顏色問(wèn)題越來(lái)越受到現(xiàn)代工業(yè)制造者的重視，其測(cè)量?jī)x器也日受青睞。顏色測(cè)量?jī)x器是根據(jù)人眼視覺(jué)特性，對(duì)顏色進(jìn)行客觀度量的工具，是顏色復(fù)制、傳遞、交流的一種載體。本文介紹顏色測(cè)量的原理及顏色測(cè)量過(guò)程中的常用儀器類型，對(duì)色度學(xué)及儀器知識(shí)感興趣的朋友可以了解一下！
顏色怎么測(cè)量？
1.顏色測(cè)量的原理
顏色是光的屬性，是外界光投射到物體上，經(jīng)過(guò)顏色物質(zhì)對(duì)光有選擇的吸收后，其反射（或透射）光對(duì)人眼的輻射作用結(jié)果。人眼只能看到 380～780nm的光，即可見(jiàn)光。人眼對(duì)不同波長(zhǎng)光的感受性是不一樣的。雖然不同的人對(duì)同一外界光刺激的主觀感受不盡一致，但人的生理視覺(jué)對(duì)可見(jiàn)光的感受卻呈現(xiàn)著共性的規(guī)律。人們根據(jù)這共性規(guī)律，制定了一個(gè)“標(biāo)準(zhǔn)人眼”。它是我們?cè)陬伾珳y(cè)量和評(píng)價(jià)中所遵循的生理學(xué)依據(jù)。
現(xiàn)代顏色測(cè)量采用 CIE（國(guó)際照明委員會(huì)）所規(guī)定的一套顏色測(cè)量原理、數(shù)據(jù)和計(jì)算方法、稱為CIE標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)。這一系統(tǒng)以兩組基本視覺(jué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。一組數(shù)據(jù)叫做"CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者”，或叫做“CIE1931-XYZ 系統(tǒng)”；另一 組叫做"CIE1964補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者”，或叫做“CIE1964－X10Y10Z10系統(tǒng)”，前者適于2°視場(chǎng)的測(cè)量，后者適于10°視場(chǎng)的測(cè)量，每組數(shù)據(jù)即相當(dāng)于“標(biāo)準(zhǔn)人眼”，是由三條曲線組成，根據(jù)這三條曲線，我們便可以通過(guò)各種手段、測(cè)得顏色的三刺激值XYZ（X10Y10Z10）。具體公式為：
式中x（λ）、y（λ）、z（λ）即為“標(biāo)準(zhǔn)人眼”的三條曲線，稱之為CIE光譜三刺激值：φ（λ）為顏色刺激函數(shù)，對(duì)于自發(fā)光體（如光源），φ（λ）=S（λ），S（λ）為待測(cè)發(fā)光體的相對(duì)光譜功率分布：對(duì)于透射物體，p（λ）=τ（λ）S（λ），τ（λ）為待測(cè)物體的光譜透過(guò)率；對(duì)于反射物體，φ（λ）=B（λ），B（λ）為待測(cè)物體的光譜反射率因數(shù)。式中 K 為常數(shù)。
Se（λ）是所采用的標(biāo)準(zhǔn)照明體的相對(duì)光譜功率分布，XYZ（X10Y10Z10）是表征顏色的最基本參數(shù)。它們是假定的理想三原色。測(cè)色儀器的目的就是要測(cè)出被測(cè)對(duì)象的XYZ（X10Y10Z10）值，色度學(xué)中其它各種表色數(shù)據(jù)都是由這三個(gè)參數(shù)換算而來(lái)的。
2.顏色測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)照明體
在顏色測(cè)量中，光源是至關(guān)重要的，不同的光源照射會(huì)得到不同的測(cè)量結(jié)果。為了規(guī)范顏色的評(píng)價(jià)和測(cè)量.CIE 推薦了四種標(biāo)準(zhǔn)照明體A、B、C、D（D又分為D55、D65、D72）。標(biāo)準(zhǔn)照明體是指其特定的光譜功率分布而言，而能實(shí)現(xiàn)這特定光譜功率分布的物理發(fā)射體則稱為標(biāo)準(zhǔn)光源。
D65是目前最普遍使用的照明體，C照明體在過(guò)去的儀器中較多采用，現(xiàn)已逐漸被D65所取代。
3.顏色測(cè)量照明觀測(cè)條件
在我們觀測(cè)顏色時(shí)，由于顏色物體材料的光度特性影響，隨著照明方向和觀測(cè)角度的變化，會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果，所以，CIE在顏色測(cè)量中，對(duì)照明和觀測(cè)條件做了規(guī)范。
CIE1971年推薦的四種標(biāo)準(zhǔn)照明觀測(cè)條件是：0/45 條件（垂直照射/45°接收），45/0條件（45°照射/垂直接收），0/d 條件（垂直照射/漫反射接收），d/0條件（漫射照射/垂直接收）。
在我們使用各種測(cè)色儀器測(cè)得的顏色數(shù)據(jù)時(shí)，首先應(yīng)知道它是采用哪種標(biāo)準(zhǔn)照明體，是2°視場(chǎng)還是10°視場(chǎng)，是在哪種照明觀測(cè)條件下測(cè)得的。這一點(diǎn)很重要，否則可能會(huì)造成不必要的混亂。
顏色測(cè)量過(guò)程中的常用儀器類型：
根據(jù)獲得三刺激值的方式不同，測(cè)色儀器可分兩大類：分光式測(cè)色儀器和光電積分式測(cè)色儀器。
1.分光式儀器
這類儀器不是直接測(cè)量顏色的三刺激值本身，而是測(cè)量物體的光譜反射或透射特性，也就是測(cè)得物體的光譜輻亮度因數(shù)或光譜透射比，再選用CIE推薦的標(biāo)準(zhǔn)照明體和標(biāo)準(zhǔn)觀察者，通過(guò)積分計(jì)算求得顏色的三刺激值。
在實(shí)際測(cè)量中，它一般以5~20nm 的等距波長(zhǎng)間隔，在380~780nm的波段內(nèi)測(cè)得各波長(zhǎng)的光譜反射（或透射）率。由于這類儀器測(cè)得的是最基本的顏色光學(xué)數(shù)據(jù)，所以它可用計(jì)算的方法靈活地得出顏色物體在各種條件下（如D65、C、A照明體）的三刺激值XYZ 和X10Y10Z10。
根據(jù)光譜信號(hào)采集的方式，分光式儀器可分為單通道掃描式和多通道采集式。單通道掃描式主要由電源、單色器、光電探測(cè)器、數(shù)據(jù)處理和輸出裝置幾部分組成，光源一般為穩(wěn)定性光源（如鹵鎢燈、氙燈）；單色器是整個(gè)儀器的核心，其形式有棱鏡分光式、光柵分光式和濾光片分光式等；探測(cè)器為光電倍增管、光電管，由于儀器的掃描機(jī)構(gòu)和光路較復(fù)雜，使得儀器的體積較大。多通道采集式主要由光源、色散裝置、探測(cè)器、信號(hào)采集電路、數(shù)據(jù)處理和輸出裝置幾部分組成，光源多用脈沖光源，即脈沖氙燈；光電傳感器陣列為光電二極管陣列或CCD；色散元件常為衍射光柵。
分光式儀器是顏色測(cè)量中的權(quán)威儀器，測(cè)量精度較高，傳統(tǒng)的分光光度計(jì)體積較大成本也較高，使得它的使用受到很大的局限：一般僅適于實(shí)驗(yàn)室使用。新一代分光光度計(jì)的出現(xiàn)，由于它采用了先進(jìn)的技術(shù)和新的器件，使得儀器的結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，體積大為縮小，這將使其使用范圍產(chǎn)生巨大的變化。
2.光電積分式儀器
光電積分式儀器是模擬人眼的三刺激值特性，用光電積分效應(yīng)，直接測(cè)得顏色的三刺激值。這類儀器使用顏色濾光片，對(duì)所用的光電探測(cè)器的光譜響應(yīng)進(jìn)行濾色修正，使它與CIE標(biāo)準(zhǔn)觀察者相一致。同時(shí)對(duì)照明光源也加以濾色修正，使之符合標(biāo)準(zhǔn)照明體的相對(duì)光譜功率分布（實(shí)際中均把這兩種濾色修正混成一組來(lái)設(shè)計(jì)），光電積分式儀器其總的光學(xué)條件應(yīng)符合盧瑟條件。
在實(shí)際的濾色修正中，我們不可能做到儀器完全符合盧瑟條件，只能近似符合。近似的程度決定了儀器的精度。光電積分式儀器在測(cè)量原理上存在誤差，其精度自然比不上分光式儀器。
這類儀器一般都由光源、探測(cè)器、數(shù)據(jù)處理器和輸出單元幾部分組成。光源多為穩(wěn)定性光源，較多使用的是鹵素?zé)?。探測(cè)器為三個(gè)或四個(gè)經(jīng)過(guò)濾色修正的硅光電池或光電管。在結(jié)構(gòu)形式上一般有臺(tái)式和便攜式兩種。由于光源的光譜功率分布和光電池的光譜靈敏度直接影響到光學(xué)模擬的結(jié)果，所以它們的穩(wěn)定性和一致性在儀器制造中是十分重要的。
光電積分式儀器對(duì)顏色的絕對(duì)測(cè)量精度不高，但對(duì)顏色的相對(duì)測(cè)量，尤其對(duì)中色差測(cè)量還是比較常見(jiàn)的。所以在很多場(chǎng)合中，我們稱之為測(cè)色色差計(jì)。
分光光度計(jì)和測(cè)色色差計(jì)是測(cè)色領(lǐng)域中兩大基本儀器。前者屬高檔類儀器，后者屬價(jià)廉物美、量大面廣的儀器。另外，白度測(cè)量?jī)x器也屬于測(cè)色儀器的一種，由于歷史的原因，白度有其特定的評(píng)價(jià)方法，而且很多，這使它的測(cè)量與目前的顏色測(cè)量有些區(qū)別，因而白度測(cè)量?jī)x器屬于測(cè)色儀器中特殊的一類。