色差儀視場角 2° 或 10° 如何選擇?
在色彩管理領域,視場角(2°/10°)也稱為觀察者角度,在色差儀的應用中有著重要意義。
三恩時色差儀
一、視場角的含義
(一)1931 標準觀察者(2° 視場角)
1927 年,科學家設計了一個測試裝置,讓觀察者在特定的紅、綠、藍光線中 “撥號”,調節(jié)光亮程度來匹配給定顏色,匹配時三種主要光源的數(shù)量即三刺激值。這個實驗使用 2 度視場,意味著觀察者僅使用類似視網(wǎng)膜中心的小區(qū)域,這是對顏色最敏感的區(qū)域。當時,分別由 John Guild 和 David Wright 進行兩組獨立實驗,Guild 用 7 個觀察者,Wright 用 10 個觀察者,之后對兩組結果進行數(shù)學匯總。
實驗發(fā)現(xiàn)并非所有顏色都能用一組原色匹配,有時需在原色光中添加一種到測試顏色中,這就導致有陽性和陰性三刺激值的情況。為便于標準化使用數(shù)據(jù),CIE 改變了標準三刺激曲線,使紅、綠、藍反應都為正向,由此產生的 1931 年標準觀察者曲線成為普通觀察者的 “標準” 反應曲線,其三個標準觀察者曲線(x - bar、y - bar、z - bar)與人眼的光譜靈敏度相對應,在綠色范圍(550 納米)有最高靈敏度,這一標準至今仍是顏色測量和計算的基礎。
(二)1964 標準觀察者(10° 視場角)
后來發(fā)現(xiàn),用 2 度觀察器計算的顏色值不總是與視覺評估相關,因為多數(shù)視覺評估是在大于 2 度的視場范圍內完成的。當視場更廣闊時,特別是藍綠區(qū)域,會有細微差別。1964 年,CIE 定義了補充觀察者,基于 10 度視場的顏色匹配實驗。更大視場的測試顯示標準觀察者的可重復性更好,如今 10 度觀察者廣泛用于色彩配方和質量控制。視場角度是指 CIE 制定標準時樣品在觀察者眼睛中投影的夾角。
二、視場角 2° 和 10° 的建立過程
(一)2° 視場角的建立
1927 年,物理學家約翰?吉爾德和大衛(wèi)?賴特收集受試者進行色彩匹配實驗,確定普通人對顏色的感知。他們繪制了人眼在 2 度視場下感知光譜顏色的值,類似從一臂距離看一個人的拇指指甲(或從 50 厘米距離看一個 1.7 厘米的圓圈),其曲線(x、y、z)代表光的三原色之一,被稱為 2 度標準觀察者,CIE 于 1931 年將其作為數(shù)學函數(shù)發(fā)布,用于顏色量化和標準化評估。
視場2°示意圖
(二)10° 視場角的建立
20 世紀 60 年代,人們意識到人眼視野比之前認為的更寬,之前用 2 度標準觀察者函數(shù)計算的數(shù)字顏色值與人眼視覺評估不完全吻合。于是再次進行配色實驗,將視場改為 10 度(類似從一臂距離看自己的手掌,或從 50 厘米距離看一個 8.8 厘米的圓圈),該功能與 2 度視場實驗有細微差別,1964 年作為 10 度補充標準觀察者發(fā)布。
視場10°示意圖
三、視場角 2° 和 10° 的區(qū)分方法
物體的大小會對人眼對顏色的識別產生影響,視角是一種張角,它是通過被觀察對象的大小對人眼形成的。與人眼距離一定的物體,若物體的面積較大,則眼睛形成的張角也較大,物體在視網(wǎng)膜上的像就大,反之像就小。但是,我們用眼睛直接對紡織品的顏色進行評價時,通常觀察的距離(約33cm)是固定的,此時視角的大小由試樣的大小決定。顏色是由人眼的視覺系統(tǒng)的結構所決定的,視角的大小對顏色視覺也有重要的影響,在觀看距離為 50 厘米時,2° 視場是一個 1.7 厘米的圓,而 10° 視場則是 8.8 厘米的圓。
人眼在觀察近處和遠處物體時的視角
當視場角為2°時,物體的像恰好落在視網(wǎng)膜的中心椎體細胞最密集的區(qū)域。如下圖所示,觀察者的不同視場角,觀察遠處和近處物體時,人眼不同功能細胞起到相對應的作用,在視網(wǎng)膜上得以成像。
觀察者角度2° 和 10° 在視網(wǎng)膜上得以成像
四、視場角 2° 和 10° 在行業(yè)中的選擇
(一)10° 視場角
1964 年的 10 度補充標準觀測器更能代表人眼對色彩的感知。根據(jù) CIE 建議,視場角度 10° 在色差儀中更為通用,適用于制定和評估各類樣品的顏色。
(二)2° 視場角
視場角度 2° 通常用于質量控制和其他顏色評估程序,特別是食品行業(yè)。
在選擇色差儀視場角時,需要根據(jù)具體的行業(yè)需求和評估目的來決定,了解 2° 和 10° 視場角的含義和特點有助于更準確地進行色彩管理。