不同观察者锥细胞响应的同色异谱性能差异测试分析

为了研究不同年龄色觉正常观察者在不同观察条件下的锥细胞光谱响应差异,在CIELAB颜色空间选择了均匀分布的9个不同色调的颜色,组织27~35名观察者开展了两种不同光源照度和两种不同观察视场的四种观察条件下,基于显示色-打印色的颜色匹配实验。通过配色实验采集到不同观察者匹配颜色的光谱数据,与9个目标色的光谱数据计算、比较,以匹配的9个颜色最小平均CIEDE2000色差值出现的概率大小作为评价标准,检验CIE1931,CIE1964,CIE2006,Sarkar（S1~S8）共11种颜色匹配函数的表现,研究不同观察者锥细胞响应的同色异谱性。结果表明在四种不同实验条件下,表现最好的配色函数依次是CIE2006,S6,表现最差的是S1和S2。不同观察者的锥细胞响应同色异谱性差异较大,年龄因素对观察者的锥细胞响应的影响也较为明显。z^-（λ）通道的光谱响应差异是造成不同观察者存在同色异谱现象的主要原因,大多数观察者的差异性主要集中在z^-（λ）通道的峰值波长响应,峰值波长的位移对颜色匹配的结果影响不大。实验结果可为进一步划分不同观察者的颜色匹配函数,研究不同观察者的同色异谱性提供数据支持和理论依据。

基于不同显示设备的观察者同色异谱差异研究

为了研究显示设备的原色光谱对色觉正常观察者的颜色分辨差异影响,选择了5台红绿蓝三原色光谱能量分布不同的显示设备,基于国际照明委员会推荐的5个颜色中心,组织了30名年龄分布在20～27岁的色觉正常观察者基于5台显示设备开展颜色匹配实验。同时用108个颜色匹配函数对颜色匹配过程进行了模拟计算,将计算结果与颜色匹配实验结果进行比较,并用同色异谱指标量化不同显示设备对观察者差异性的影响,发现模拟计算结果与颜色匹配实验结果具有较好的一致性。基于实验选取的4台待匹配设备与目标设备进行颜色匹配实验,采集到285个CIELAB色差数据,同色异谱指标的最大值为9.59,最小值为3.89。显示设备的原色光谱对观察者同色异谱的影响较大,红色受设备的影响低于黄色和蓝色。

用聚类分析的方法分类观察者颜色匹配函数

色觉正常的观察者,尤其是不同年龄段的观察者,颜色分辨能力具有较大的差异。为了分类色觉正常观察者的锥细胞光谱响应,补充现有CIE1931,CIE1964和CIE2006颜色匹配函数,基于Stiles&Burch数据集的47个观察者函数(10°视场)和CIE2006代入20~80岁(10°视场)观察者不同年龄产生的61个函数(共108个颜色匹配函数),用聚类分析方法中的k-medoids算法,计算距离选用欧氏距离的平方,将108个颜色匹配函数在(λ),(λ),(λ)三个通道分别聚为5类,共产生了5×5×5=125个类别。将108个颜色匹配函数作为108个“个体观察者”,在iPad显示设备上呈现CIE推荐的17个颜色,用108个颜色匹配函数和125个类别颜色匹配函数比较,计算17个颜色的CIEDE2000色差平均值,以最小色差值作为评价标准,从125个类别中挑选出10个分类观察者颜色匹配函数表征观察者锥细胞光谱响应。108名“观察者”中有77.8%的观察者属于这10个分类。在iPad显示设备上显示CIE推荐的5个颜色(灰、红、黄、绿、蓝色),组织30名(20~25岁)年轻观察者和17名(61~74岁)老年观察者,在Quato专业显示器上依次匹配5个目标色,共采集到158组,即790个(=158组×5个色中心)颜色匹配实验数据。为将这158组数据(视为158名“观察者”)进行分类,分别将10个分类颜色匹配函数代入计算,以计算得到5个颜色CIEDE2000色差平均值最小的颜色匹配函数,作为158名观察者相对应的分类,在10个分类观察者函数中优选出8个颜色匹配函数BIGC-1,BIGC-2,…,BIGC-8。进一步地,用优化建立的分类颜色匹配函数检验课题组前期基于近同色异谱色样对开展的目视色差比较实验,结果发现BIGC-3适用于年轻观察者,BIGC-5适用于老年观察者,同时计算得到的STRESS值也较其他颜色匹配函数的结果有所降低。

色觉正常观察者辨色差异影响研究

为了比较色觉正常观察者的辨色差异受观察条件的影响程度，选择了不同照明光源和不同原色的显示设备，基于显示色和打印色，设计了4种不同观察条件的颜色匹配实验。利用Stiles＆Burch的47个颜色匹配函数（CMFs）模拟个体观察者，对颜色匹配过程进行了模拟计算；同时，组织27～36名色觉正常观察者进行了颜色匹配实验。用观察者的离均色差，同色异谱大小和同色异谱变化三个指标来量化不同观察者的辨色差异性。结果表明，不同观察条件下，模拟计算结果中观察者的辨色差异受显示设备原色光谱和照明光源光谱影响较大，在匹配中性灰颜色时尤其明显。而颜色匹配实验结果中，外界因素的影响并不明显，这表明观察者的辨色差异不仅取决于观察者个体颜色匹配函数差异（观察者的同色异谱性），还取决于观察者的视觉机理响应、颜色分辨能力等。