作者:陳長(zhǎng)春

[摘要]：

同色異譜是人類(lèi)生產(chǎn)和生活中十分普遍的光學(xué)現(xiàn)象，本文通過(guò)色彩實(shí)驗(yàn)研究了顏色的同色異譜程度評(píng)價(jià)方法，提出在顏色匹配過(guò)程中解決同色異譜的有效方案。

[關(guān)鍵詞]：

同色異譜、同色異譜現(xiàn)象、同色異譜指數(shù)、光源、色差、電腦配色系統(tǒng)

一．引言

光譜不同的兩個(gè)顏色，在特定的照明體和觀(guān)察者條件下，具有相同的顏色外觀(guān)，顏色相匹配，這就是同色異譜色；當(dāng)由于照明光源改變了，或者觀(guān)察者改變了，或者兩者同時(shí)改變，引起原來(lái)的同色異譜性質(zhì)發(fā)生了變化，表現(xiàn)出不同的顏色而顏色數(shù)據(jù)不再匹配，這種現(xiàn)象叫同色異譜現(xiàn)象。我們通常配色都是同色異譜色，但需要盡量避免同色異譜現(xiàn)象。

二．什么是同色異譜現(xiàn)象

所謂同色異譜色，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是顏色外貌看起來(lái)相同，但是光譜組成并不相同的顏色。也就是說(shuō)兩個(gè)樣品所反射光譜組成成分不同，而顏色卻互相匹配，它們有相同的三刺激值，在色品圖上是同一個(gè)色品點(diǎn)[1]。在顏色匹配實(shí)驗(yàn)中，待測(cè)色與三原色的混合色在達(dá)到匹配時(shí)就是同色異譜色。圖1展示了一對(duì)同色異譜色，在D50光源下顏色較為接近，但是在其它光源下，色差較大。

圖1 同色異譜色

同色異譜色是怎么形成的？

根據(jù)格拉斯曼定律，顏色的明度、色調(diào)和彩度三個(gè)屬性是人的視覺(jué)系統(tǒng)可以感知，但是無(wú)法感知組成顏色刺激的光譜成分。因此，人的肉眼只要在視覺(jué)效果上對(duì)這三個(gè)顏色屬性的感覺(jué)相同，就認(rèn)為是相同的顏色，便可以相互替代，不必考慮它們的光譜組成究竟是否相同 [1] 。

在做顏色匹配時(shí)，看兩個(gè)顏色的反射光譜曲線(xiàn)，如圖2所示，兩條曲線(xiàn)是相互纏繞和相互交叉的，當(dāng)兩條曲線(xiàn)至少交叉三次時(shí)，很有可能存在一個(gè)光源，使得觀(guān)察者將它們視為相同的顏色。兩個(gè)樣品的光譜反射率曲線(xiàn)交叉點(diǎn)越多，實(shí)現(xiàn)異譜同色的范圍越廣，能承受條件匹配的能力越強(qiáng)。如果交叉點(diǎn)無(wú)窮多，兩者的光譜反射率曲線(xiàn)重合，那么不論在何種照明體下、不論是什么樣的觀(guān)察者觀(guān)察時(shí)都是同色的[1]。

圖2 反射光譜曲線(xiàn)

因?yàn)椴煌娜玖稀㈩伭希煌幕亩加胁煌姆瓷洹⑽仗匦裕瑫?huì)形成不同的反射光譜組成，所以，大部分的顏色復(fù)制是同色異譜色。紙張、織物和液體中的熒光增白劑也往往被不同光源的紫外線(xiàn)觸發(fā)，而出現(xiàn)類(lèi)似于同色異譜的現(xiàn)象。同色異譜色的應(yīng)用很多，在印刷、油漆、涂料、印染，攝影、彩色電視等行業(yè)跟色、配色的問(wèn)題，主要就是要求配出和已給樣品“相同”的顏色。有些情況下，還會(huì)根據(jù)油墨顏料對(duì)光線(xiàn)的不同的吸收、反射能力，印刷出同色異譜色來(lái)達(dá)到防偽的目的。

要求配出“相同”的顏色并非難事，但是如果要配到光譜特性也相同，這是非常困難的，不能感知組成顏色刺激的光譜成分。圖3是數(shù)碼打樣的應(yīng)用場(chǎng)景。我們?cè)跀?shù)碼打樣時(shí)，由于打樣紙、墨不同于印刷用的紙、墨，所以多數(shù)情況下就是利用的同色異譜色，在D50光源下可以獲得較小的色差數(shù)據(jù)和匹配的顏色效果，但是切換不同的光源，有可能出現(xiàn)顏色不一致的情況。

圖3 數(shù)碼打樣的同色異譜色

三．同色異譜指數(shù)

產(chǎn)生同色異譜現(xiàn)象是有前提條件的，首先對(duì)于特定的照明體和特定的觀(guān)察者才能成立，其次當(dāng)照明體或觀(guān)察者發(fā)生變化，或者兩者都發(fā)生變化時(shí)，便破壞了原來(lái)的同色異譜性質(zhì)，表現(xiàn)出不同的顏色而不再匹配，才可以稱(chēng)為同色異譜現(xiàn)象。

對(duì)顏色的同色異譜程度評(píng)價(jià)方法一般采用同色異譜指數(shù)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)方法。這一標(biāo)準(zhǔn)方法為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《同色異譜指數(shù)的測(cè)定改變照明體》(等效采用相應(yīng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定)所規(guī)定。該方法采用CIE標(biāo)準(zhǔn)觀(guān)察者(10°視場(chǎng))，采用CIED65標(biāo)準(zhǔn)照明體為參比照明體，采用CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體A和照明體F(熒光照明體)為測(cè)試照明體[2]。實(shí)際生產(chǎn)中可以根據(jù)不同需求采用不同的標(biāo)準(zhǔn)照明體進(jìn)行評(píng)價(jià)。

同色異譜指數(shù)（MI: Metamerism Index）用來(lái)表示兩個(gè)色樣在兩種不同光源條件下顯示相同色差的可能性。以下為同色異譜指數(shù)（MI）的計(jì)算公式。

式中 ΔL*1、Δa*1、Δb*1為第一種光源條件下兩個(gè)色樣L*a*b*的差值，ΔL*2、Δa*2、Δb*2為第二種光源條件下兩個(gè)色樣L*a*b*的差值，如果兩種光源下的ΔL*、Δa*、Δb*分別相等，則MI=0，即為全完相同的兩個(gè)顏色；如果不相等，這意味著這兩個(gè)顏色是同譜異譜色，可能會(huì)出現(xiàn)同色異譜現(xiàn)象, 差別越大，同色異譜現(xiàn)象就越明顯。

圖4為同色異譜指數(shù)的測(cè)量數(shù)據(jù)。在D50/2°條件下，ΔE*為0.74，這表明這兩個(gè)色樣的色差不大，大多數(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景下是可以接受的，但是在不同光源條件下的同色異譜指數(shù)則相對(duì)較大，比如在F2光源下同色異譜指數(shù)為3.08，顏色會(huì)有明顯差異。這是典型的一對(duì)同色異譜色。

圖4 同色異譜指數(shù)的測(cè)量數(shù)據(jù)

同色異譜指數(shù)越高，表明同色異譜現(xiàn)象會(huì)越明顯。那么在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，如何評(píng)價(jià)同色異譜指數(shù)是高還是低呢？我們?cè)倏碝I的計(jì)算公式，MI在大小與ΔL*2-ΔL*1、Δa*2-Δa*1、Δb*2-Δb*1有關(guān)，在兩種光源下，ΔL*、Δa*、Δb*分別同號(hào)時(shí)，|ΔL*2-ΔL*1| < ΔL*1，|Δa*2-Δa*1| < Δa*1，|Δb*2-Δb*1| < Δb*1，所以MI<ΔE*（主光源下的色差），同色異譜指數(shù)相對(duì)較小；相反，當(dāng)ΔL*、Δa*、Δb*分別不同號(hào)時(shí)，比如Δa*1>0，Δa*2<0，在光源1條件下比樣偏紅，而在光源2條件下不夠紅，這就會(huì)讓操作人員無(wú)所適從，不知如何調(diào)整才能達(dá)到要求。所以，如果要控制同色異譜指數(shù)，至少要求MI<ΔE*（主光源下的色差），越小越好，同時(shí)在兩種光源下，ΔL*、Δa*、Δb*分別同號(hào)。圖5為同色異譜指數(shù)較低的情況，從圖中數(shù)據(jù)可以看出，D50/2°條件下色差為0.96，其它三個(gè)光源條件下同色異譜指數(shù)分別為0.24、0.31、0.33，這意味著這兩個(gè)色樣在幾種光源條件下都能很好地匹配。

圖5 同色異譜指數(shù)較低情況

四．同色異譜如何解決

通過(guò)顏色測(cè)量技術(shù)，在顏色配方階段提前進(jìn)行測(cè)試，可以有效解決同色異譜問(wèn)題。雖然說(shuō)大部分的顏色復(fù)制都是同色異譜色，但也不意味著都可以接受同色異譜現(xiàn)象，特別是專(zhuān)色，往往代表品牌形象以及表征產(chǎn)品的識(shí)別度，所以一般客戶(hù)會(huì)要求在各種條件下都達(dá)到匹配，這無(wú)疑會(huì)給配色工作者帶來(lái)挑戰(zhàn)，因?yàn)槿说念伾曈X(jué)系統(tǒng)只能分辨顏色的明度、色調(diào)和彩度三個(gè)顏色屬性，不能感知組成顏色刺激的光譜成分。得益于測(cè)色技術(shù)、配色技術(shù)的發(fā)展，使用電腦配色，使人們“看見(jiàn)”顏色光譜成為可能，從而可以預(yù)見(jiàn)顏色配方是否會(huì)出現(xiàn)同色異譜現(xiàn)象。

電腦配色系統(tǒng)也是應(yīng)用同色異譜色進(jìn)行配色的方法，軟件會(huì)計(jì)算多個(gè)配方，不同的基色組合所得到的反射光譜擬合程度也可能不同，但是在基色足夠多，色域足夠大的情況下，可以得到反射光譜擬合程度較高的配方。用戶(hù)可以依據(jù)色差、價(jià)格、光譜偏差等因素選取合適的配方，若選擇光譜偏差最小的配方，理論上可以得到一個(gè)幾乎可以避免同色異譜現(xiàn)象的配方。

圖6詮釋了一個(gè)理論上比較理想的顏色配方：左邊反射光譜對(duì)比圖可以看出，理論配方和目標(biāo)色的反射光譜幾乎重合；中間的色差數(shù)據(jù)圖顯示了在D50/2°條件下色差較小，而且D65和A光源條件下，同色異譜指數(shù)也比較小；右邊的顏色對(duì)比圖中，每個(gè)柱狀圖由左右兩部分組成，左半邊為目標(biāo)色，右半邊為配方色，左右半邊沒(méi)有明顯的分界，說(shuō)明配方色與目標(biāo)色沒(méi)有同色異譜現(xiàn)象，是一個(gè)理想的配方。

圖6 反射光譜擬合較好的顏色配方

圖7則是另一種情況：從左邊的反射光譜對(duì)比來(lái)看，反射光譜曲線(xiàn)有一定的差異；在D50/2°條件下色差較小，但是在A光源條件下，同色異譜指數(shù)達(dá)到1.4，說(shuō)明在A光源下可能會(huì)產(chǎn)生同色異譜的現(xiàn)象；右邊的顏色對(duì)比圖中，A光源下色差為1.5，配方色和目標(biāo)色之間有明顯的分界，色差較大，有明顯的同色異譜現(xiàn)象。若非考慮價(jià)格等因素，或者對(duì)于要求較高的顏色，不建議選取這個(gè)配方。

圖7 反射光譜擬合不好的配方

五．結(jié)語(yǔ)

同色異譜色現(xiàn)象是視覺(jué)評(píng)估的常見(jiàn)誤區(qū)之一，但計(jì)算機(jī)配色技術(shù)的發(fā)展，有助于使用不同色料、不同基材、不同工藝的各個(gè)行業(yè)實(shí)現(xiàn)色彩從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的一致成為可能。然而，我們需要借助相應(yīng)的工具，盡量控制、避免同色異譜現(xiàn)象，盡量滿(mǎn)足客戶(hù)的顏色要求。

參考文獻(xiàn)

[1]豆丁網(wǎng).淺談同色異譜現(xiàn)象及其應(yīng)用 [EB/OL].[2020-02-10] www.docin.com/p-2306576575.html
[2]大中華印藝網(wǎng).同色異譜程度的定量評(píng)價(jià) [EB/OL].[2020-03-27] https://www.cgan.net/book/books/print/packcolor/link/5-5-2.html