2024-08-14
色差仪是以人眼为基础研制的光学仪器,其在测色时模拟的是人眼看色的过程,因此其测量视角与人眼观察物体的视角具有一致性。因此,我们在色差仪的参数中,经常会看到观察者角度(视场角)2°/10°。本文对色差仪视场角2°/10°做了详细的介绍。
颜色作为一个心理物理量,不仅与物体表面反射、透射或吸收,照明光源的相对光谱功率分布相关,也依赖于人眼对光的响应特性。为了精确定量的描述颜色,CIE提出了CIE1931标准色度学系统和CIE1964补充标准色度系统。我国的国家标准GB3977-19974也参照上述两个色度系统对颜色的表述和计算进行了规定。
CIE1931标准色度系统,规定了CIE1931标准色度观察者2°视场色匹配函数(或称CIE1931光谱三刺激值),适用于1-4°视场范围,如下图所示的x(λ)、y(λ)、z(λ)。CIE1964补充标准色度系统,规定了CIE1964标准色度观察者色匹配函数,又称10°视场色匹配函数(或称CIE1964光谱三刺激值),适用于大于4°视场范围,如下图所示x10(λ)、y10(λ)、z10(λ)。
标准观察者是一个专有名词,了解颜色体系的发展过程,就不难理解2°标准观察者和10°标准观察者(以下简称观察者)。2°观察者和10°观察者的实质是一组标准观察者的配色函数。这组配色函数是通过一些正常色观察者统计得出的,它与人眼的结构相关。
2°观察者的配色函数是1931年建立起来的,而10°观察者的配色函数是1964年在2°观察者的统计数据的基础上发展起来的,10°观察者的视场包含了2°观察者的视场。10°观察者具有更为严密的统计基础,因为它是建立在更多位正常色观察者的统计数据基础之上的。2°和10°观察者的视场如下图所示。
CIE1931-XYZ标准观察者的各个参数,都是适用于 2°视场的中央观察条件(适用10-4°视场),此视场角下观察物体,主要是人眼的中央凹椎体细胞起作用。故小于1°的极小视场的颜色观察和大于40的视场颜色观察条件,CIE1931-XYZ标准色度观察者不适用。因此,为了适应大视场的颜色观察,人们在大量实验的基础上,又建立了“CIE1964-XYZ 色度学系统”。
在“CIE1964-XYZ补色色度学系统”中观察被测物体,既覆盖了视网膜中心的椎体细胞,也覆盖了视网膜中央凹周围的杆体细胞,它适合于10°大视场。人的眼睛在2°的视场条件下,识别物体颜色的能力较低,在10°的视场条件下,判断颜色的精度和重现性较高。目前颜色测量大多采用,10°的视场。
色差仪中所采用的视场角度分为2°跟10°。视场角度的形成与人眼结构有关,对于任何的刺激,人眼中的锥体细胞都会产生反应。从生理学的角度讲,人眼视网膜中存在感光的锥体细胞与杆体细胞,这些细胞将接受到的色光信号传到神经节细胞,后由视神经传递到大脑中,产生色感。锥体细胞与视神经是一对一连接的,便于在光亮的条件下接受外界刺激,所以锥体细胞能感知物体的颜色。1931年CIE制定2°观测角实验是基于当时人们认为锥体细胞集中在视网膜的中心凹内,约700万锥体细胞密集在2°视场内,后来研究认为中心凹外也存在锥体细胞,于是1964年重新进行相关的实验后制定出了10°视场角度。
有文献分析在A光源下2°与10°差异不显著。1964年制定了10°后,CIE标准建议采用10°视场角度。
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