色差儀視場角 2° 或 10° 如何選擇？

在色彩管理領(lǐng)域，視場角（2°/10°）也稱為觀察者角度，在色差儀的應(yīng)用中有著重要意義。

三恩時色差儀

一、視場角的含義

（一）1931 標(biāo)準(zhǔn)觀察者（2° 視場角）

1927 年，科學(xué)家設(shè)計(jì)了一個測試裝置，讓觀察者在特定的紅、綠、藍(lán)光線中 “撥號”，調(diào)節(jié)光亮程度來匹配給定顏色，匹配時三種主要光源的數(shù)量即三刺激值。這個實(shí)驗(yàn)使用 2 度視場，意味著觀察者僅使用類似視網(wǎng)膜中心的小區(qū)域，這是對顏色最敏感的區(qū)域。當(dāng)時，分別由 John Guild 和 David Wright 進(jìn)行兩組獨(dú)立實(shí)驗(yàn)，Guild 用 7 個觀察者，Wright 用 10 個觀察者，之后對兩組結(jié)果進(jìn)行數(shù)學(xué)匯總。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)并非所有顏色都能用一組原色匹配，有時需在原色光中添加一種到測試顏色中，這就導(dǎo)致有陽性和陰性三刺激值的情況。為便于標(biāo)準(zhǔn)化使用數(shù)據(jù)，CIE 改變了標(biāo)準(zhǔn)三刺激曲線，使紅、綠、藍(lán)反應(yīng)都為正向，由此產(chǎn)生的 1931 年標(biāo)準(zhǔn)觀察者曲線成為普通觀察者的 “標(biāo)準(zhǔn)” 反應(yīng)曲線，其三個標(biāo)準(zhǔn)觀察者曲線（x - bar、y - bar、z - bar）與人眼的光譜靈敏度相對應(yīng)，在綠色范圍（550 納米）有最高靈敏度，這一標(biāo)準(zhǔn)至今仍是顏色測量和計(jì)算的基礎(chǔ)。

（二）1964 標(biāo)準(zhǔn)觀察者（10° 視場角）

后來發(fā)現(xiàn)，用 2 度觀察器計(jì)算的顏色值不總是與視覺評估相關(guān)，因?yàn)槎鄶?shù)視覺評估是在大于 2 度的視場范圍內(nèi)完成的。當(dāng)視場更廣闊時，特別是藍(lán)綠區(qū)域，會有細(xì)微差別。1964 年，CIE 定義了補(bǔ)充觀察者，基于 10 度視場的顏色匹配實(shí)驗(yàn)。更大視場的測試顯示標(biāo)準(zhǔn)觀察者的可重復(fù)性更好，如今 10 度觀察者廣泛用于色彩配方和質(zhì)量控制。視場角度是指 CIE 制定標(biāo)準(zhǔn)時樣品在觀察者眼睛中投影的夾角。

二、視場角 2° 和 10° 的建立過程

（一）2° 視場角的建立

1927 年，物理學(xué)家約翰?吉爾德和大衛(wèi)?賴特收集受試者進(jìn)行色彩匹配實(shí)驗(yàn)，確定普通人對顏色的感知。他們繪制了人眼在 2 度視場下感知光譜顏色的值，類似從一臂距離看一個人的拇指指甲（或從 50 厘米距離看一個 1.7 厘米的圓圈），其曲線（x、y、z）代表光的三原色之一，被稱為 2 度標(biāo)準(zhǔn)觀察者，CIE 于 1931 年將其作為數(shù)學(xué)函數(shù)發(fā)布，用于顏色量化和標(biāo)準(zhǔn)化評估。

視場2°示意圖

（二）10° 視場角的建立

20 世紀(jì) 60 年代，人們意識到人眼視野比之前認(rèn)為的更寬，之前用 2 度標(biāo)準(zhǔn)觀察者函數(shù)計(jì)算的數(shù)字顏色值與人眼視覺評估不完全吻合。于是再次進(jìn)行配色實(shí)驗(yàn)，將視場改為 10 度（類似從一臂距離看自己的手掌，或從 50 厘米距離看一個 8.8 厘米的圓圈），該功能與 2 度視場實(shí)驗(yàn)有細(xì)微差別，1964 年作為 10 度補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)觀察者發(fā)布。

視場10°示意圖

三、視場角 2° 和 10° 的區(qū)分方法

物體的大小會對人眼對顏色的識別產(chǎn)生影響，視角是一種張角，它是通過被觀察對象的大小對人眼形成的。與人眼距離一定的物體，若物體的面積較大，則眼睛形成的張角也較大，物體在視網(wǎng)膜上的像就大，反之像就小。但是，我們用眼睛直接對紡織品的顏色進(jìn)行評價時，通常觀察的距離（約33cm）是固定的，此時視角的大小由試樣的大小決定。顏色是由人眼的視覺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)所決定的，視角的大小對顏色視覺也有重要的影響，在觀看距離為 50 厘米時，2° 視場是一個 1.7 厘米的圓，而 10° 視場則是 8.8 厘米的圓。

人眼在觀察近處和遠(yuǎn)處物體時的視角

當(dāng)視場角為2°時，物體的像恰好落在視網(wǎng)膜的中心椎體細(xì)胞最密集的區(qū)域。如下圖所示，觀察者的不同視場角，觀察遠(yuǎn)處和近處物體時，人眼不同功能細(xì)胞起到相對應(yīng)的作用，在視網(wǎng)膜上得以成像。

觀察者角度2° 和 10° 在視網(wǎng)膜上得以成像

四、視場角 2° 和 10° 在行業(yè)中的選擇

（一）10° 視場角

1964 年的 10 度補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)觀測器更能代表人眼對色彩的感知。根據(jù) CIE 建議，視場角度 10° 在色差儀中更為通用，適用于制定和評估各類樣品的顏色。

（二）2° 視場角

視場角度 2° 通常用于質(zhì)量控制和其他顏色評估程序，特別是食品行業(yè)。

在選擇色差儀視場角時，需要根據(jù)具體的行業(yè)需求和評估目的來決定，了解 2° 和 10° 視場角的含義和特點(diǎn)有助于更準(zhǔn)確地進(jìn)行色彩管理。