作者:陳長春

[摘要]：

同色異譜是人類生產(chǎn)和生活中十分普遍的光學現(xiàn)象，本文通過色彩實驗研究了顏色的同色異譜程度評價方法，提出在顏色匹配過程中解決同色異譜的有效方案。

[關(guān)鍵詞]：

同色異譜、同色異譜現(xiàn)象、同色異譜指數(shù)、光源、色差、電腦配色系統(tǒng)

一．引言

光譜不同的兩個顏色，在特定的照明體和觀察者條件下，具有相同的顏色外觀，顏色相匹配，這就是同色異譜色；當由于照明光源改變了，或者觀察者改變了，或者兩者同時改變，引起原來的同色異譜性質(zhì)發(fā)生了變化，表現(xiàn)出不同的顏色而顏色數(shù)據(jù)不再匹配，這種現(xiàn)象叫同色異譜現(xiàn)象。我們通常配色都是同色異譜色，但需要盡量避免同色異譜現(xiàn)象。

二．什么是同色異譜現(xiàn)象

所謂同色異譜色，簡單地說，就是顏色外貌看起來相同，但是光譜組成并不相同的顏色。也就是說兩個樣品所反射光譜組成成分不同，而顏色卻互相匹配，它們有相同的三刺激值，在色品圖上是同一個色品點[1]。在顏色匹配實驗中，待測色與三原色的混合色在達到匹配時就是同色異譜色。圖1展示了一對同色異譜色，在D50光源下顏色較為接近，但是在其它光源下，色差較大。

圖1 同色異譜色

同色異譜色是怎么形成的？

根據(jù)格拉斯曼定律，顏色的明度、色調(diào)和彩度三個屬性是人的視覺系統(tǒng)可以感知，但是無法感知組成顏色刺激的光譜成分。因此，人的肉眼只要在視覺效果上對這三個顏色屬性的感覺相同，就認為是相同的顏色，便可以相互替代，不必考慮它們的光譜組成究竟是否相同 [1] 。

在做顏色匹配時，看兩個顏色的反射光譜曲線，如圖2所示，兩條曲線是相互纏繞和相互交叉的，當兩條曲線至少交叉三次時，很有可能存在一個光源，使得觀察者將它們視為相同的顏色。兩個樣品的光譜反射率曲線交叉點越多，實現(xiàn)異譜同色的范圍越廣，能承受條件匹配的能力越強。如果交叉點無窮多，兩者的光譜反射率曲線重合，那么不論在何種照明體下、不論是什么樣的觀察者觀察時都是同色的[1]。

圖2 反射光譜曲線

因為不同的染料、顏料，不同的基材都有不同的反射、吸收特性，會形成不同的反射光譜組成，所以，大部分的顏色復制是同色異譜色。紙張、織物和液體中的熒光增白劑也往往被不同光源的紫外線觸發(fā)，而出現(xiàn)類似于同色異譜的現(xiàn)象。同色異譜色的應(yīng)用很多，在印刷、油漆、涂料、印染，攝影、彩色電視等行業(yè)跟色、配色的問題，主要就是要求配出和已給樣品“相同”的顏色。有些情況下，還會根據(jù)油墨顏料對光線的不同的吸收、反射能力，印刷出同色異譜色來達到防偽的目的。

要求配出“相同”的顏色并非難事，但是如果要配到光譜特性也相同，這是非常困難的，不能感知組成顏色刺激的光譜成分。圖3是數(shù)碼打樣的應(yīng)用場景。我們在數(shù)碼打樣時，由于打樣紙、墨不同于印刷用的紙、墨，所以多數(shù)情況下就是利用的同色異譜色，在D50光源下可以獲得較小的色差數(shù)據(jù)和匹配的顏色效果，但是切換不同的光源，有可能出現(xiàn)顏色不一致的情況。

圖3 數(shù)碼打樣的同色異譜色

三．同色異譜指數(shù)

產(chǎn)生同色異譜現(xiàn)象是有前提條件的，首先對于特定的照明體和特定的觀察者才能成立，其次當照明體或觀察者發(fā)生變化，或者兩者都發(fā)生變化時，便破壞了原來的同色異譜性質(zhì)，表現(xiàn)出不同的顏色而不再匹配，才可以稱為同色異譜現(xiàn)象。

對顏色的同色異譜程度評價方法一般采用同色異譜指數(shù)計算標準方法。這一標準方法為國家標準《同色異譜指數(shù)的測定改變照明體》(等效采用相應(yīng)國際標準制定)所規(guī)定。該方法采用CIE標準觀察者(10°視場)，采用CIED65標準照明體為參比照明體，采用CIE標準照明體A和照明體F(熒光照明體)為測試照明體[2]。實際生產(chǎn)中可以根據(jù)不同需求采用不同的標準照明體進行評價。

同色異譜指數(shù)（MI: Metamerism Index）用來表示兩個色樣在兩種不同光源條件下顯示相同色差的可能性。以下為同色異譜指數(shù)（MI）的計算公式。

式中 ΔL*1、Δa*1、Δb*1為第一種光源條件下兩個色樣L*a*b*的差值，ΔL*2、Δa*2、Δb*2為第二種光源條件下兩個色樣L*a*b*的差值，如果兩種光源下的ΔL*、Δa*、Δb*分別相等，則MI=0，即為全完相同的兩個顏色；如果不相等，這意味著這兩個顏色是同譜異譜色，可能會出現(xiàn)同色異譜現(xiàn)象, 差別越大，同色異譜現(xiàn)象就越明顯。

圖4為同色異譜指數(shù)的測量數(shù)據(jù)。在D50/2°條件下，ΔE*為0.74，這表明這兩個色樣的色差不大，大多數(shù)的應(yīng)用場景下是可以接受的，但是在不同光源條件下的同色異譜指數(shù)則相對較大，比如在F2光源下同色異譜指數(shù)為3.08，顏色會有明顯差異。這是典型的一對同色異譜色。

圖4 同色異譜指數(shù)的測量數(shù)據(jù)

同色異譜指數(shù)越高，表明同色異譜現(xiàn)象會越明顯。那么在實際生產(chǎn)過程中，如何評價同色異譜指數(shù)是高還是低呢？我們再看MI的計算公式，MI在大小與ΔL*2-ΔL*1、Δa*2-Δa*1、Δb*2-Δb*1有關(guān)，在兩種光源下，ΔL*、Δa*、Δb*分別同號時，|ΔL*2-ΔL*1| < ΔL*1，|Δa*2-Δa*1| < Δa*1，|Δb*2-Δb*1| < Δb*1，所以MI<ΔE*（主光源下的色差），同色異譜指數(shù)相對較??；相反，當ΔL*、Δa*、Δb*分別不同號時，比如Δa*1>0，Δa*2<0，在光源1條件下比樣偏紅，而在光源2條件下不夠紅，這就會讓操作人員無所適從，不知如何調(diào)整才能達到要求。所以，如果要控制同色異譜指數(shù)，至少要求MI<ΔE*（主光源下的色差），越小越好，同時在兩種光源下，ΔL*、Δa*、Δb*分別同號。圖5為同色異譜指數(shù)較低的情況，從圖中數(shù)據(jù)可以看出，D50/2°條件下色差為0.96，其它三個光源條件下同色異譜指數(shù)分別為0.24、0.31、0.33，這意味著這兩個色樣在幾種光源條件下都能很好地匹配。

圖5 同色異譜指數(shù)較低情況

四．同色異譜如何解決

通過顏色測量技術(shù)，在顏色配方階段提前進行測試，可以有效解決同色異譜問題。雖然說大部分的顏色復制都是同色異譜色，但也不意味著都可以接受同色異譜現(xiàn)象，特別是專色，往往代表品牌形象以及表征產(chǎn)品的識別度，所以一般客戶會要求在各種條件下都達到匹配，這無疑會給配色工作者帶來挑戰(zhàn)，因為人的顏色視覺系統(tǒng)只能分辨顏色的明度、色調(diào)和彩度三個顏色屬性，不能感知組成顏色刺激的光譜成分。得益于測色技術(shù)、配色技術(shù)的發(fā)展，使用電腦配色，使人們“看見”顏色光譜成為可能，從而可以預(yù)見顏色配方是否會出現(xiàn)同色異譜現(xiàn)象。

電腦配色系統(tǒng)也是應(yīng)用同色異譜色進行配色的方法，軟件會計算多個配方，不同的基色組合所得到的反射光譜擬合程度也可能不同，但是在基色足夠多，色域足夠大的情況下，可以得到反射光譜擬合程度較高的配方。用戶可以依據(jù)色差、價格、光譜偏差等因素選取合適的配方，若選擇光譜偏差最小的配方，理論上可以得到一個幾乎可以避免同色異譜現(xiàn)象的配方。

圖6詮釋了一個理論上比較理想的顏色配方：左邊反射光譜對比圖可以看出，理論配方和目標色的反射光譜幾乎重合；中間的色差數(shù)據(jù)圖顯示了在D50/2°條件下色差較小，而且D65和A光源條件下，同色異譜指數(shù)也比較小；右邊的顏色對比圖中，每個柱狀圖由左右兩部分組成，左半邊為目標色，右半邊為配方色，左右半邊沒有明顯的分界，說明配方色與目標色沒有同色異譜現(xiàn)象，是一個理想的配方。

圖6 反射光譜擬合較好的顏色配方

圖7則是另一種情況：從左邊的反射光譜對比來看，反射光譜曲線有一定的差異；在D50/2°條件下色差較小，但是在A光源條件下，同色異譜指數(shù)達到1.4，說明在A光源下可能會產(chǎn)生同色異譜的現(xiàn)象；右邊的顏色對比圖中，A光源下色差為1.5，配方色和目標色之間有明顯的分界，色差較大，有明顯的同色異譜現(xiàn)象。若非考慮價格等因素，或者對于要求較高的顏色，不建議選取這個配方。

圖7 反射光譜擬合不好的配方

五．結(jié)語

同色異譜色現(xiàn)象是視覺評估的常見誤區(qū)之一，但計算機配色技術(shù)的發(fā)展，有助于使用不同色料、不同基材、不同工藝的各個行業(yè)實現(xiàn)色彩從設(shè)計到生產(chǎn)的一致成為可能。然而，我們需要借助相應(yīng)的工具，盡量控制、避免同色異譜現(xiàn)象，盡量滿足客戶的顏色要求。

參考文獻

[1]豆丁網(wǎng).淺談同色異譜現(xiàn)象及其應(yīng)用 [EB/OL].[2020-02-10] www.docin.com/p-2306576575.html
[2]大中華印藝網(wǎng).同色異譜程度的定量評價 [EB/OL].[2020-03-27] https://www.cgan.net/book/books/print/packcolor/link/5-5-2.html