色度学基本概念

色度學基本概念

5-1色覺的三種屬性(attribute)

光波進入人眼睛到達視網膜上時，引起的色覺具有三種屬性，即「色彩」、「飽和度」及「亮度」。

色彩(hue)

引起視覺的色光，可能是由數種波長的光波混合而成，但正常人眼均能感受出它最接近缸、橙、黃、綠、藍、紫等純光譜色中的那一種，這種屬性稱為「色彩」；而最接近的光譜色，一般也稱之為色光的「色彩」。太陽光譜中各色光的色彩，可以用其波長表示。因此單一波長的光，就稱為「單色光」。黑色與白色都沒有色彩，介於黑與白中間的灰色，也不具有色彩，或者說它們的色彩未定。

飽和度(saturation)

色彩與飽和度合稱為「色品」。「飽和度」指的是顏色偏離灰色、接近純光譜色的程度。黑、白、灰色的飽和度最低(0%)，而純光譜色的飽和度最高(100%)。純光譜色與白光混合，可以產生各種混合色光，其中純光譜色所占的百分比，就是該色光的飽和度。

亮度(brightness)

「亮度」指的是光所產生的亮暗感覺。就白、黑、灰色而言，白色最亮，黑色則最不亮，灰色則居中。如果由明而暗，製作一系列代表不同等級亮度(稱為灰階)的灰色方塊(如下圖)，則一有色方塊(下圖第二列為黃色)的亮度，可以在同一白光照射下，忽略其色彩與飽和度屬性，藉由視覺比較，找出亮暗感覺相近的灰色方塊，而以該灰色方塊的亮度為其亮度。

5-2色度學(colorimetry)

(1)Luminous flux 光通量(與亮度對應)

(2)Dominant wave length 主波長(與色彩對應)

(3)Purity 純度(與飽和度對應)

(2)+(3)=chromaticity (色度)

一瓦特的任何色光，均可由任意選定的三種不同色彩(如紅、綠〃藍)的色光，以一定比例的光通量(R、G、B)混合，而引發相同的色覺:

(R,G,B)3C V(λ)[lm/W/]=R+G+B

R,G,B可能為負(負值表示是與待測定的色光混合)。以下為各單色光的R、G、B 值。

5-2-3單色光的三原色係數(Trichromatic coefficients)：

5-2-4混合色光(即非單一波長)的三原色係數：

5-2-5反射光的三原色係數：

對不透明且不自行發光的物體而言，將顏色歸屬於它，嚴格說來其實並不正確，因為我們所察覺到的顏色，其實是屬於它所反射的光的。反射比(reflectance)與波長有關，即物體對入射光作選擇性反射。(參考六種色塊的反射圖)

因為dPi=F(λ)dλ會隨施照體而變，故反射光的三原色係數，包括其色度，亦隨施照體而變，並非物體固有不變的性質。CIE建議「物體的顏色」指的是它在三種標準光源A、B、C照射下所呈現的顏色。（A、B、C約相當於2848K、4800K、6500K的黑體輻射）。

5-3「主波長」與「純度」

若兩種色光在色圖上所對應的點為A與B，則當它們以各種比例混合（相加）時所能產生的顏色，在色度圖上所對應的點，一定落在連接AB的線段上：

色度圖因具有上述的特性，故可提供以下之訂定各種顏色的方法：

1.白色光(white light)，或稱無色光(achromatic light)

average daylightC－white point

sun light

sky light

equal energy spectrum E

2.物體顏色(相對於標準施照體A、B、C)：

a：purity 純度

b：dominant wave length 主波長

c：average reflectance 平均反射比

任何三種不同顏色混合所能產生的顏色，其對應的點，一定落在以此三色為頂點所成的三角形的內部。由圖5-1或下圖可以看出用任何三種真實的顏色，都無法由混合而產生所有的顏色。用紅、綠(波長接近520nm)、藍(波長接近470nm)三原色可以合成的顏色種類最多，但缺點為無法兼顧藍-綠色的飽和度。