颜色视觉与色度学的基本概念

9.1　颜色视觉与色度学的基本概念

颜色是人眼的一种生理感觉现象，也是光依赖于人眼视觉的一种特殊属性。在可见光范围内，能量按波长分布的不同，会引起人眼不同的颜色视觉；而且，颜色视觉还因人和环境条件的不同而不同。根据物理学定义，进入人眼能引起颜色视觉的可见辐射称为色刺激，色刺激的相对光谱功率分布称为色刺激函数。人眼能定性地区别不同的颜色刺激，而且能比较准确地判定两种辐射的颜色是否相同。正是由于人眼具有颜色视觉的功能，从而大大增加了输入人的感官系统的信息量，使我们能看到具有亮暗差别而又绚丽多彩的客观景物。

颜色需要采用特定的色度量来加以描述和表征。在我国，将关于颜色定量描述与测量的有关科学知识称为“色度学”。而且，有关的色度量及颜色测量技术均是建立在一组国际约定（协议）的基础上。近一个世纪以来，伴随着生产和科学技术的发展，研究颜色现象与应用颜色技术的科学得到了迅速发展。“色度学”主要研究人眼的颜色视觉规律、表色方法以及颜色测量的理论、技术和标准。它是以物理学、光学为主导，并紧密结合生理学、心理学以及心理物理学等学科而发展起来的一门综合性科学。色度学的建立使人们可以用统一的标准对颜色作定量的描述、测量与控制。色度学的发展最早为牛顿（Newton，1642～1727）所开创，格拉斯曼（Grassmaun，1809～1877）、麦克斯韦尔（Maxwell，1831～1871）等人均曾做出过重要贡献（麦克斯韦尔于1855年提出了彩色三原色学说）；而在近代，吉尔德（Guild）、贾德（Judd）、莱特（Wright）等人则奠定了现代色度学的基础。狭义色度学主要研究在一定的观察条件下，判定两种不同光谱功率分布的光色在颜色上能否匹配的规律。这种判定主要是借助于确定两种色光的三刺激值来实现，这方面的研究通常又称为“基础色度学”；广义色度学则包括对日常生活中可能经常发生的、在复杂环境中呈现给观察者的颜色刺激外貌的评定和预测问题，这一要求被视为色度学的最终目标。但由于其复杂性，研究工作至今尚在不断发展中。广义色度学又称之为“高等色度学”。

色度学以及颜色光学具有广泛的应用领域，诸如彩色电视、彩色电影、彩色摄影、彩色印刷、纺织、染料和涂料、油漆、造纸、塑料、油墨、交通信号、照明技术等方面。在所有这些领域中，颜色指标、颜色标准、颜色测量和评定都成为保证产品质量的重要环节。此外，颜色光学在遥感、军事伪装、光学信息处理等领域中也有重要应用价值。

本章主要介绍色度学的基本概念、表色方法以及国际照明委员会（CIE）推荐使用的主要色度标准与色品坐标的计算方法。