作者:陳長春

[摘要]：

同色異譜是人類生產和生活中十分普遍的光學現象，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。

[關鍵詞]：

同色異譜、同色異譜現象、同色異譜指數、光源、色差、電腦配色系統

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發生了變化，表現出不同的顏色而顏色數據不再匹配，這種現象叫同色異譜現象。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象。

二．什么是同色異譜現象

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？

根據格拉斯曼定律，顏色的明度、色調和彩度三個屬性是人的視覺系統可以感知，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，而出現類似于同色異譜的現象。同色異譜色的應用很多，在印刷、油漆、涂料、印染，攝影、彩色電視等行業跟色、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是數碼打樣的應用場景。我們在數碼打樣時，由于打樣紙、墨不同于印刷用的紙、墨，所以多數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據和匹配的顏色效果，但是切換不同的光源，有可能出現顏色不一致的情況。

圖3 數碼打樣的同色異譜色

三．同色異譜指數

產生同色異譜現象是有前提條件的，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生變化，或者兩者都發生變化時，便破壞了原來的同色異譜性質，表現出不同的顏色而不再匹配，才可以稱為同色異譜現象。

對顏色的同色異譜程度評價方法一般采用同色異譜指數計算標準方法。這一標準方法為國家標準《同色異譜指數的測定改變照明體》(等效采用相應國際標準制定)所規定。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]。實際生產中可以根據不同需求采用不同的標準照明體進行評價。

同色異譜指數（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（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，可能會出現同色異譜現象, 差別越大，同色異譜現象就越明顯。

圖4為同色異譜指數的測量數據。在D50/2°條件下，ΔE*為0.74，這表明這兩個色樣的色差不大，大多數的應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則相對較大，比如在F2光源下同色異譜指數為3.08，顏色會有明顯差異。這是典型的一對同色異譜色。

圖4 同色異譜指數的測量數據

同色異譜指數越高，表明同色異譜現象會越明顯。那么在實際生產過程中，如何評價同色異譜指數是高還是低呢？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，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，不知如何調整才能達到要求。所以，如果要控制同色異譜指數，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為同色異譜指數較低的情況，從圖中數據可以看出，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 同色異譜指數較低情況

四．同色異譜如何解決

通過顏色測量技術，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象，特別是專色，往往代表品牌形象以及表征產品的識別度，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，因為人的顏色視覺系統只能分辨顏色的明度、色調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、配色技術的發展，使用電腦配色，使人們“看見”顏色光譜成為可能，從而可以預見顏色配方是否會出現同色異譜現象。

電腦配色系統也是應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；中間的色差數據圖顯示了在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，同色異譜指數達到1.4，說明在A光源下可能會產生同色異譜的現象；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．結語

同色異譜色現象是視覺評估的常見誤區之一，但計算機配色技術的發展，有助于使用不同色料、不同基材、不同工藝的各個行業實現色彩從設計到生產的一致成為可能。然而，我們需要借助相應的工具，盡量控制、避免同色異譜現象，盡量滿足客戶的顏色要求。

參考文獻

[1]豆丁網.淺談同色異譜現象及其應用 [EB/OL].[2020-02-10] www.docin.com/p-2306576575.html
[2]大中華印藝網.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