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我們知道肉眼可能可以感覺到色彩的千變?nèi)f化但是不能真正分辨出這些變得的由來，更不可能通過肉眼來分析光和顏色的組成，所以分光測色儀的研發(fā)填補(bǔ)這一缺陷，這種儀器可以完美正確的分析出顏色變幻和組成。
一物體把來自光源的光吸收掉一部分，并反射出其余的光。這部分反射光進(jìn)入人眼，由此而產(chǎn)生的對視網(wǎng)膜的刺激由腦辨認(rèn)為物體的顏色。每個物體以不等的量吸收和反射光譜不同區(qū)段的光，這種吸收比和反射比上的差別就使不同的物體有了不同的顏色。
如果我們測量一個蘋果，我們得到如圖1a所示的光譜曲線圖。在曲線圖上我們可以看到在紅色波長區(qū)內(nèi)反射比（反射光的量）高，但是在其他波長區(qū)反射比（反射光的量）低。圖1b表示蘋果反射橙色和紅色波長區(qū)的光，同時吸收綠、藍(lán)、靛藍(lán)、紫色波長區(qū)的光。因此，用分光測色儀進(jìn)行測量，并把結(jié)果顯示在光譜曲線上，我們就能看到蘋果顏色的性質(zhì)。
分光測色儀的每一個復(fù)合式敏感器在可見光波長范圍內(nèi)嚴(yán)格規(guī)定的波長區(qū)內(nèi)測量光。由于這一點，分光測色儀可以測量人眼主要不到的色素之間的差別。
圖1a：蘋果額光譜反射比曲線圖
圖1b：
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如果我們測量一個檸檬，我們可以得到如圖2a所以的光譜曲線圖。在該圖上我們可以看到，在紅色和黃色波長區(qū)內(nèi)反射比（反射光的量）高，但是在靛藍(lán)和紫色波長區(qū)內(nèi)反射比（反射光的量）低。圖2b表示檸檬反射綠、黃河紅色波長區(qū)的光，同時吸收靛藍(lán)和紫色波長區(qū)的光。這就是檸檬顏色的性質(zhì)。如此高的準(zhǔn)確性，人眼或甚至一些精度不高的色差儀是無法達(dá)到的，而只有分光測色儀才能做到。
圖2a：檸檬的光譜反射比曲線圖
圖2b
三刺激法和分光光譜分析法的區(qū)別
我們討論了色譜的顏色（紅、橙、黃、綠......）。對這些顏色中的紅、綠、藍(lán)色通常被看作光的三原色。這是因為人眼就有三種視網(wǎng)膜錐狀細(xì)胞（色敏感器），它們對這些三原色很敏感從而使我們看顏色。圖3表示根據(jù)CIE 1931標(biāo)準(zhǔn)觀察者定義畫出的，與人眼相符的光譜靈敏度曲線，這些別成為配色函數(shù)，?x（λ）在紅波長區(qū)具有高靈敏度；?y(λ)在藍(lán)波長區(qū)有高靈敏度。我們所看到的顏色，是我們從某物體所收到的光線中?x（λ）、?y（λ）和?z（λ）不同成分（色刺激）的合成物。
圖3：與人眼相符的光譜靈敏度曲線（CIE 1931標(biāo)準(zhǔn)觀察者配色函數(shù)）
在圖4b中所示，三刺激法利用三個經(jīng)過過濾的敏感器使具有與人眼相同的?x（λ）、?y（λ）、?z（λ）靈敏度來測量物體的反射光，從而直接測量三次激值X、Y和Z。另外圖中，分光光譜分析法利用復(fù)合敏感器來測量物體反射比。于是分光測色儀的微計算機(jī)根據(jù)光譜反射比數(shù)據(jù)通過積分來計算三次激值。對例中所用的蘋果，三次激值為X=21.21，Y=13.37，Z=9.32，這些三次激值于是可用來計算其他色空間如Yxy或L*a*b*中的值。
圖4 人眼與儀器測量法
圖5表示三次激值X，Y和Z是如何確定的。由試樣（蘋果）反射出來的具有光譜分布特性A的光，射到就有光譜靈敏度特性為B的敏感器上，敏感器的過濾器就輸出三次激值（X，Y和Z）C。因此C=A×B 。在為C的三個波長區(qū)中的結(jié)果表示為C-1；?x（λ），C-2：?y（λ）和C-3：?z（λ）。三次激值等于三個曲線圖中的陰影區(qū)的積分。
圖5 ：在顏色測量中三次激值的確定
