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紡織印染對色手冊

2011-02-14

紡織印染對色手冊(一)

一、光與顏色

光是一種電磁波，它的波長范圍很寬。我們眼睛能見到的光，即可見光，只是電磁波中極小的一部分，其波長在400～700nm之間。光是由光源發出的，常見的光源有太陽、燈、火焰等。物體會顯示出各種各樣的顏色，其根本原因就是它對光具有選擇吸收的特性。太陽光照在物體上，物體可選擇吸收某種波長范圍的光，而將其余波長的光反射出來，反映到人腦中，就得到這種物體顯示什么顏色的印象。如藍色的物體吸收紅和黃光而反射藍光，黃色的物體吸收紅和藍光而反射黃光。因此，物體的顏色可以認為是光源發出的光經過物體的一系列吸收、反射等作用后對人眼產生的一種刺激作用。

二、顏色的基本屬性

總的來講，顏色可分為彩色和消色兩類。消色又稱非彩色，黑、白、灰等皆為消色。非彩色以外的各種顏色，都稱為彩色。所有的彩色都對可見光內的某一部分波長有比較明顯的吸收。人們通過對顏色的研究發現，自然界中的所有顏色都可以用明度、色相和飽和度三個屬性來描述。明度是表示物體表面明亮程度的一種屬性，在非彩色中明亮的顏色是白色，暗的顏色為黑色，其間分布著不同的灰色。也就是說白色明度更高，黑色明度低，而灰色的明度則介于白色和黑色之間。各種不同的彩色也有明度高低之分，通常明亮的顏色明度高，而比較暗的顏色則明度較低。如同樣是紅色，暗紅色的明度就低于淺紅色。色相是顏色彼此相互區分的特性。可見光譜不同波長的輻射表現為視覺上的各種色調，如紅、橙、黃、綠藍等。物體表面色的色相決定于三個方面，一是照明體光源的光譜組成，二是物體對光的吸收和反射特性，三是不同的觀察者。發光物體的色相決定于它的光輻射的光譜組成。非發光物體的色相決定于照明光源的光譜組成和物體本身的光譜反射特性。飽和度是指顏色的純度。可見光譜中的單色光是飽和的顏色，為100%。飽和度的高低可以從光譜色與白光的混合來理解。任意一個顏色都可以看成是白光與光譜色混合后得到的，此時白光的成分越多，則飽和度越低，白光的成分越少，則飽和度越高。白色、標準灰色和黑色的飽和度低，為0或者說沒有飽和度。一般地說，明度決定于有色物質的濃淡，色相決定于有色物質的顏色，而飽和度則和顏色的鮮艷度有關。但是，這些關系往往都不是簡單的線性關系。例如，飽和度和鮮艷度之間的關系就很復雜，這主要是因為飽和度是一個色度學概念，而鮮艷度則受相當大的心理因素影響。
對于顏色的這三個屬性，人們常用三維空間的類似球體的模型來表示，如圖2-1所示。圖中縱坐標表示明度，圍繞縱軸的圓環表示色相，離開縱軸的距離表示飽和度。

三、顏色的混合

兩束不同波長的光疊加在一起，就會得到與原來兩束光具有不同性質的光。同樣，兩種不同顏色的染料混合在一起，也會得到與原來兩種染料顏色完全不同的混合物。這就是我們日常生活中常見的顏色混合。經過研究發現，上述兩種顏色混合方式的規律是完全不同的。為區別起見，人們把光的混合稱之為加法混色，而把對光具有吸收作用的物質如染料、顏料、濾光片等的混合或疊加稱為減法混色。
1、加法混色加法混色是指各種不同顏色的光的加和。三個原色光為紅（R）、綠（G）、藍（B），把這三種光以適當的比例混合可以得到白光。加法混色中的基本規律是由格拉斯曼（H.Grassman）在1854年提出的，稱為格拉斯曼混色定律。彩色電視機熒光屏的混色是加法混色在日常生活中的典型例子。加法混色在印染上的典型實例為紡織品的熒光增白。經煮練、漂白后的織物仍帶有一定的黃色，即織物的反射光中缺少藍紫色的光，而熒光增白劑可以吸收紫外光激發出藍紫色的可見光，藍紫色的光與黃光相加，則可以得到白光，所以織物的白度增加。
2、減法混色減法混色常見的事例是染色過程中染料的混合。減法混色中的三原色為黃、品紅、青（通常稱?quot;紅"、"黃"和"藍"）。染色紡織品之所以呈現某種顏色，例如藍色，是因為其中的染料把照明白光中的紅、黃、綠光大部分吸收了，因而反射出來的主要是藍光。至于呈黃色，則是因為白光中的藍紫色大部分被吸收了的緣故。因此將藍色與黃色染料混在一起，就相當于白光先后通過藍色和黃色之濾光片，從而把紅、黃、藍、紫等色光都吸收了，剩下的就是綠色。紡織工業中經常應用減法三原色，通過減法混色，得到許多色澤。圖2-2表示加色法與減色法中顏色的變化情況，加色法三原色通過加法混合得出減色法三原色，減色法三原色通過減法混合得到加法三原色。加法混色與減法混色的重要差別之一，就是加法混色亮度增加，而減法混色的亮度減小。

3、平均混色除了加法混色和減法混色之外，還有一種稱為平均混色。顏色的平均混合可以用陀螺的例子來說明：先在陀螺面上貼幾種顏色，如黃色和藍色，然后將陀螺快速旋轉起來，這時我們看到的顏色將會是綠色，它是黃色和藍色兩種顏色在人眼的視覺反應時間內頻繁作

視網膜所產生的一種效果。由于這種混合的結果只使色相發生混合變化，而總的亮度并不變，所以是平均混合。
4、CIE標準色度系統物體顏色的定量度量是很復雜的，它涉及到觀察者的視覺生理、視覺心理以及照明條件、觀察條件等許多問題，為了能夠得到一致的度量效果，國際照明委員會（簡稱CIE）規定了一套標準色度系統，稱為CIE標準色度系統。根據格拉斯曼顏色混合定律，外貌相同的顏色可以相互代替，相互代替的顏色可以通過顏色匹配實驗來找到。把兩個顏色調節到視覺上相同或相等的方法叫做顏色的匹配。在顏色匹配實驗中，與代測色達到色匹配時所需要的三原色的數量，稱為三刺激值。也即R、G、B值。一種顏色與一組R、G、B數值相對應，顏色感覺可以通過三刺激值來定量表示。任意兩個顏色只要R、G、B數值相同，顏色感覺就相同。為了測得物體顏色的三刺激值，首先必須研究人眼的顏色視覺特性，測出光譜三刺激值，此數據稱為"標準色度觀察者光譜三刺激值"，以此來代表人眼的平均顏色視覺特性。1931年CIE提出了早的主要推薦書-CIE標準色度觀察者和色品坐標系統；并規定了標準光源和照明觀測條件，建立了CIE標準色度系統，從而奠定了現代色度學的基礎。
5、同光異譜現象不同的物體有不同的顏色，其原因是它們對光的吸收、反射特性不同。但是，有時我們會發現吸收、反射特性不同的兩個色樣（比如配方不同）卻能夠在特定的光源下相互匹配，這種現象稱?quot;同光異譜"現象。這樣的兩種光刺激為同光異譜色。同光異譜現象的產生與人眼不能分辨出混合色中的光譜成分有關。因此在觀察者和光源改變或兩者之一改變時，同光異譜的性質就會被破壞。同時由于樣品的光譜反射比不同，失匹配程度也不同。所以就可以用改變觀察者或改變照明光源后造成的色差大小來度量兩樣品同光異譜的程度。為了對顏色的同光異譜程度作定量的評價，1971年CIE公布了計算"特殊同光異譜指數（改變照明體）"的方法。這一方法的原理是，對于特定參照照明體和觀察者具有相同的三刺激值的兩個同光異譜樣品，用具有不同相對光譜功率分布的測試照明體所造成的兩樣品間的色差作為特殊同異譜指數Mt。CIE推薦選用標準照明體D65作為參照照明體，推薦測試照明體用標準照明體A或是照明體F