顏色的形成是由于物體表面的反射光刺激人眼所產(chǎn)生的一種視覺(jué)反應(yīng)，它的形成包括三個(gè)要素：光源、被測(cè)物和眼睛（有效觀察者），這三個(gè)要素密不可分，三者缺一不可。本文對(duì)顏色形成的原理及顏色色度特征和光譜特征進(jìn)行了分析，感興趣的朋友可以了解一下！
顏色的基本形成：
顏色的形成是由于物體表面的反射光刺激人眼，信息傳輸至大腦視覺(jué)神經(jīng)中樞所產(chǎn)生。顏色形成的三要素包括：光、物體、眼睛。光、物體、人眼在顏色形成過(guò)程中有著密不可分的關(guān)系，三者缺一不可。
自然光在400nm-760nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)為人眼可見(jiàn)范圍，由紅、綠、藍(lán)等不同的單色光組成。超出該范圍的波段稱(chēng)為不可見(jiàn)光，其中低于400nm的波段稱(chēng)為紫外光，而高于760nm則為紅外光。光是產(chǎn)生顏色的前提條件。
物體表面顏色的形成由光源照射在物體，經(jīng)吸收、透射、反射，反映到人類(lèi)視線(xiàn)的光色感知。物體表面分子結(jié)構(gòu)不同，吸收反射光會(huì)產(chǎn)生差異，因此呈現(xiàn)的顏色不同。在自然界中，一切物體對(duì)入射光都有著自身固有的吸收和反射特征。眼睛視網(wǎng)膜上分布著大量結(jié)構(gòu)復(fù)雜的視覺(jué)神經(jīng)體。紅、綠、藍(lán)三色視錐細(xì)胞的合成構(gòu)成了人眼可視的顏色。
顏色色度特征：
人眼視覺(jué)感官所呈現(xiàn)出的顏色，與目標(biāo)物體本身的特性有關(guān)，且環(huán)境光源的光譜成分差異對(duì)呈現(xiàn)的顏色影響也較大，運(yùn)用色度學(xué)評(píng)價(jià)人眼所反映出的顏色是物體和環(huán)境光源條件的綜合體現(xiàn)。目前，色度學(xué)在技術(shù)應(yīng)用中已具備足夠的代表性和可靠的準(zhǔn)確性。
（1）CIE1931RGB色度系統(tǒng)
CIE1931RGB色度系統(tǒng)最早由W.D.Wright和J.Guild建立。以色光三原色紅（700.0nm）、綠（546.1nm）、藍(lán)（435.8nm）光譜作為匹配基準(zhǔn)，在2°視場(chǎng)范圍內(nèi)對(duì)獲取的物體光譜顏色進(jìn)行匹配。CIE1931RGB色度系統(tǒng)的建立為色度學(xué)計(jì)算提供了有效的理論基礎(chǔ)。但是，在CIE1931RGB色度系統(tǒng)中，刺激值均存在負(fù)值問(wèn)題，將其應(yīng)用于顏色計(jì)算增加了運(yùn)算的復(fù)雜性，其中三刺激值r、g、b曲線(xiàn)如下圖所示。
（2）CIE1931XYZ色度系統(tǒng)
為解決CIE1931RGB色度系統(tǒng)中的負(fù)值問(wèn)題，CIE于1931年建立了CIE1931XYZ色度系統(tǒng)，以設(shè)想三原色X，Y，Z取代R，G，B三原色。其中，CIE1931XYZ色度系統(tǒng)三刺激值與CIE1931RGB色度系統(tǒng)三刺激值之間的換算關(guān)系式如下所示：
其中：x（λ）、y（λ）、z（λ）為CIE標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者的三刺激值；φ（λ）為顏色刺激函數(shù)，公式如下所示：
其中：P（λ）為照明光源的光譜分布；R（λ）為反射物體的光譜反射率；τ（λ）為透射物體的光譜反射率；k為歸一化系數(shù)，通常將光源Y值設(shè)定為100對(duì)k值進(jìn)行求解，由下列公式來(lái)定義：
該系統(tǒng)光譜三刺激值適用于垂直觀察，視場(chǎng)范圍為1°-4°。CIE1931XYZ色度系統(tǒng)如今得到廣泛應(yīng)用，其光譜三刺激值曲線(xiàn)如下圖所示。
但是，CIE1931XYZ 色度系統(tǒng)也存在如下缺點(diǎn)：假想 X，Y，Z三原色值與表示的顏色難以對(duì)應(yīng)；色度均勻性較差；CIE1931XYZ色度系統(tǒng)不能較好的直觀評(píng)價(jià)顏色信息。
（3）CIE1976L*a*b*顏色空間
為了進(jìn)一步對(duì)色度系統(tǒng)進(jìn)行完善，CIE于1976年建立了CIE1976L*a*b*顏色空間，其模型如上圖所示。
L*a*b*顏色空間獨(dú)立于設(shè)備，能夠解決在設(shè)備不同的情況下顏色呈現(xiàn)不一致的問(wèn)題，RGB、CMYK的所有顏色都包含在L*a*b*色域中，對(duì)顏色信息有較好的表達(dá)。CIE1976L*a*b*顏色空間與CIE1931XYZ色度系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)化公式如下所示：
其中：L*為明度，a*、b*為色品值；X，Y，Z為被測(cè)樣本的三刺激值：Xn，Yn，Zn，為標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)光源三刺激值，一般取默認(rèn)值95.047，100.000，108.883。
顏色光譜特征：
光源的光譜功率分布不僅對(duì)自身的光色屬性起著決定性作用，而且對(duì)被照物體呈現(xiàn)在人眼中的顏色分布起著重要作用。實(shí)驗(yàn)中具有代表性的光源包括 A 光源、B光源、C光源、D65光源等。照射光在非發(fā)光物體表面發(fā)生吸收、透射、反射現(xiàn)象，從而形成了物體的顏色，照射光能量分布與呈現(xiàn)的顏色密切相關(guān)，當(dāng)選用不同種類(lèi)的光源分別照射在被測(cè)物體表面，物體根據(jù)本身特性吸收部分光能，未被吸收的光能則被物體反射，因此，人眼接收到的物體顏色會(huì)隨著照射光的更換而發(fā)生改變。但是，不同的物體都有著屬于自身固有的吸收波段，無(wú)論光源做出何種改變，其光譜反射率信息曲線(xiàn)基本穩(wěn)定不變，反射率計(jì)算公式如下所示。
其中：R（λ）為反射率值；H（λ）為被測(cè)物體反射光強(qiáng)值；A（λ）為光源入射光強(qiáng)值；G（λ）為測(cè)量環(huán)境背景光強(qiáng)值。
顏色有哪些測(cè)量方法？
（1）目視法：它的測(cè)色原理是，色度觀察者用肉眼觀測(cè)，共同放置在特定照明條件下的待測(cè)樣品和按需求選擇的合適色卡，獲得待測(cè)色樣品的顏色參數(shù)。目視法的測(cè)色結(jié)果因人而異，在高精度的織物顏色測(cè)量中不適合使用目視法測(cè)色。目視法的測(cè)色原理是用人眼去觀測(cè)待測(cè)樣，目視法的發(fā)展中多是改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)燈箱。
（2）光電積分法：它通過(guò)色度探測(cè)器對(duì)顏色光譜能量進(jìn)行積分測(cè)量，將直接獲得目標(biāo)的三刺激值，它的測(cè)色原理如下圖所示。光電積分法的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)色速度快，能測(cè)出織物樣品間的色差。
（3）分光光度法：分光光度法與光電積分法的區(qū)別主要是它采用了光柵等分光元器件對(duì)光源進(jìn)行分光，通過(guò)探測(cè)器探測(cè)樣品空間的全部光譜能量分布的信息。分光光度法的測(cè)色原理如下圖所示，它主要采用的分光元件是光柵，通過(guò)光柵對(duì)光源進(jìn)行分光，然后用采集元件采集樣品的全部光譜信息。
分光光度法根據(jù)光譜信息采集方式，可以分為光電攝譜法和光譜掃描法。目前，使用分光光度法的測(cè)色儀器一般按大小分為臺(tái)式和便攜式兩種。臺(tái)式分光測(cè)色計(jì)多是采用光電攝譜法，測(cè)色準(zhǔn)確且快；為了使用方便，便攜式分光測(cè)色計(jì)的積分球比臺(tái)式的小，測(cè)色性能遜色于臺(tái)式的測(cè)色性能。