顏色是大腦經(jīng)過(guò)眼睛和視神經(jīng)所刺激的感覺(jué)，它是物體性質(zhì)和光源性質(zhì)共同作用的結(jié)果。國(guó)際照明委員會(huì)CIE為了對(duì)客觀的顏色進(jìn)行量化，就規(guī)定了幾種顏色描述的系統(tǒng)，常見(jiàn)的就有XYZ顏色系統(tǒng)和Lab顏色系統(tǒng)。而顏色測(cè)量大多以此為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)顏色進(jìn)行數(shù)字化的描述。本文對(duì)顏色描述系統(tǒng)的類型和顏色測(cè)量的方法做了介紹。

顏色的基本概念：

產(chǎn)生顏色的感覺(jué)是3個(gè)要素組合的結(jié)果。

照亮物體的（入射）光源；

反射或透射部分入射光的物體；

接收物體反射光線的眼睛或儀器。

1.光源

在日常生活中，我們可區(qū)分出兩類光源——自然光源和人工光源。自然光很難以定義，因?yàn)樗c觀察者相對(duì)于太陽(yáng)的位置、地理位置、一天的時(shí)刻、一年的時(shí)期和氣候有關(guān)。人工光很多，亦定義困難，因?yàn)閷?duì)于一種給定類型的光源不可能獲得嚴(yán)格一致的光譜分布。為了解決這些困難，國(guó)際照明委員會(huì)定義了幾個(gè)由發(fā)射光譜線代表的標(biāo)準(zhǔn)光源。A光源：鎢絲燈光；B光源：太陽(yáng)直射光；C光源：在精確條件下感受到的日光；D65光源：對(duì)應(yīng)于新測(cè)量方法的日光，它趨于替代C光源。

2.物體表面

根據(jù)物體表面的性質(zhì)不同，一束入射光線照射到物體表面上會(huì)有不同的表現(xiàn)。一束入射光可被物體表面部分或全部反射；部分或全部透射；部分或全部吸收。

例如，白色表面反射所有波長(zhǎng)的人射光，黑色表面吸收所有波長(zhǎng)的入射光，綠色表面只反射入射光的綠色射線部分而吸收其他射線。

一束光線照射到不透明物體上將反射或被吸收。反射部分的光線將保持和入射光同樣的光譜分布，反射光構(gòu)成光澤。吸收部分的光線將被部分反射（漫散），其光譜成分不同于入射光，光譜分布很特定，決定著物體的顏色。因此不透明物體有一種特殊的光譜成分來(lái)確定它的顏色。

3.顏色

顏色是大腦經(jīng)過(guò)眼睛和視神經(jīng)所刺激的感覺(jué)，這種感覺(jué)是入射光照到觀察表面上所反射出的光線產(chǎn)生電脈沖的結(jié)果，也就是顏色是物體性質(zhì)和光源性質(zhì)共同作用的結(jié)果。正常人的眼睛對(duì)顏色很敏感，能很容易地區(qū)分相近的顏色，能認(rèn)出100萬(wàn)種不同的顏色。

患色盲的人的眼睛對(duì)某種顏色不太敏感。例如綠色色盲對(duì)綠色不敏感，但對(duì)紅色光束比紅色色盲要敏感。

影響正常人的眼睛對(duì)物體顏色的主觀判斷的因素主要有：物體本身的性質(zhì)；光源種類和明暗；物體大小及背景環(huán)境；眼睛對(duì)觀察環(huán)境的適應(yīng)性；觀察角度。

需要特別指出的是：同一個(gè)有色物體受到太陽(yáng)光、日光、鎢絲燈光、綠色燈光等不同光源的照射會(huì)出現(xiàn)不同的顏色。

顏色定量描述系統(tǒng)：

1.XYZ顏色系統(tǒng)

顏色的三原色是紅、黃、藍(lán)，而色光的三原色是紅、綠、藍(lán)、因此國(guó)際光學(xué)委員會(huì)（CIE）確定了一套XYZ 系統(tǒng)。X 表示紅色、Y表示綠色、Z 表示藍(lán)色。這樣所有顏色都可以表示在由XYZ確定的3面體的立體空間內(nèi)。

當(dāng)X=Y=Z時(shí)，表示理想的白色。XYZ顏色系統(tǒng)的缺點(diǎn)是所計(jì)算的兩種顏色的色差與肉眼所感覺(jué)的色差無(wú)對(duì)應(yīng)關(guān)系。

2.Lab顏色系統(tǒng)

Lab顏色系統(tǒng)是一個(gè)3個(gè)坐標(biāo)軸互相垂直的迪卡爾空間，L、a、b數(shù)值可通過(guò)數(shù)字公式由x、y、z數(shù)值計(jì)算得出。

在Lab顏色系統(tǒng)中，L表示亮度，L=0表示黑色，L=100表示白色；a表示紅綠色（a為正表示紅色，a為負(fù)表示綠色）。b表示黃藍(lán)色（b為正表示黃色，b為負(fù)表示藍(lán)色）。

a2+ b2表示顏色的純度或飽和度；arctan（a/b）表示顏色角。兩種顏色的色差：

ΔΕ = ΔL2 +Δa2 + Δb2

ΔL = L1-L2

Δa = a1-a2

Δb = b1-b2

Lab顏色系統(tǒng)所計(jì)算的兩種顏色的色差△E與肉眼所感覺(jué)的色差有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，是國(guó)際照明委員會(huì)推薦使用的顏色系統(tǒng)。

顏色的測(cè)量方法：

對(duì)于顏色的測(cè)量色彩再現(xiàn)的首要步驟是顏色的準(zhǔn)確測(cè)量，顏色測(cè)量可以用三種不同的方法：目視法、分光光度法和光電積分法（三刺激值法）。

目視法是一種古老的同時(shí)也是色度測(cè)量的最基本方法。它是用目視比較產(chǎn)品與標(biāo)準(zhǔn)顏色的差別，實(shí)際操作時(shí)應(yīng)該在CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體下進(jìn)行，一般可采用A光源（色溫2856K）、D65或“北窗光”照明。進(jìn)行目視比較測(cè)量時(shí)，應(yīng)具有一定的亮度水平，使人眼的錐體細(xì)胞處于工作狀態(tài)，同時(shí)也應(yīng)該依照CIE的規(guī)定選擇一定的視場(chǎng)大小。雖然眼睛對(duì)微小的顏色差別有很敏銳的辨別能力，但由于受視覺(jué)適應(yīng)性、個(gè)體眼睛光譜響應(yīng)的差別、測(cè)量時(shí)身體狀況（疲勞程度）等因數(shù)的影響，測(cè)量結(jié)果帶有主觀性。很多學(xué)者的研究證實(shí)，色彩的感知是主觀的，不同的個(gè)體之間差異較大，即使在受過(guò)訓(xùn)練的觀察者之間也存在相當(dāng)大的區(qū)別。

分光光度法測(cè)量顏色主要是測(cè)量物體反射的光譜功率分布或物體本身的特性，再由這些光譜測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算的方法求得物體在各種標(biāo)準(zhǔn)光源和標(biāo)準(zhǔn)照明體下的三刺激值。這是一種精確測(cè)量顏色的方法，而且可以制成自動(dòng)化的測(cè)量設(shè)備，但通常體積很大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且測(cè)量速度很慢。根據(jù)光譜信號(hào)采集方式的不同，分光光度法可分為光譜掃描法和光電攝譜法兩種。

光電積分法是通過(guò)把探測(cè)器的光譜響應(yīng)匹配成所要求的CIE標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值曲線，或某一特定的光譜響應(yīng)曲線，來(lái)對(duì)被測(cè)量的光譜功率進(jìn)行積分測(cè)量。這類儀器測(cè)量速度快，也具有適當(dāng)?shù)臏y(cè)量精度。