《颜色开发培训讲义》6.终极问题：同色异谱
最后说一个属于颜色开发的终极问题——同色异谱。
有时候我们看两个物体的颜色，在某种场景下，比如上图左边的两个物体在室外太阳光底线看起来颜色的一样的，但是一旦我们拿到室内，如上图右边，在荧光灯管底线发现，其实这两个物体的颜色是相差非常大的。这就是同色异谱现象，同色异谱也叫做条件对色，顾名思义，这两个颜色只有符合一定观察条件下颜色才能相等，实际上这两个颜色并非完全一样。
在日常生活中我们也有类似的经历，在商场买了一套看起来颜色相同的深色衣服和裤子，但是穿着这套衣服走到室外在太阳光下却发现衣服和裤子颜色相差很大。
我们再看一个例子，下图色卡在D65光源下（左边）看起来颜色差异不是很大，但切换到CWF光源后（右边）发现色卡上下两个颜色有着明显差异。
我们从颜色感知三要素（光源、物体和观察者）分析，在CWF光源下，色卡都处于相同的光源下，观察者（都是我）不变，看到的颜色不一样，也就是物体的性质（光谱反射率曲线）不一样，之所以在D65光源底下颜色看起来一样，只不过这两个颜色在D65光源下的表现恰好相同或者接近。
所以同色异谱（条件等色）的根源在于两物体的光谱反射率曲线不同，也就是说有不同的颜色色粉配方。同色异谱中的“谱”指的就是光谱反射率曲线。如下图，就是上面两个颜色色卡的光谱反射率曲线，可以看到两者的差异是非常大的。也可以看到两个光谱反射率曲线的交叉点很多。
《颜色技术原理》中提到过史泰鲁斯 （stiles）和 维 泽 斯 基（ wyszecki）发现两个同色异谱的颜色的光谱反射曲线在可见光谱波段 （400~700nm） 内， 至少在三个不同波长上必须具有相同的反射率。也就是两者的光谱反射率曲线至少要有三个交叉点 。
所以说同色异谱的根源在于物体有不同的光谱反射率曲线，而不同的光谱反射率曲线的根源在于物体有不同的着色剂。所以我们在颜色开发的时候，从客户那里拿到的标板（色板或产品样板），要精确复制该颜色，除非一些不可抗的因素， 最快捷的办法就是从该颜色的光谱反射曲线开始着手分析所需要的着色剂。只要选择正确的着色剂，做成一样的光谱反射曲线，基本就不会出现同色异谱现象，尤其对于一些鲜艳的颜色更有效。
但是也会出现一些不可抗的因素：
着色剂品种数量繁多，各国各生产商不可能用同一种着色剂，很难找到一样的着色剂；
需要着色的材料的性能要求限制了着色剂的选择。
如果出现这些不可抗的因素，我们只能通过调整颜色配方，添加不同种类的着色剂，尽可能的缩小这种同色异谱的差异。这是颜色开发工程师能力的重要体现，一方面需要对现有的所有着色剂的性质要了解，另一方面需要丰富的同色异谱调配经验。
但是同色异谱的问题也有利也有弊：
弊：条件等色，两个有颜色样品在某一对色光源下显示的颜色效果相等，而在另一光源下则不相等。增加调色难度。
利：不一定要必须完全防止出现同色异谱现象，有时候我们还可以利用同色异谱现象，针对目标客户常用场所，及其照明条件，来实现条件等色，从而使用无毒的着色剂替换有毒的着色剂， 使用相对比较便宜的着色剂来替换相对比较贵的着色剂。
这里列举了一个比较理想化的例子。
有两个颜色样品：色样A和色样B。他们的光谱反射率曲线如下如：
色样A和色样B的光谱反射率曲线
来源：曹龙龙等《同色异谱现象的产生与控制》
我们分别在A标准光源灯和D65标准光源底下比较两者的颜色。通过之前的分享，我们知道A标准光源灯和D65标准光源的光谱功率分布曲线SPD如下图：
A标准光源灯和D65标准光源的光谱能量分布曲线
蓝线代表D65光源，红线代表A光源：
D65光源在小于560nm的波段的能量要比A光源强，可以想象到D65是一种偏蓝相的白光。
A光源在大于560nm波段的能量要比D65强，也可以想象A光源是一种偏红黄相的灯光。
（1）D65光源的能量主要集中在小于560nm的光谱中，D65光源发出的大于560nm的能量的光对颜色影响相对就小了。
我们观察色样A和色样B的光谱反射率曲线，在小于620nm的波段的反射率曲线重合部分较多，所以尽管在大于620nm波段相差较大，但由于该波段受到D65的影响很小。所以如果把色样A和色样B同时在D65光源底下比对颜色的话，两者的颜色比较接近。
所以我们就可以称色样A和色样B是同色异谱（虽然有不同的光谱反射率曲线，但在D65下却看到的是一样的颜色）。
（2）A光源的能量主要集中在红黄段，即在集中在大于600nm的光谱中，而发出的小于500nm的能量的光对颜色影响相对就小了。
我们观察色样A和色样B的光谱反射率曲线，色样A在大于620nm波段反射率较高，所以在A光源下反射出更多的红黄光。所以如果把色样A和色样B同时在A光源底下比对颜色的话，色样A的颜色更红黄。
所以我们也就可以称色样A和色样B是条件等色（两个有颜色样品在某一对色光源下显示的颜色效果相等，而在另一光源下则不相等的现象）。
（3）正如上面例子所示，运用D65光源A光源很好地判断出是否有条件等色的现象。
要判断两个样品是否是条件等色 ，一般应选择具有连续光谱的光源 ，且光源光色分别偏向可见光谱的两端，即偏红和偏蓝。
国家标准GB-T 15610-2008 同色异谱的目视评价方法（Method for visual evaluation of metamerism）中就规定，对同色异谱色的目视评价应采用标准光源 D65和标准光源 A 。
但是，我觉得如果仅仅使用标准D65光源和标准A光源来比对颜色是不够的，因为实际上还有很多常用很多常用的光源，我们都需要结合以下这些光源比对颜色：
CWF光源（F2） ：主要用于美国的商业与办公机构，色温 4 150K 。 CWF 是 Cool White Fluoresent 的缩写, 即冷白荧光灯。
TL84光源（F11）：（TL84中的8表示显色指数Ra80，4表示色温4000K）是 Philips( 飞利浦) 公司的特有产品 ，因广泛使用于英国 M arks &Spencer(玛莎百货 )而成为欧洲市场重要的商业对色光源。
U30/TL83光源 （F12）：（TL83中的8表示显色指数Ra 80，3表示色温3000K）全称Ultralume 3000 ，也是一种三基色荧光灯 ，色温为 3 000K 。在遍及全美的 Sears(西尔斯 )百货公司里 ,使用的就是由 Westinghouse(西屋电气 )公司制造的 U30灯管。
（1）橙色着色剂的使用场景
使用现有颜色库中的红、橙、黄调配红相黄或黄相红，主要有以下四种方法：
1. 【黄+橙】
2. 【红+橙】
3. 【红+黄】
4. 【红+黄+橙】
我这里只强调【黄+橙】和【红+黄】调出来的颜色，由于橙的存在会导致在CWF光源和D65光源的同色异谱现象。这个案例非常典型。
以下通过光源的光谱能量分布，及着色剂的光谱反射率曲线，定性分析为什么橙的作用至关重要。
（2）CWF光源
正如之前说的，如果仅仅使用标准D65光源和标准A光源来比对颜色是不够的，因为实际上还有很多常用很多常用的光源，CWF光源（Cool White Fluoresent）。下图是CWF光源的光谱能量分布曲线，以及CWF光源跟标准A光源和标准D65光源的对比：
橙线为CWF光源，红线为A光源，蓝线为D65光源
CWF光源有几个比较尖锐的峰，分别在405nm（紫光）、435nm（蓝光）、545nm（青光）和580nm（绿光）附近。所以我们可以把CWF光源想象成由三基色拼色出来的偏蓝相的冷白光。
那么红、橙、黄的着色剂在CWF光源和D65光源的表现怎样呢？
（3）CWF光源下的红、橙、黄
下图红色曲线，分别是常用的黄、橙、红着色剂的光谱反射率曲线，橙色曲线是CWF光源的光谱能量分布曲线。
特征分析：
黄在470nm左右开始上升，在580nm之后反射达到最高值；
橙在520nm左右开始上升，在580nm之后反射达到最高值；
红在570nm左右开始上升，在630nm之后反射达到最高值。
如果红、橙、黄在CWF光源底下，CWF光源的几个比较尖锐的峰（在405nm、435nm、545nm和580nm）对红、橙、黄着色剂的影响是不一样。
405nm（紫光）和435nm（蓝光）：由于红、橙、黄在该波段的光谱反射率曲线比较接近，所以影响不大。
545nm（青光）：只有黄对该波段有反射，而橙、红没有。所以黄会显示出偏青的颜色。
580nm（绿光）：黄、橙都对该波段有反射，而红没有。所以黄、橙会显示出偏绿的颜色。
所以在CWF光源底下，对红、橙、黄综合影响结果：
对红：影响不大；
对橙：偏绿相；
对黄：偏青绿相，但由于黄光跟蓝光（青光中是带有一点蓝光是）互为补色，颜色相消导致黄色偏暗不鲜艳。
（4）D65光源下的红、橙、黄
下图红色曲线，分别是黄、橙、红着色剂的光谱反射率曲线，橙色曲线是D65光源的光谱能量分布曲线。
由于红、橙、黄着色剂的特征波段处，D65光源的光谱能量分布几乎比较平均，所以D65光源对红、橙、黄影响不大，黄色还是那个黄色，橙色还是那个橙色，红色还是那个红色。所以说D65光源的显色指数Ra比较高（>90%），就是这个原因。
这也可以对比说明CWF光源下颜色失真程度比较高，显色指数Ra较低。
（5）总结
通过上面的分析，了解了红、橙、黄着色剂在D65和CWF光源下的不同特征之后，就可以分析使用【黄+橙】或【红+黄】这两个配方调出来的相同的颜色的同色异谱情况了。
【黄+橙】和【红+黄】的区别在于前者用橙来把黄色调成红相，后者直接用红来把黄调成红相。
这两个配方调出来的颜色如果在D65光源底下很接近，但一旦切换成CWF光源底下观察，【黄+橙】配方调出来的颜色，其中的橙显示不出红相，反而更绿了。而【红+黄】配方中的红在CWF光源底下影响不大。
相比之下，【黄+橙】和【红+黄】配方，如果在D65光源底下如果颜色接近，一旦切换到CWF光源底下观察，前者是偏绿的。
反过来也成立，【黄+橙】和【红+黄】配方，如果在CWF光源底下如果颜色接近，一旦切换到D65光源底下观察，前者是偏红的。
所以，相对来说D65光源来说，橙色着色剂在CWF光源下是偏绿的。
基于这种方法，可以推广分析其他着色剂的同色异谱问题。
参考阅读：
《颜色开发培训讲义》全篇终