顏色數(shù)字化的理論發(fā)展和行業(yè)應(yīng)用

梁鐸強(qiáng) 劉芳遠(yuǎn)

摘? ?要：本文總結(jié)了顏色數(shù)字化的理論發(fā)展和行業(yè)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：顏色;數(shù)字化;理論發(fā)展

一、色彩數(shù)字化簡(jiǎn)介

顏色是光線通過(guò)眼睛、大腦和我們的生活體驗(yàn)產(chǎn)生的視覺(jué)效果。我們用肉眼看到的光是由波長(zhǎng)范圍窄的電磁波產(chǎn)生的，不同波長(zhǎng)的電磁波以不同的顏色出現(xiàn)。

二、色彩數(shù)字化的理論發(fā)展

從理論上講，以西方牛頓光學(xué)顏色為基礎(chǔ)的顏色體系和以蒙塞爾顏色為代表的顏色理論體系可分為以下幾個(gè)階段。

1.從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的轉(zhuǎn)變

在牛頓之前，人們對(duì)顏色的認(rèn)識(shí)主要是感性的。例如，柏拉圖和亞里士多德的哲學(xué)著作中就有關(guān)于顏色的討論。色彩感知已經(jīng)從感性認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)向理性分析，光學(xué)實(shí)驗(yàn)在100年后的牛頓、英國(guó)物理學(xué)家托馬斯。楊基于紅、黃、藍(lán)（rgb光學(xué)三色理論）創(chuàng)建，他相信人類視網(wǎng)膜在受到光照射后，三種顏色的共振粒子發(fā)生共振，并且當(dāng)相應(yīng)的共振值被傳送到大腦中樞，人們感受到顏色并形成一個(gè)顏色視覺(jué)系統(tǒng)。

2.國(guó)際照明和CIE顏色系統(tǒng)委員會(huì)

自然界的顏色可以歸納為兩類：由發(fā)射光引起的光顏色和由反射光引起的顏色。為了適應(yīng)20大批量和標(biāo)準(zhǔn)化要求的世紀(jì)工業(yè)生產(chǎn)，1931、國(guó)際照明委員會(huì)（簡(jiǎn)稱CIE）在劍橋召開(kāi)CIE第八會(huì)議，建立了CIE 1931—XYZ系統(tǒng)，奠定了現(xiàn)代色度學(xué)的基礎(chǔ)。CIE標(biāo)準(zhǔn)后來(lái)被用在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)上。

3.計(jì)算機(jī)色彩的興起

數(shù)字色彩系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)色彩理論和相關(guān)的色彩模型，如Lab、RGB、CMY（CMYK）和HSB。計(jì)算機(jī)色彩的成像原理及其內(nèi)部色彩的物理性質(zhì)決定了它是一種光學(xué)色彩，它明顯不同于傳統(tǒng)的混色系統(tǒng)和顯色系統(tǒng)，同時(shí)具有不同程度的聯(lián)系。

三、色彩數(shù)字化的工業(yè)應(yīng)用

1.印染業(yè)

色彩數(shù)字化管理技術(shù)是數(shù)字信息技術(shù)與色彩科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物，計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)色配色是現(xiàn)代紡織印染行業(yè)色彩數(shù)字化管理的基礎(chǔ)技術(shù)。彩色數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展必將給我國(guó)傳統(tǒng)的紡織印染行業(yè)帶來(lái)新的動(dòng)力和活力。

紡織印染行業(yè)傳統(tǒng)的色彩交互方式極大地制約了行業(yè)的發(fā)展。為了解決這一問(wèn)題，提出了顏色遠(yuǎn)程傳輸?shù)母拍?，討論了如何?shí)現(xiàn)顏色的遠(yuǎn)程傳輸，包括顏色數(shù)字化、顏色傳輸算法等。

2.化學(xué)分析

基于數(shù)字顏色分析的化學(xué)光譜傳感分析方法在個(gè)人醫(yī)療領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，由于人眼對(duì)顏色感知的非線性響應(yīng)，光譜差異小的樣品無(wú)法有效區(qū)分顏色。盡管顏色可以用數(shù)字表示，但顏色始終是一種重建的主觀感覺(jué)，而不是一種客觀測(cè)量的物理參數(shù)。這使得通過(guò)照明工程來(lái)操縱非照明器的顏色成為可能。在當(dāng)今窄帶光源成本低且容易獲得的情況下，這種靈活控制照明光源的策略可以在許多生物傳感應(yīng)用中取代光譜測(cè)量方法。

3.牙科護(hù)理

準(zhǔn)確的色彩修復(fù)，滿足人們的審美要求是每個(gè)牙醫(yī)追求的目標(biāo)，而牙齒色度學(xué)也是修復(fù)治療中最具挑戰(zhàn)性的部分。由于視覺(jué)比色在實(shí)際過(guò)程中明顯受到環(huán)境和主觀因素的影響，僅使用傳統(tǒng)的比色板已不能滿足需要。而目前的牙齒顏色測(cè)量方法主要分為兩類：視覺(jué)比色法和儀器比色法。由于視覺(jué)比色受光源、環(huán)境、辨色能力等諸多因素的影響，因此在比色結(jié)果中往往會(huì)出現(xiàn)一定的誤差。目前，計(jì)算機(jī)測(cè)色儀對(duì)儀器的測(cè)色更新很快，功能也越來(lái)越完善，但也存在一定的局限性。

4.印刷業(yè)、油墨、油漆

色彩的科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化應(yīng)用和管理已進(jìn)入各個(gè)行業(yè)。鋼筆行業(yè)，尤其是與顏色密切相關(guān)的鋼筆墨水，應(yīng)該跟上這一發(fā)展趨勢(shì)。國(guó)外公司掌握色彩材料、色彩呈現(xiàn)和控制的核心技術(shù)，注重油墨產(chǎn)品色彩的系統(tǒng)化和標(biāo)準(zhǔn)化，注重與用戶行業(yè)的對(duì)接，有針對(duì)性地開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，引領(lǐng)色彩潮流。

5.電子顯示技術(shù)、液晶顯示器

在CAD中，顏色定義為0～256，其中256表示圖層顏色，0表示“ByBlock”顏色，1～255表示“紅色、黃色、綠色、青色、藍(lán)色、洋紅、白色等”，可以在[索引顏色]中查詢此顏色。

6.產(chǎn)品質(zhì)量分類

利用CIE實(shí)驗(yàn)室顏色空間技術(shù)，對(duì)蒙坦蠟的顏色質(zhì)量進(jìn)行了數(shù)字表征。在檢查識(shí)別工具準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上，確定了顏色參數(shù)及其相關(guān)影響的權(quán)重排序，并初步建立了評(píng)價(jià)蒙旦蠟質(zhì)量的方法。擬合函數(shù)模型y=0.9*L的優(yōu)缺點(diǎn)-│0.02*a│-│0.08*b│ ， 由高和低結(jié)果值表示的質(zhì)量級(jí)別完全符合人類視覺(jué)感知的趨勢(shì)。

在HSV顏色空間中，獲取車牌圖像的顏色矩特征，實(shí)現(xiàn)車牌圖像特征的數(shù)字化。結(jié)果表明：利用一定的離散矩對(duì)整體顏色分布特征參數(shù)進(jìn)行彩色圖像板材分類是可行的。

利用分光光度計(jì)獲取不同堿的大黃粉的顏色特征信息，并通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析探討了基于比色法原理快速鑒別大黃堿的可行性。

7.醫(yī)學(xué)

紅斑是一種常見(jiàn)病和多發(fā)病，其病理過(guò)程常伴有皮膚顏色的改變。長(zhǎng)期以來(lái)，傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)診斷方法容易受到外部環(huán)境和醫(yī)生主觀因素的影響，難以實(shí)現(xiàn)客觀診斷。因此，有必要研究紅斑的顏色特征，以建立一套能夠客觀記錄和定量分析紅斑的診斷方法。數(shù)字測(cè)量方法是紅斑無(wú)創(chuàng)檢測(cè)技術(shù)中的一種重要方法，它利用數(shù)字成像技術(shù)和圖像處理技術(shù)來(lái)研究病變部位的膚色。

隨著中醫(yī)藥國(guó)際化的發(fā)展和全球數(shù)字信息的發(fā)展，中醫(yī)藥數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化的研究已提上日程。在復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)（CAS）理論的指導(dǎo)下，在科學(xué)利用中醫(yī)研究成果的基礎(chǔ)上，運(yùn)用色度學(xué)和模糊數(shù)學(xué)的方法，對(duì)復(fù)雜舌色系統(tǒng)的顏色特征進(jìn)行數(shù)字分析，并建立了自動(dòng)舌色識(shí)別系統(tǒng)。

三、 結(jié)語(yǔ)

1.色彩數(shù)字化是一種趨勢(shì)，與色彩相關(guān)的行業(yè)需要加強(qiáng)這方面的教學(xué);

2.在當(dāng)代設(shè)計(jì)作品中，平面設(shè)計(jì)、動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)等都使用計(jì)算機(jī)作為色彩制作的主流工具。利用數(shù)字技術(shù)生產(chǎn)色彩正在成為色彩應(yīng)用的主流，色彩設(shè)計(jì)正在經(jīng)歷一場(chǎng)前所未有的數(shù)字革命。

參考文獻(xiàn)：

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