顏色的形成是由于物體表面的反射光刺激人眼所產(chǎn)生的一種視覺反應，它的形成包括三個要素：光源、被測物和眼睛（有效觀察者），這三個要素密不可分，三者缺一不可。本文對顏色形成的原理及顏色色度特征和光譜特征進行了分析，感興趣的朋友可以了解一下！
顏色的基本形成：
顏色的形成是由于物體表面的反射光刺激人眼，信息傳輸至大腦視覺神經(jīng)中樞所產(chǎn)生。顏色形成的三要素包括：光、物體、眼睛。光、物體、人眼在顏色形成過程中有著密不可分的關系，三者缺一不可。
自然光在400nm-760nm波長范圍內為人眼可見范圍，由紅、綠、藍等不同的單色光組成。超出該范圍的波段稱為不可見光，其中低于400nm的波段稱為紫外光，而高于760nm則為紅外光。光是產(chǎn)生顏色的前提條件。
物體表面顏色的形成由光源照射在物體，經(jīng)吸收、透射、反射，反映到人類視線的光色感知。物體表面分子結構不同，吸收反射光會產(chǎn)生差異，因此呈現(xiàn)的顏色不同。在自然界中，一切物體對入射光都有著自身固有的吸收和反射特征。眼睛視網(wǎng)膜上分布著大量結構復雜的視覺神經(jīng)體。紅、綠、藍三色視錐細胞的合成構成了人眼可視的顏色。
顏色色度特征：
人眼視覺感官所呈現(xiàn)出的顏色，與目標物體本身的特性有關，且環(huán)境光源的光譜成分差異對呈現(xiàn)的顏色影響也較大，運用色度學評價人眼所反映出的顏色是物體和環(huán)境光源條件的綜合體現(xiàn)。目前，色度學在技術應用中已具備足夠的代表性和可靠的準確性。
（1）CIE1931RGB色度系統(tǒng)
CIE1931RGB色度系統(tǒng)最早由W.D.Wright和J.Guild建立。以色光三原色紅（700.0nm）、綠（546.1nm）、藍（435.8nm）光譜作為匹配基準，在2°視場范圍內對獲取的物體光譜顏色進行匹配。CIE1931RGB色度系統(tǒng)的建立為色度學計算提供了有效的理論基礎。但是，在CIE1931RGB色度系統(tǒng)中，刺激值均存在負值問題，將其應用于顏色計算增加了運算的復雜性，其中三刺激值r、g、b曲線如下圖所示。
（2）CIE1931XYZ色度系統(tǒng)
為解決CIE1931RGB色度系統(tǒng)中的負值問題，CIE于1931年建立了CIE1931XYZ色度系統(tǒng)，以設想三原色X，Y，Z取代R，G，B三原色。其中，CIE1931XYZ色度系統(tǒng)三刺激值與CIE1931RGB色度系統(tǒng)三刺激值之間的換算關系式如下所示：
其中：x（λ）、y（λ）、z（λ）為CIE標準色度觀察者的三刺激值；φ（λ）為顏色刺激函數(shù)，公式如下所示：
其中：P（λ）為照明光源的光譜分布；R（λ）為反射物體的光譜反射率；τ（λ）為透射物體的光譜反射率；k為歸一化系數(shù)，通常將光源Y值設定為100對k值進行求解，由下列公式來定義：
該系統(tǒng)光譜三刺激值適用于垂直觀察，視場范圍為1°-4°。CIE1931XYZ色度系統(tǒng)如今得到廣泛應用，其光譜三刺激值曲線如下圖所示。
但是，CIE1931XYZ 色度系統(tǒng)也存在如下缺點：假想 X，Y，Z三原色值與表示的顏色難以對應；色度均勻性較差；CIE1931XYZ色度系統(tǒng)不能較好的直觀評價顏色信息。
（3）CIE1976L*a*b*顏色空間
為了進一步對色度系統(tǒng)進行完善，CIE于1976年建立了CIE1976L*a*b*顏色空間，其模型如上圖所示。
L*a*b*顏色空間獨立于設備，能夠解決在設備不同的情況下顏色呈現(xiàn)不一致的問題，RGB、CMYK的所有顏色都包含在L*a*b*色域中，對顏色信息有較好的表達。CIE1976L*a*b*顏色空間與CIE1931XYZ色度系統(tǒng)之間的轉化公式如下所示：
其中：L*為明度，a*、b*為色品值；X，Y，Z為被測樣本的三刺激值：Xn，Yn，Zn，為標準試驗光源三刺激值，一般取默認值95.047，100.000，108.883。
顏色光譜特征：
光源的光譜功率分布不僅對自身的光色屬性起著決定性作用，而且對被照物體呈現(xiàn)在人眼中的顏色分布起著重要作用。實驗中具有代表性的光源包括 A 光源、B光源、C光源、D65光源等。照射光在非發(fā)光物體表面發(fā)生吸收、透射、反射現(xiàn)象，從而形成了物體的顏色，照射光能量分布與呈現(xiàn)的顏色密切相關，當選用不同種類的光源分別照射在被測物體表面，物體根據(jù)本身特性吸收部分光能，未被吸收的光能則被物體反射，因此，人眼接收到的物體顏色會隨著照射光的更換而發(fā)生改變。但是，不同的物體都有著屬于自身固有的吸收波段，無論光源做出何種改變，其光譜反射率信息曲線基本穩(wěn)定不變，反射率計算公式如下所示。
其中：R（λ）為反射率值；H（λ）為被測物體反射光強值；A（λ）為光源入射光強值；G（λ）為測量環(huán)境背景光強值。
顏色有哪些測量方法？
（1）目視法：它的測色原理是，色度觀察者用肉眼觀測，共同放置在特定照明條件下的待測樣品和按需求選擇的合適色卡，獲得待測色樣品的顏色參數(shù)。目視法的測色結果因人而異，在高精度的織物顏色測量中不適合使用目視法測色。目視法的測色原理是用人眼去觀測待測樣，目視法的發(fā)展中多是改進標準燈箱。
（2）光電積分法：它通過色度探測器對顏色光譜能量進行積分測量，將直接獲得目標的三刺激值，它的測色原理如下圖所示。光電積分法的優(yōu)點是測色速度快，能測出織物樣品間的色差。
（3）分光光度法：分光光度法與光電積分法的區(qū)別主要是它采用了光柵等分光元器件對光源進行分光，通過探測器探測樣品空間的全部光譜能量分布的信息。分光光度法的測色原理如下圖所示，它主要采用的分光元件是光柵，通過光柵對光源進行分光，然后用采集元件采集樣品的全部光譜信息。
分光光度法根據(jù)光譜信息采集方式，可以分為光電攝譜法和光譜掃描法。目前，使用分光光度法的測色儀器一般按大小分為臺式和便攜式兩種。臺式分光測色計多是采用光電攝譜法，測色準確且快；為了使用方便，便攜式分光測色計的積分球比臺式的小，測色性能遜色于臺式的測色性能。