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色差仪模拟人眼看色原理

点击:         发布日期:2016-01-15
我们知道色差仪的研发基础是人眼看色的过程,科学家研究这个过程使用精密的元器件开发的光学颜色检测设备。色差仪整个系统就是在模拟眼睛观看颜色的过程,然后经过处理与分析最终给出数字形式的数值。人体眼睛是通过视网膜结构来分辨物体细节的,主要是与其上面的感光单

我们知道色差仪的研发基础是人眼看色的过程,科学家研究这个过程使用精密的元器件开发的光学颜色检测设备。色差仪整个系统就是在模拟眼睛观看颜色的过程,然后经过处理与分析最终给出数字形式的数值。

人体眼睛是通过视网膜结构来分辨物体细节的,主要是与其上面的感光单元的分布有关,所以人们在不同位置看同一个物体时差别可能会很大。这就是为什么色差仪的观察角度和测量角度是固定就是为了消除在这位置差异引起的色差偏差。在网膜中央靠近光轴的一个很小的区域(成为黄斑直径约为1.5mm)里,分辨能力最高。能分辨的最近两点对眼睛的张角,称为最小分辨角。从表面上看人眼的观察视场水平方向视场角约为160度,垂直方向约为130度,但实际上只有中央视角6~7度一个小范围内才能较清楚地看到物体的细节。色差仪也是根据人眼的这个特点最大的观察视角只有10°、小的2°

又因为眼睛的分辨能力与照明环境有很大的关系,在夜间照明条件比较差的时候,眼睛分辨率能力大大下降。所以色差仪根据这种情况内置标准照明光源,为测量提供一个稳定的环境使其不受照明环境的影响。

正常的人眼一次可以分辨出多种颜色,这种单波长的色光非常鲜艳,人们称为纯色。实际看到的色光大多数是有许多中波长的光组成的。比如日光就是有红到蓝的连续光谱组成的。对颜色的感觉是光辐射到视网膜上的锥体细胞作用的结果,由于锥体细胞分布不同,因而不同区域对颜色的感受能力也不同。视网膜中央能分辨各种颜色,由中央向外围部分过渡,对颜色的分辨能力逐渐减弱,直接对颜色的感觉消失。

观察小市场和大市场的颜色会有不同结果。
眼感受到颜色,不止决定于客观的刺激,还取决于用眼的什么位子接受这个刺激。

颜色是外来的光刺激在人的视觉器官产生一种主观感觉。所以在这种情况下物体的颜色就不仅仅取决于物体本身色彩了,还有光源、周五环境的颜色以及观察者的视觉系统有关系。一般来说可见光谱上的各种颜色是随光强度的增加而有所变化(向红色或蓝色变化)。这种颜色随光强度变化的现象,叫做贝楚德-朴尔克效应。但在光谱上黄(527nm)、绿(503nm)、蓝(478nm)三点基本上不随光强而变。

人眼对颜色的变化的辨识能力在光谱中不同位置是不同,人眼刚刚能辨识的颜色变化就是颜色辨识的灵敏阀。最灵敏处为480nm(青)及600nm(橙黄)附近;最不灵敏处为540nm(绿)及光谱两端。灵敏处只要波长改变1nm,人眼就能感受到颜色的变化,而多数要改变1~2nm才行。

颜色可分为色彩和非色彩。

非色彩指白色、黑色和各种不同深浅的灰色

彩色就是值黑白系列以外的各种颜色。

对于理想的完全反射的物体,其反射率为100%,称它为纯白;而对于理想的完全吸收的物体,其发射率为零,称它为纯黑。色差仪研发过程中使用理想完全发射和理想完全吸收原理在根据实际情况做调整。

白色、黑色和灰色物体对光谱各个波长的反射和吸收是没有选择性的,称它们为中性色。

对光来说,非彩色的黑白变化相当于白光的亮度变化,即当白光的亮度非常高时,人眼就感觉到是白色的;当光的亮度较低时,就感觉到发暗或发灰,无光时就是黑色的。

非彩色的特性

可用明度表示:明度是指人眼对物体的明亮的感觉。

影响的因素:

辐射的强度大小(亮度的大小)

一般亮度越大,我们感觉物体越明亮;但当亮度变化很小,人眼不能分辨明度的变化,可以说明度没变,但不能说亮度没变。因为亮度时标准的物理单位,而明度是人眼的感觉。

人的经验

在同样的亮度情况下,我们可能认为暗环境高反射率(例如在较暗环境中的白色书页)明度比亮环境较低反射率(例如在光亮环境中的黑墨)的物体明度高。

我们分析眼睛观看颜色的过程其实就是在分析色差仪的工作原理,因为色差仪就是模拟眼睛观看颜色的条件和过程。色差仪根据眼睛看物体颜色的过程,但是其中随光环境和情绪变化的因素剔除,最终提供一个可靠的颜色检测精密仪器。

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