色度学：色彩和光线测量科学

什么是色彩？有趣的是，从某种意义上来说，色彩实际上是不存在的。真正存在的是光子在空间中移动所产生的电磁能量。这些光子可以通过其能量级或波长来描述。

光子的能量（其携带的电磁能量）与其波长（两个波峰之间的距离）成反比。波长以距离为单位；波长较短的伽马射线和X射线的波峰间距离可能只有数纳米（nm），而无线电波的波峰间距离可能会超过1米。

我们查看电磁能的整个光谱就会发现，在频谱左侧的“顶端”有能量非常高的高频、短波长伽马射线，在频谱右侧的“底端”则有能量非常低的低频、长波长无线电波。频率是指每秒钟穿过空间中指定点的光波数量；高频与高能量相关联。

电磁频谱示意图，从高能量、高频、短波长的伽马射线，到低能量、低频、长波长的无线电波。

在这个频谱中，人类视觉系统可以对其中一小部分波长作出反应，我们称之为“可见光”。人类感知这些波长的独特方式是基于我们视觉系统的反应，这种独特方式提供了人类大脑所理解的“色彩”。

可见光谱（人眼可以感知的波长范围）只是电磁频谱的一小部分，波长大约在380 nm至700nm之间。

色度学（即色彩测量科学）描述了人眼对不同波长的反应，并将色彩（即色度）作为一个数据点进行采集。此外，我们的眼睛还感知光源的相对亮度，以亮度为单位来衡量。从LED灯泡到大屏幕电视，亮度和色度数据可用于指导当今许多发光设备以人为本的设计和评估。产品开发人员可以调整设备规格和性能参数，以激发人眼作出最佳响应。换句话说，他们可以使用科学的测量数据来定义用户对设备的视觉体验。

色度测量学将标准原理、公式和函数结合在一起，以创建通用的色彩语言。一种能够从光线中提取客观且可重复数值的设备可用于执行基于色彩的自动化光学测量和视觉质量检测，从而确保产品的设计和制造符合精确的视觉性能规格。

这种设备称为色度计，其采用科学级滤光片，并进行了标定，以确保基于色度测量学原理进行测量。色度计使制造商能够从用户实际观看和体验的角度精确地评估显示器、发光组件和光源的视觉质量。

瑞淀的ProMetric® I 成像色度计可以测量光线（亮度）和色彩（色度）的精确值，从而使制造商能够确保设备实现预期的性能。

如需了解更多有关如何研究和量化人类对色彩视觉感知的信息，请观看近期由Photonics Media主办的网络研讨会（免费注册），该活动是2021年度光子学光谱（Photonics Spectra） 大会的一部分。在该网络研讨会上，瑞淀探讨了色度测量学的基本原理，并介绍了如何将其应用于当今照明和显示器设备的质量控制。所涵盖的主题包括：

• 人类对“色彩”和光谱功率分布（SPD）的视觉感知
• CIE色彩空间的发展以及如何使用CIE函数和公式将色彩量化为色度值
• 科学仪器如何将这些原理应用于自动化色度测量和视觉检测