為什么在不同光源下色彩匹配不一致--同色異譜

在配員配的過程中，常常會發(fā)現(xiàn)以下現(xiàn)象：在一個光源下目標(biāo)樣和實驗樣是匹配的或者視覺彩差異很小，而在另一個光源下目標(biāo)和實驗樣是不匹配的或者視覺彩差異很大。上述這個現(xiàn)象稱為“同色異譜（Metamerism）”。同色異譜顧名思義表示兩個具有不同光譜反射率的樣在一種觀察條件下的視覺color感知（或CIEXYZ、CIELAB值）相同或十分接近的。同色異譜是color科學(xué)中常用且十分重要的概念之一，其意義如下：①讓color的復(fù)現(xiàn)成為了可能，②樣的視覺評價必須在相同的條件下進行。以汽車內(nèi)飾為例，許多零部件由不同的材料組成，而不同材料之間的嚴(yán)格光譜復(fù)現(xiàn)是不可能的，所以需要盡可能的保證不同零部件在多種光源下color差異小。

同色異譜原理及光譜復(fù)現(xiàn)

下圖表示兩個綠色樣的光譜反射率曲線，可以看到兩條曲線有多個交叉點。當(dāng)這兩個色樣在一種光源（日光）下視覺感知是相同的，即計算的CIEXYZ值相同（式中S(λ)為光源光譜功率分布，R(λ)為色樣光譜反射率，x(λ)、y(λ)、z(λ)標(biāo)準(zhǔn)觀察者色匹配函數(shù)）；當(dāng)在鹵鎢燈光源下視覺感知差異較大，即計算的CIEXYZ值差異大。

一對色樣對的光譜反射率曲線

日光下兩色樣視覺色彩感知相同

鹵鎢燈光源下兩色樣視覺感知不同

從上面的計算公式看，物體的光譜反射率R(λ)是固定的，所以可以導(dǎo)致同色異譜的來源只有兩個，光源S(λ)的不同和x(λ)、y(λ)、z(λ)標(biāo)準(zhǔn)觀察者色匹配函數(shù)的不同，即分別為觀察者同色異譜和光源同色異譜，工業(yè)應(yīng)用中zui為常見的是光源同色異譜，如下面這個例子，在日光下兩個色樣是匹配的，而在鹵鎢燈光源下兩色樣差異*。順便提下，目前光譜復(fù)現(xiàn)是學(xué)術(shù)界的研究熱點，因為若目標(biāo)和實驗色樣的光譜反射率*一樣，該兩色樣在任何光源下都是一致的，本質(zhì)上消除了同色異譜問題。光譜復(fù)現(xiàn)對于文物典藏等對色彩要求*的行業(yè)是應(yīng)用價值的。

同色異譜實例二

光源同色異譜與日光模擬器

另外，配色員也常常遇到這種情況：在實驗室確認(rèn)通過的色樣，到了客戶那邊被退回了。這種情況大部分是由于光源的同色異譜引起。以D65為例，實驗室燈箱的D65和客戶燈箱的D65是不一樣的，如X-Rite的兩款燈箱Judge II和Spectralight QC，Judge II的D65模擬器是采用熒光燈的方式，而Spectralight QC采用鎢絲燈+濾光片的方式；兩者的實測光譜以及標(biāo)準(zhǔn)D65光譜功率分布曲線見下圖。顯然，JudgeII和SpectralightQC的日光模擬器的實際出射光譜顯著不同，這也導(dǎo)致了若實驗室在Judge II的D65燈光下確認(rèn)的色樣，有可能在客戶的Spectralight QC的D65下是被拒絕的。另外，無論是Spectralight QC還是JudgeII的日光模擬器，其與標(biāo)準(zhǔn)的日光D65是有一定差異的，這樣導(dǎo)致了用測量設(shè)備測得的CIELAB值（常用標(biāo)準(zhǔn)D65 SPD計算），與視覺感知的色彩（燈箱D65實際SPD）是不一致的。除了常用的顯色指數(shù)CIE Ra，照明委員會專門針對燈箱的日光模擬器的推出同色異譜指數(shù)MI用于評價燈箱的日光模擬器的性能。

同色異譜指數(shù)MetamerismIndex (MI)

ISO2360 CIE S 012E標(biāo)準(zhǔn)定義了評價日光模擬器D50、D55、D65和D75光譜品質(zhì)的指標(biāo)，即同色異譜指數(shù)，分為可見光區(qū)域的同色異譜指數(shù)MIVIS和紫外區(qū)域的同色異譜指數(shù)MIUV。

對于MIVIS，每種日光模擬器均采用5組虛擬非熒光色樣對，下圖為計算D65的MIVIS所采用的5組虛擬色樣對的光譜反射率，計算該5組色樣對在真實的日光模擬器照明和CIE1964標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者情況下的色差平均值，即為該日光模擬器的MIVIS，若為標(biāo)準(zhǔn)的日光SPD，則MIVIS為0。

MIVIS和MIUV等級見下表，商用的日光模擬對色燈箱的MI的標(biāo)準(zhǔn)要求為BC，而市面上實測的對色燈箱光品質(zhì)參數(shù)很少能夠達(dá)到BC等級，尤其是紫外波段，大部分紫外熒光燈管的MIUV為D級。目前*的日光模擬器方式為多通道LED實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)日光的模擬，其MI參數(shù)可以達(dá)到AB甚至AA等級，這是傳統(tǒng)熒光燈燈箱無法達(dá)到的性能！