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为什么色彩管理要用标准光源

点击:         发布日期:2014-09-03
对色灯箱最初的设计理念就是为工业颜色检测提供一个标准的光源环境,让生产商和供应商,供应商和客户之间可以达成颜色一致,减少生产上因为颜色差异而产生的损失。其实我们知道了解事物的色彩依靠就是视觉,那么为什么需要标准光源又是如何控制色彩管理的呢?我们生活的
对色灯箱最初的设计理念就是为工业颜色检测提供一个标准的光源环境,让生产商和供应商,供应商和客户之间可以达成颜色一致,减少生产上因为颜色差异而产生的损失。其实我们知道了解事物的色彩依靠就是视觉,那么为什么需要标准光源又是如何控制色彩管理的呢?
我们生活的世界之所以看起来是一个色彩缤纷的世界,是因为有光和视觉神经的存在。我们眼睛中的感光细胞感受着外界不同波长的光线从而使我们的世界看起来是色彩斑斓,五光十色。可是颜色是一个捉摸不定的东西,并不是那么轻易的能够把握的,对于色彩的复制也不是轻易的一件事情,所以,在印刷领域中人们引入了色彩管理系统的理念。
色彩管理成果的最终评判者还是人的眼睛。无论设备怎样调试,色彩的像与不像,准与不准都是要观察者通过自己的眼睛来确定的,因为一串数值只能给人一个抽象的色彩概念,就像我们平时说的眼见为实,人总是更相信自己的眼睛。但是眼睛也会欺骗你哦,或者说是光在欺骗你,有时不同的色彩在同一个光源下会让你看起来是一样的,相同的色彩在不同的光源下看起来却是不一样的。所以在色彩管理中我们必须为观察色彩创造一个良好的、稳定的、能够看到尽可能真实色彩的环境。这就为什么对色灯箱会出现,标准光源会被应用的主要原因。当然这个最理想环境就是在晴天上午的自然光下面环境,这是最好的观察环境,但是对于实际操作来说这又是一个很难达到的环境,因为我们总是在室内进行色彩管理,所以我们就需要用人造光源来营造一个能够尽可能模仿理想自然光的环境来观察色彩,这个人造光源就是标准光源。在对色灯箱下,只有在这样一个环境中,我们才能够正确的进行色彩管理,才能够准确的评价色彩管理的成果。
色彩,是视觉神经对光的反应,一种视觉神经刺激,没有视觉神经或光,就没有色彩。注意:光不等于色彩。人可以看见的光的波长一般介于380nm到780nm之间。以下是可见光的波长。

红色

波长λ(nm)

代表波长

红(red)

780~630

700

橙(orange)

630~600

620

黄(yellow)

600~570

580

绿(green)

570~500

550

青(cyan)

500~470

500

蓝(blue)

470~420

470

紫(violet)

420~380

420

我们能够看见色彩就是因为我们的眼球中的视网膜上有三种类似锥状体的负责感受彩色光的锥状细胞ργβ和类似杆状体的负责感受明暗的杆状细胞。其中,负责感红光的是锥状细胞ρ,负责感绿光的是γ锥状细胞,负责感蓝光的是β锥状细胞,他们与杆状细胞一起构成了我们的眼睛对于光的主要接收器。然后通过神经传递到大脑,形成了我们对于色彩的感觉。所以说我们能看到不同色彩的物体,是因为光照射在色物体上,色物体吸收了部分光波同时又反射了部分光波,反射的这部分光又作用于我们的眼睛,于是这个世界我们看起来就是色彩缤纷的了。
换一种说法,色彩就是大脑对于光作用于眼睛视网膜上细胞形成的R、G、B三刺激值的感受结果。也就是说如果R、G、B的三刺激值的计算结果X、Y、Z是相等的话,那么就算两个色物体的光谱分布是不一样的,我们感觉他们的色彩还是一样的。如下图:
虽然色物体1和色物体2的分光曲线是不一样的,但是在照明体C下两者分别计算出来的XYZ值是相等的,也就是在照明体C下面色物体1和色物体2对于眼睛视网膜的三刺激值相等,那么大脑的感觉就是他们是两个一样的色彩。我们把这个称为照明体条件等色现象,或者同色异普现象。如果我们把照明体C换成了照明体A,如图:
在照明体C下,色物体1和色物体2分别计算出来的XYZ值是不一样的,也就是对于眼睛视网膜的三刺激值是不一样的,于是我们大脑就感觉到了这是两个不同的色彩。这就是为什么会出现不同的色彩在同一个光源下面看起来会是一样的原因。同样,如果色物体的光谱是一样的,在两个不同的光源的照射下就有可能产生2个不同的三刺激值的结果,于是这个色彩就会看起来不一样。 
通过这个我们就可以看到照明体是影响色彩的重要因素之一,在我们色彩管理的过程中如果没有一个能够起到沟通作用的标准照明体,或者说光源,那么我们的色彩管理的成果将大打折扣。这也是为什么在印刷领域要用对色的灯箱D50或者D65的标准光源为颜色沟通的依据。 
由上可知照明光源对物体的颜色影响很大。不同的光源,有着各自的光谱能量分布及颜色,在它们的照射下物体表面呈现的颜色也随之变化。为了统一对颜色的认识,首先必须要规定标准的照明光源。那什么样的光源能被称为标准光源呢?国际照明委员会(CIE)首先规定了四种标准照明体的色温标准:标准照明体A(代表完全辐射体在2856K发出的光)、标准照明体B(代表相关色温约为4874K的直射阳光)、标准照明体C(代表相关色温大约为6774K的平均日光,光色近似阴天天空的日光)、标准照明体D65:代表相关色温大约为6504K的日光,而标准照明体D代表标准照明体D65以外的其它日光。为了实现CIE规定的标准照明体的要求,于是就规定标准光源,以具体实现标准照明体所要求的光谱能量分布。CIE推荐下列人造光源来实现标准照明体的规定:标准光源A:色温为2856K的充气螺旋钨丝灯,其光色偏黄。标准光源B:色温为4874K,由A光源加罩B型D-G液体滤光器组成。光色相当于中午日光。标准光源C:色温为6774K,由A光源加罩C型D-G液体滤光器组成,光色相当于有云的天空光。模拟典型日光的标准照明体D65,目前CIE还没有推荐相应的标准光源。现在研制的三种模拟D65人造光源分别为:带滤光器的高压氙弧灯、带滤光器的白炽灯和荧光灯。 
以上是一些官方的学术性的标准光源的定义,在色彩管理的实际运用中,因为色彩管理的目的是为了最真实的还原色彩,在工艺流程中让色彩的损失降到最小,所以其对于光源要求就是能够最大限度的模拟特定时间的自然光(在我国大部分地区的上午8点至10点和下午3点至5点的自然光线是观察颜色、进行色彩比较的最为理想的光源),这个时候的自然光线柔和,包含了所有颜色的光谱曲线。在自然光线的照射下,物体能100%显现出它的绚丽色彩。很明显,我们需要运用对色灯箱的标准光源就是为了能够在人工制造的环境下获得尽可能真实的色彩,以进行色彩的复制、传递和比较。从CIE的对于标准照明体的规定和标准光源的推荐中我们可以看到,判断一个光源是不是标准光源重要指标之一是色温。从应用中我们也可以发现另一个判断光源是不是标准光源的指标就是显色性。色温是衡量光源色的指标,而显色性是衡量光源视觉质量的指标。假若光源色处于人们所习惯的色温范围内,则显色性应是光源质量的更为重要的指标。这是因为显色性直接影响着人们所观察到的物体的颜色。所以说我们考虑实际应用的标准光源的最重要的两个颜色指标就是色温和显色性。