（An Introduction to Appearance Analysis）

编者按：
　　对消费者而言，产品的外观是最直接、最有说服力的产品信息，因而印刷商和印刷客户都极其看重印刷品的表面。印刷商和设计师日常面对的一个重要工作就是进行图像的色彩校正、匹配样张或使用分光光度计、密度计进行各种测试、色彩管理，这些都是熟悉的外观分析概念，此外还有主观上的直觉判断。
其实对一件产品的外观判断不可避免地包括各种主观和客户因素，因此，对产品的外观分析就可以从这些影响外观判断的因素入手，辅以合适的技术、仪器和测量方法进行分析。这也正是本文中Richard Harold要向大家介绍的内容。Harold在外观分析领域已有30年的研究经验，并曾为GATF服务了两年。Harold首先介绍了光和目标物之间的相互作用，这是观察者形成视觉效果的原因。接着Harold将会根据这种视觉原理，介绍用以分析外观属性的各种器材与原理。

正文：
　　物体的外观是很多复杂因素相互作用后产生的结果，包括照射在物体上的光的属性、物体的视觉特征、观察者的感观等。

　　如果一件产品要想实现预期的市场价值，那么外观则是该产品最重要的商业属性之一，它在很大程度上决定了该产品是否会被消费者接受。因为从心理学角度讲，产品外观总是与人们对其预期的质量相联系的。

　　正是因为产品外观直接影响着潜在消费者的购买行为，所以所有厂商都很关注自己产品的外观，包括颜色、光泽、形状、质地、透明度等视觉因素。厂商们明白，在产品其它性能、质量、价钱相同的情况下，消费者一定会选择外观最好的，产品的外观无疑是最直接、最有说明力的产品信息。

　　除了产品外观要具备视觉上的吸引力之外，印刷客户还要求同一产品不同批次的印刷效果应保持一致。因为如果一批产品的外观、包装与以前不同的话，很容易令消费者怀疑是次品或过期产品，所以说产品外观的一致性也是一个客户关注的问题。

　　同时，消费者在考虑产品寿命时，外包装的持久性也是一个重要的影响因素。虽然主观评断值得怀疑，但也有一些客观的评断标准，可以通过标准化的测试来检测其耐光性和稳定性，这些检测帮助消费者作出更明智的购买决策。

　　光和油墨、涂料、纸张、纤维、塑料、金属、陶瓷等不同物质的相互作用各有不同，这决定于很多物理因素。只要使用适当的仪器和操作方法，就可以去测量出各种不同物质的外观属性。

一、光与物体或物质的相互作用
　　光源发出的是可见光时，眼睛所看到物体的表象决定于物体对照射到自身上光的作用。这里说的物体既可以是印刷品，也可以是一张纸、一个苹果等任何物体或物质。

　　可见光的波长范围为380到770nm，不同的波长的光呈现不同的颜色，由于不同波长的光辐射的能量不同，一些波长的光比另一些看上去强度更大。所以人眼对总能量相同而波长不同的光反应不同，它表示为人眼的光度曲线，描述了每种波长的光或放射线的能量。

　　光既可以由白炽灯泡这样的加热到白热状态的物体发出，也可以由原子或份子激发，如电子炉的金属线圈加热至发红时发出的光。萤光是一个特例，是光从一个光谱区转向另一个光谙区时产生的。

　　一个纯粹的辐射源，叫做“黑体辐射体”，它可以作为辨别白热光源颜色的一个参考标准。光源的关联色温（CCT，correlate color temperature）就是黑体辐射体看上去与光源最接近时的温度。如一个典型的白炽灯的CCT大概是256K。

　　尽管物质的表象是由很多复杂的因素构成的，但是可以大致把这些因素区分为几何属性、色彩属性和特定的光的属性分别作分析。

　　光照射到物体上后，可能发生几种不同的反作用，这就产生了不同的视觉效果。如光在物体表面发生全反射时，物体看上去会很耀眼、明亮。而容竟发生怎样的反作用则决定于物质的属性，金属通常比其它物质全反射要后害，光滑的表面通常比粗糙的表面看上去要亮。

二、几何属性
　　和色彩不一样，物体表面的几何属性通常与其表面特征相联系，非常复杂，无法用一些简单的形状、排列概念来描述。所幸的是，如果只是针对一块相对平衡、均一的表面，是可以对其几何属性加以一定简化的。

　　首先，照射到物体上的光有的发生反射，有的发生透射，反射光从物体表面反射开来，这一物体在看到这一反射光的人眼中成为发光物。透射光就是光穿过物体，被物体以外人看到，反射光和透射光都可以进行进一步的划分，成为完全反射和漫反射，完会透射和漫透射，这样一划分就为分析反射光或透射光的几何属性奠定了基础。

　　对特定波长光线有选择性的吸收导致了人眼对颜色的知觉。当被吸收的光线占绝大多数时，颜色看上去也较弱。当所有波长的光线都被吸收时，人眼看到的是黑色。当所有波长的光线都被反射时，看到的是白色。

　　照射到物体上的光主要发生四种运动过程：完全反射、漫反射、完全透射或部分透射部分反射。对光线的这些物理变化可以用光度分光计和角度分光计来测量。
光度分光计曲线是在可见光谱范围内，按波长逐一对各种光的反射和透射进行测量。因此光谱曲线可以与各种颜色相联系，用来帮助辨别生成某一颜色的色素或染料部分。

　　角度分光计曲线描述的是在不同角度下，光线如何在物体表面发生反射，或穿过物体发生反射，这些情况关联到物体的几何属性。虽然光度分光计和角度分光计的测量结果都还无法对物体外表作出一个结论性的描述，但它们说明了在观察环境下光和物体是如何发生相互作用的。

三、色彩属性
　　颜色是与光波相联系的，尤其是光的波长。可见光是指从红外线直到光谱尽头之间挑，它们的波长范围为400到700nm。对这一范围内不同波长的光有选择性的吸收通常决定了物体的颜色。那些没有被物体吸收而发生反射或透射的光就能够被人眼看到。换一句话，黄色的物体吸收蓝光，红色的物体吸收绿光等等。

　　现实中，一个物本的颜色是通过光度分光曲线来测量和表示。在一个典型的分光光度曲线图中，白色、灰色和黑色的曲线几乎是笔直的水平线，分别位于曲线图的顶部、中部和底端。代表各种颜色的曲线在该色相应的光谱区处于最高点，而在其它波长的区域处于较低值。

四、色彩的心理因素
　　从心理学的角度讲，色彩是大脑的意识，产生于人眼光线接收器传送给大脑的信号。任何一种物体的颜色都是物体上的染料、色素或其它吸收性物质对照射其上的光发生作用的结果。虽然眼睛自身是无法完成波长分析的，但它可以综合三个色彩接收器（红、绿、蓝光）对光波的反应。所以不同人由于对色彩的敏感程度、熟练程度不同，色彩分析能力就会有很大差异。一个熟练的色彩分析人员可以根据光度分光曲线，来估计一份样品的印刷出来后的色彩效果，而一个非专业人员很难做到这一点。

五、观察者所看到的色彩属性
　　当一个艺术家考查一幅作品时，他所考虑的不是色彩光度分光曲线或人眼的红、绿、蓝接收器对色彩的反应，他在辨别颜色时，首先考虑的是颜色的色调，即它是红色、黄色、蓝色还是紫色这样一种色彩属性，简言之就是物体是什么颜色，这一属性在艺术、彩色技术和装饰业里通常用色相环来表示。

　　色彩的第二个属性是饱和度，某种颜色饱和度的大小决定于该色纯色调的外缘到灰轴的差距，比如说，一种淡色饱和度低，纯色饱和度高。

　　色彩的第三个属性联系到物体的发光强度（通常叫反光和透光能力）。这一属性的叫法很多，可以叫做亮度或光值。

　　所以说物体色彩有三种属性：色调（Hue）光值(lightness）和色度（chroma）。在色彩分析，尤其是比较色彩差异时，光值，色度和色调（LCH）是用得最多的名词。

六、发光体（光源）
　　光源同样会影响到人们对色彩的感知。在实际考查不同物体的色彩时，既可以先用自然日光也可以选择人造模拟日光。在自然日光中通常选择非直射日光（如从朝北的窗户中射入的日光，）也就是美术中通常所说的“北”光。然而自然日光有一个弊端，那就是不稳定性，不同季节、不同地点、不同时间的日光有很大差异。因此工业检测的发展趋势是使用模拟日光，它可以实现标准化，而且可以保证光谱质量的相对稳定性。

　　为了对不同的人造光源加以界定，国际照明协会CIE建立了一组标准发光体，它们的光谱特征类似于自然光源，而且可以在实验室中复制（CIE，1931年）：光源A代表的是典型的白炽灯光；光源B代表的是直射的日光；光源C代表的是整个天空中日光的平均值。

　　1963年，CIE组织又提出了系列光源，并在其后被接纳。D系列光源比B、C系列更全面、更准确地代表了日光，因为D系列的光谱属性涵盖了整个紫外线，可见光、近红外线波长（300-830nm）。

　　D系列光源通常根据它们的相关色温（CCT）的前两个数字来区分。如D65表示的是相关色温为6504K的平均日光，大多数行业在进行色彩测量和评估时都使用这一光源，只有印刷业例外，印刷业选用的的是D50光源，因为这一光源在整个可见光谱平衡性更好。举个例子，蜡烛发出的低温光主要是长波长（红和黄），用蜡烛作光源就很难判断蓝色和紫色。

　　最近几年，在视觉评估和色彩测定中关于紫外线的内容多了起来，这主要是由于商业应用的增加，集中于纸张、纤维和莹光剂，对这些物质进行合适的视觉评估和色彩测定，不光要控制可见光，还要考虑侵害他们的紫外线。

七、色彩测量比例/CIE标准观察仪

　　科学的色彩测量方法都是基于人眼的三个色彩反应机制上的。眼睛的光线接收器对不同波长光的反应各异，如果要模仿人眼的反应和机制来进行色彩测量，首先要给眼睛对各种波长的反应规定出一些数值。

　　对眼睛的三个色彩捕捉反应功能的标准描述叫做1931 CIE标准观察仪（也就是通常所说的2°观察仪）。这一国际标准目的是用来观测小型目标物，提供的视视角为1°到4°。

　　1960年，CIE组织又推出了一个10°的补充标准，其目的在于满足一些商业测量的需要，观测一些大视角范围内的大型目标物。10°观察仪建议用于视角大于4°的情况下，也就是从目标物的两个边缘到眼睛连线，两线的夹角大于4°时可以使用10°观察仪，这种情况在评估和测量绘画、塑料等制品时很常见。

八、对抗色（L，a,b型）/色彩比例
　　因为CIC尺度还无法对色彩的差异和关联提供一个统一的估量标准，所以科学家制定了叫做统一色彩比例的标准，其中绝大多数为对抗色比例（L,a，b型）。
最早提出彩色图像的对抗色原理的是Thomas Yong(1870年)，后来又有Hermann Von Helmholtz（1878年）和 Ewald Hering（1878年）。1930年这一原理经G.E Mueller得到了进一步提验，此后Mueller的原理被运用于各种使用率极高的技术当中。

　　对抗色原理就是假设，当眼睛观察物体时，在光波接收装置接收到彩色信号和视觉神经将这些信号传送给大脑的过程中，还存在一个中间的信号转换阶段。在这一阶段，假设对红色的反应与绿色比较产生“红到绿”信号。对绿色的反应与蓝色比较产生“黄到蓝”信号。这种对应很多，但都可以分别用a和b来表示。除了a与b表示的物理特性外，还有第三种特性“L”，表示光值是另一个非线性函数，如CIE Y值的平方根或立方根，表示的是光的反射或折射等。

　　对抗色系统的科学价值得到了实验结果的大力支持。如1966年加州大学PV实验室的Russel L.Pe Valois做过一个实验，在猴子的各个视觉神经纤维上连接了电极，结果辨别出的是L,a，b相关信号，而不是X、Y、Z关联信号。而在色彩技术中对对抗系统的广泛接收与运用也再次证明了它的科学价值。

　　最早的L，a、b比例是由Richard S.Hunter在1942到1958年间建立并修改的。在1958年到70年代这期间也提出过其它一些标准，但今天都已经很少使用了。

　　1976年，CIE组织吸纳了喂个L ，a，b型比例，即CIE1976 L°a°b°，通常简称为“CIELAB”比例，这一比例也是当前国内、国际推荐使用的标准。

九、色彩偏差尺度
　　在工业领域，视觉评估和色彩测定已成为一个很普通的行为，它可以确保产品减少视觉偏差，实现很好的统一性。因为客户总是希望自己无论什么购买的产品能够保持一致，那么产品外观在什么程度才算是合格呢，为此必须有一个确定的公差，既允许出现的色彩偏差尺度，如果产品外观偏差大于某一预定的尺度，顾客完全有理由不予接受。

　　对于这样的色彩公差可以有很多种确定方式，现在越来越通过的方式是基于CIELAB色彩比例建立的，通过光值、色度、色调差异计算公差的一个公式，叫做ECMC。这种CMC模式已经运用于几种不同的国内和ISD（国际标准组织）标准之中。

　　CMC公式正用于很多行业，包括塑料、印刷、造纸、油墨、食品工业等等，这些都还只是很小一部分。一般客户出现的△CMC值范围是0.4到2到4，不同行业，不同运用当中的要求不一样，也决定于产品性、应用途径及客户的要求和预期希望等因素。

　　目前，CIE协会正在考虑向公众发布一个新的完全色彩偏差公式，据说该公式较之以前的△E°CIEALB和△E CMC）有了重要的改进。

十、结论
　　以上介绍的目的在于阐明外观测量科技的基本原理。在印刷工业中，合理运用好这些原理可以帮助我们实现更好的色彩控制、提高质量。

　　与此同时，目前已经有很多相关厂商可以为我们提供支持，帮助将这些科技原理运用到实际的外观分析和控制中来。几个领先大学和器材生产厂商还专门开设了外观分析和色彩测定课程。从以下参考中可以得到更多的相关信息。

参考：
　　1．R.S.Hunter,R.W.Harold,《外观分析》第二版

[时间：2001-08-29  作者：必胜网  来源：必胜网]