在配色的过程中,常常会发现以下现象:在一个光源下目标色样和实验色样是匹配的或者视觉色彩差异很小,而在另一个光源下目标和实验色样是不匹配的或者视觉色彩差异很大。
这个现象称为“同色异谱(Metamerism)”。同色异谱顾名思义表示两个具有不同光谱反射率的色样在一种观察条件下的视觉色彩感知(或CIEXYZ、CIELAB值)相同或十分接近的。
同色异谱是色彩科学中常用且十分重要的概念之一
其意义如下:
①让色彩的复现成为了可能
②色样的视觉评价必须在相同的条件下进行。
那么,光源D65是什么?
在工作中,对于我们面料对色来说,对色光源D65,他的色温是多少呢?就是6500K,所以叫D65。类推 D75光源是一种色温为7500K的光源。CWF光源是一种色温为4200K的光源。
问题来了,什么是色温?
光源的颜色常用色温这一概念来表示。光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时,黑体的温度色温色温称为该光源的色温。在黑体辐射中,随着温度不同,光的颜色各不相同,黑体呈现由红——橙红——黄——黄白——白——蓝白的渐变过程。某个光源所发射的光的颜色,看起来与黑体在某一个温度下所发射的光颜色相同时,黑体的这个温度称为该光源的色温。“黑体”的温度越高,光谱中蓝色的成份则越多,而红色的成份则越少。例如,白炽灯的光色是暖白色,其色温表示为2700K,而日光色荧光灯的色温表示方法则是6000K。
▼光源是产生颜色的三个要素之一;
色温是光源的重要度量单位。那么色温究竟该如何理解呢?色温越高的光就越热吗?
色温:(color temperature)表示光源光色的尺度
单位是K,也就是开尔文温度,K与摄氏温度的换算是:T=t+273.15(t是摄氏温度的符号)。
▼看到这里这里就会有一个疑问了,为何用一个温度单位表示颜色?
如果见过打铁或炼钢的话应该会有经验,一块铁,在常温下是不发光的,当加热到一定温度此铁就会发光,先是发出红光,温度再高就会发橙光,进而是黄光,然后是白光……所以,铁发出的光的颜色是与被加热到的温度有关。
这种关系是可以确定的,有资料表明,铁一般600度时就会发红,呈暗红色;800度呈现橙红色;900度以上就会呈现橙黄色至亮黄色,所以我们就可以用这个温度表示它发出光的颜色。(下面表格为换算成开尔文温度时候,大致的对应)
不但是铁,其他物体也如此(如果不发生化学变化的话)只是对应的关系不同,因为很大一部分能量转换为热量散失了。
▲色温度量与之类似,选取的物体是一种理想物体:黑体。
(黑体是一种理论上的理想辐射体,它可以吸收所有电磁波长的辐射能。之所以称之为黑体,是因为在低温下它呈现黑色的缘故。)
开尔文认为,黑体能够将落在其上的所有热量吸收,而没有损失,同时又能够将热量生成的能量全部以“光”的形式释放出来的话,它产生辐射最大强度的波长随温度变化而变化。
例如,当黑体受到的热力相当于500—550℃时,就会变成暗红色(某红色波长的辐射强度最大),达到1050一1150℃时,就变成黄色……
因而,光源的颜色是可以与该黑体所受的温度相对应的。
黑体辐射中,随着温度不同,光的颜色各不相同,黑体呈现由红——橙红——黄——黄白——白——蓝白的渐变过程。
如下图:
我们经常用的说某一光源的“色温”是多少K,严格来说应该是某一光源的“相关色温”是多少K。色温只与光源本身的颜色有关,与光源的温度是没有关系的。
从题图上可以看到:在CIE色度图中的 黑体轨迹(色温)和 等温线(相关色温)是不同的,但是有关系的。具体大家可以自己百度一下查查资料。
印染企业常用的光源及对应的色温
光源名称
简要说明
A
(Incandescent)
典型的卤钨灯(白炽灯), 色温2856K。家庭或商场主要的使用光源,同色异谱测试用的典型白炽灯。
C
(Sunlight)
过滤卤钨灯,色温6770K。早期的平均日光灯,但它在近紫外区的相对光谱功率分布不符合平均昼光,目前已逐渐被D65取代。
D65
(Daylight-Neutral)
模拟平均北方天空日光,是以在地球上不同地点对日光进行光谱辐射测量的大量数据为基础,总结出的一组相对光谱功率分布数据。色温6500K,近似平均自然昼光,它是任何地方日出后2h到日落前2h的阳光,以及从多云到晴朗的天空光的平均相对光谱功率分布。
D50(Daylight-Red Shade)
色温5000K
D55(Daylight-Warmer)
色温5500K
D75(Daylight-Blue Shade)
色温7500K
F1—F12
(fluorescence)
12种不同类型的荧光灯,由于加入了荧光物质,与日光和钨丝灯相比,会在某些波长处呈现出带状辐射,为非连续谱。
CWF
(Cool white fluorescence)
美国商业荧光灯,色温4150K,典型的美国商场和办公室用灯,同色异谱测试用的典型荧光灯。
WWF
(Warm white fluorescence)
美国商业荧光灯,色温3000K,典型的美国商场和办公室用灯,同色异谱测试用的典型荧光灯。
TL84
(TL84 fluorescence)
欧洲商业荧光灯,色温4100K,稀土商用荧光灯,在欧洲和太平洋周边地区用于商场和办公室照明,等同于美国商业荧光灯U41。
U30
(Ultralume 3000 fluorescence)
美国商业荧光灯,色温3000K,稀土商用荧光灯,用于商场照明,等同于欧洲商业荧光灯TL83。
HOR
(Horizon)
卤钨灯(白炽灯),色温2300K,模拟早上日升,下午日落的日光,与A同属于家庭或商场使用的光源。同色异谱测试用灯,俗称黄昏日光灯。
补充了光源D65的知识,
接着了解“同色异谱”。
同色异谱原理及光谱复现
下图表示两个绿色色样的光谱反射率曲线,可以看到两条曲线有多个交叉点。当这两个色样在一种光源(日光)下视觉感知是相同的,即计算的CIEXYZ值相同(式中S(λ)为光源光谱功率分布,R(λ)为色样光谱反射率,x(λ)、y(λ)、z(λ)标准观察者色匹配函数);当在卤钨灯光源下视觉感知差异较大,即计算的CIEXYZ值差异大。
对色样对的光谱反射率曲线
日光下两色样视觉色彩感知相同
卤钨灯光源下两色样视觉感知不同
从上面的计算公式看,物体的光谱反射率R(λ)是固定的,所以可以导致同色异谱的来源只有两个,光源S(λ)的不同和x(λ)、y(λ)、z(λ)标准观察者色匹配函数的不同,即分别为观察者同色异谱和光源同色异谱,工业应用中最为常见的是光源同色异谱,如下面这个例子,在日光下两个色样是匹配的,而在卤钨灯光源下两色样差异极大。顺便提下,目前光谱复现是学术界的研究热点,因为若目标和实验色样的光谱反射率完全一样,该两色样在任何光源下都是一致的,本质上消除了同色异谱问题。光谱复现对于文物典藏等对色彩要求极高的行业是极具应用价值的。
同色异谱实例二
光源同色异谱与日光模拟器
另外,配色员也常常遇到这种情况:在实验室确认通过的色样,到了客户那边被退回了。这种情况大部分是由于光源的同色异谱引起。
以D65为例,实验室灯箱的D65和客户灯箱的D65是不一样的,如X-Rite的两款灯箱Judge II和Spectralight QC,Judge II的D65模拟器是采用荧光灯的方式,而Spectralight QC采用钨丝灯+滤光片的方式;两者的实测光谱以及标准D65光谱功率分布曲线见下图。显然,JudgeII和SpectralightQC的日光模拟器的实际出射光谱显著不同,这也导致了若实验室在Judge II的D65灯光下确认的色样,有可能在客户的Spectralight QC的D65下是被拒绝的。另外,无论是Spectralight QC还是JudgeII的日光模拟器,其与标准的日光D65是有一定差异的,这样导致了用测量设备测得的CIELAB值(常用标准D65 SPD计算),与视觉感知的色彩(灯箱D65实际SPD)是不一致的。除了常用的显色指数CIE Ra,国际照明委员会专门针对灯箱的日光模拟器的推出同色异谱指数MI用于评价灯箱的日光模拟器的性能。
同色异谱指数MetamerismIndex (MI)
问题来了?
纺织印染行业,对色运用最多的是对色灯箱,使用的方法不当,导致使用者出现对色色光的偏差,如何使不同观察者在灯箱下观察的色光一致呢?
那么我们就要正确标准使用对色灯箱,
可以从9个方面来着手
1.观察角度
以下各点都是标准对色灯箱所必须配备的各项设施,此外观察角度也会直接影响到评审结果。
根据国际标准,只有两种观察角度是可以使用的,它们是:
a、零度光源,45度观察(0 °-45 °)即光源从零度(垂直)入射角照在样品上,观察者从45度观察样品。
b、光源、45 °斜台
45度光源,零度观察(0 °-45 °),在这个布局须使用特定的45度斜台(45 °Fixed angle table)使光源从45度照射在样品上,观察者从零度(垂直)观察样品。
2.45 °光源检测样品的摆放位置
无论使用以上任何一种观察方法,必须注意是检测样品尽可能放在灯箱中间,以减少外间光源的影响。
另外,最重要的是在需要比较两件或以上物件的颜色时,也应尽量不要把它们重叠起来观察,最好就是并排地放在订箱同进行比对。
3.灯箱保养
一个完善的保养计划d65光源,才能保证灯箱长期处于标准状态:
1.如使用时要小心,不要弄污灯箱内壁;
2.如发觉有污渍或油漆剥离,便应马上派人员修正或更换内壁板,并需经常检查灯管的使用或光亮度等等。
4.执行对色时的环境因素的要求
所有将有机会照身在检测样品上的外来光线必须尽量避免,如窗户在视野范围内,也应装上灰色窗帘以遮蔽它,所以在黑房内使用对色灯箱是最为理想的。还有一点是经常被忽略的,就是对色灯箱绝不可放置其他杂物。
5.具备测试同色异谱效应的功能
所谓同色异谱效应,即是说明在某一光源下d65光源,样品显示出来的颜色与要求相同,但在另一光源下,其颜色差异则不能接纳。在D65光源下,颜色与标准并无差别,但在A光原下,样品颜色便不能接受。因此,所有对色光源的设备,必须配有两种或以上的光源,以测试同色异效应。
6.转换光源时的要求
根据日常生活经验所得,在我们眼里,就像是拥有一个暂存器,当颜色在极短时间改变时,我们是可以清楚地感觉得到的。因此在观察同色异谱时,若要改变光源,就必须要在刹那间完成,千万不可像我们日常所用的照明灯管一样,要一闪一闪之后才会高着,因为这样会刺激眼部,影响评审结果。
7.记录标准订管所使用的时间
所有标准的对色光源也是由灯管或灯炮所产生,而生产商也会列明其产品在若干时间的运作内,其产品素质仍保持在可接受的公差内。故此一个准确的时间记录器是不可缺少的。通常这些订管如果使用超过2000小时或一年,便需做出更换。
8.紫外光灯源
由于现时工业界,荧光及增白染料的普遍采用,而检测此等效应的最佳方法,就是使用不紫外光源,绝不可偏侧某区域。
9.灯管的排列位置
虽然灯管的排列位置并没有特定的要求,但其分布的位置必须是在对色灯箱内有均匀的光源,绝不可偏侧某区域。
王峰
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