孟賽爾顔色體系——孟塞爾新标系統

最初的孟塞爾系統經過一段時間使用後，發現它的顔色樣卡在編排上不完全符合視覺上等距的原則，1937年美國光學協會色度學委員會成立瞭一個專門研究孟塞爾系統的分會，經過瞭6年實驗研究
，進行光譜光度測定、觀察、判斷近幾百萬人次
，於1943年制定出《孟塞爾新标系統》。

重新編排並(bìng)增補瞭(le)圖冊中的色卡，使修正後的色卡在編排上更接近視覺上等距的原則，且對每一張色卡都可給出相應的CIE 1931标準色度系統的色品坐标。這個新标系統的顔色樣卡代表在 CIE 标準光源C照明下可制出的所有表面色（非熒光材料）。新标系統的明度值及色調、彩度均建立在大量實驗的基礎上。

（1）明度值

孟塞爾新标系統的明度值等級是通過視覺實驗得到。方法有二：①讓實驗觀察者在一系列明度不同的中性灰色及黑、白樣卡中選出一塊樣卡，要求其正好在視覺上居於(yú)黑
、白系列的正中間，即選一塊灰色樣卡将黑白系列二等分；然後再在黑與灰卡和白與灰卡的正中間各選一個灰卡，即在視覺上将白、黑系列分出四個相等的距離，如此繼續等分下去，就得到一個由黑到白多等級的均勻灰度系列。②從黑卡開始，選出一塊在明度上怡可覺察出區别的灰卡，以此灰卡爲基礎，再挑選出剛可看出明亮不同的第二塊灰卡，如此一直挑選至白卡爲止。用這兩種方法将明度值分爲11個等級，並(bìng)用光譜光度法測出各明度等級樣卡的亮度因數Y，發現明度值V與Y值之間的關系是非線性的，可用多項式表示

 該式觀察條件爲中灰色（Y=20%）背景。V=10代表理想漫射體的明度值。由於(yú)實際測(cè)量的Y值都是以氧化鎂爲标準進行測(cè)量，規定氧化鎂的亮度因數爲100%，而實際氧化鎂的反射比隻爲97.5%左右，因此出現V=10時，Y=102.57%的情況。

由於(yú)過於(yú)繁雜，以上模型不便應用，1964年CIE採(cǎi)用威澤斯基的立方根模型代替，即其中，W*是 CIE 1964均勻顔色空間的明度指數。W*/10在亮度因數Y從1~100 範圍内與前述五次多項式的V值很一緻，即

 W*=10V。1976年CIE 修改立方根模型爲(wèi)

其中，*是CIE 1976均勻顔色空間(jiān)的米制明度，Y爲理想漫射體的亮度因數(shù)，Yo=100。

（2）色調和彩度

在新孟塞爾顔色系統中，明度值相同的樣卡處(chù)在顔色立體的同一平面上，它們之間隻有色調和彩度的差異。以中央軸上的灰色樣卡作爲參(cān)照标準，在各種色調的樣卡中挑出具有同一彩度等級的各種顔色卡片（例如/6），排列成一個恒定彩度圈，其色調在視覺上仍然不是等距的。爲此，在同一彩度等級的色卡圈上，選出少量具有視覺上相等差距的不同色相，譬如五個主要色調紅（R）、黃（Y）、綠（G）、藍（B）、紫（P），将它們保留在圈上
，然後再在這一圈上評定出各主要色調之間的中間色調，得出10個視覺上等距的色調，以此繼續下去直到得出視覺上等距的各種色調
。再根據這些色調，将此明度值平面上的各種色卡分成組
，使每組内的各色卡都有相同的色調。

在每組色卡中選定某一色卡，将其離中央灰色的彩度差作爲标準，評定出彩度大於(yú)（或小於(yú)）這個差别一倍、兩倍和更大倍數的色卡，直到将同一色調(diào)的色卡都排列進去爲止。這樣就以視覺上等距的原則，将同明度值的色卡按色調(diào)和彩度排列起來。同樣對不同明度等級的其它色卡也按此法排列，得到不同明度值的色卡按色調(diào)和彩度排列圖。

将各色卡通過光譜光度測(cè)量，測(cè)出它們的光譜反射特性曲線，進一步計算在C光源照明下 CIE 标準色度系統的Y，x，y值。将這些數值标志在 CIE 色品圖上，每張色卡在CIE色品圖上有一個固定的位置。對應於(yú)一個明度值的各種色卡可在一張色品圖上表示出來，從明度值爲1至9可繪制出九張色品圖。在一張色品圖上，相同彩度的色卡在色品圖上的位置連成的軌迹圈稱爲恒定彩度圈，相同色調的色卡在色品圖上的位置連成的軌迹稱爲恒定色調軌迹。圖給出表面色在 CIE1931年色品圖上的恒定色調軌迹和恒定彩度軌迹圈（注意不是同心圓，說明CIE色品圖不是視覺上等距的顔色系統）。

由實驗繪制出的孟塞爾色卡的 CIE 色品圖上的恒定色調(diào)和恒定彩度軌迹曲線，經過調(diào)整，使色卡的軌迹更接近於(yú)平滑曲線，得到某一明度值的恒定色調(diào)和恒定彩度軌迹的色品圖。孟塞爾标号與 CIE 标準色度系統的色品坐标及丫值的對應關系表見附表4-1，表中的xy，Y值是對應在 CIE 的C光源照明下孟塞爾色卡的值。

分析對比不同明度值的色品圖可以看出，在中等明度值4/-6/時（亮度因數Y=12~30%），有産生最大飽(bǎo)和度表面色的可能性，而在明度值9/時（亮度因數Y=79%），不可能有非常飽(bǎo)和的表面色，特别是藍、紫、紅部分更是如此。從明度值5/到1/随著(zhe)明度值的降低，每一恒定彩度軌迹圈急劇增大，意味著(zhe)人眼分辨飽(bǎo)和度的能力随明度的降低而降低。明度值1/或2/時，色品圖黃、綠部分隻剩下很少幾個恒定彩度軌迹圈，表明在低明度時，黃、綠色也不可能有很大的飽(bǎo)和度。同時低明度的表面色，雖然在黃綠部分的色品坐标有較大變化時，但飽(bǎo)和度的變化卻很小。