(duì)顏色的絕對(duì)測(cè)量精度不高，但對(duì)顏色的相對(duì)測(cè)量，尤其對(duì)中色差測(cè)量還是比較常見(jiàn)的。