色差儀在檢測顏色過程中，最重要的測量屬性就是色相、明度和飽和度。這也是國際照明組織CIE對顏色檢測的定性和定量地描述。在測量時，色相對應于主波長，明度對應于亮度， 飽和度對應于純度。這是顏色的視覺感覺與色光的物理刺激之間存在的對應關系。每一特定的顏色，都同時具備這三個特征。下文將對這三要素進行詳細介紹。

    一、色相

    我們知道世界上的顏色絢麗繽紛千差萬別，人們之所可以區分它們，主要是應為這些顏色有自己鮮明的特征。其實我們在物體顏色的時候不能單單只看到物體，往往是與周圍事物一起，受到光照、環境以及人的心理因素影響。

    在色差儀的色度學中，色相不等于色調。色相是指顏色本身的相貌，它是顏色彼此區別的最主要最基本的特征，它表示顏色質的區別。從色差儀光的物理刺激角度認識色相：是指某些不同波長的光的混合后，呈現的不同色彩表象。如果從顏色視覺生理角度認識色相：是指人眼的三種感色視覺錐細胞受到不同刺激后引起的不同顏色感覺。所以色相是指受到不同波長刺激所引起的不同心理反應。比如說紅、綠、黃、藍都是不同的色相。紅色一般指610nm以上，黃色為570~600nm，綠色為500~570nm，500nm 以下是青以及藍，紫色在420nm附近，其余是介于他們之間的顏色。綜上所訴，色相直接決定了刺激人眼的光譜成分。對與單色光來說，色相決定于復色光刺激人眼的光譜，對于復色光來說色相決定各波長色光的比例。如下圖所示，不同波長的光給人的色覺感受不同。可以用不同顏色光的波長來表示顏色的相貌，稱為主波長。

色相的差異

    色差儀色度學中色相和主波長之間的關系之間是對應，會隨著光照的改變而發生改變，如下圖所示，顏色主波長會隨著光照強度的不同發生顏色位移情況。只有黃、綠、藍三個主波長恒定不變，稱之為恒定不變顏色點。通常我們所說的色相就是在正常光照（標準光照）下的顏色點。

顏色主波長隨光照強度的改變而偏移

    一般情況下人的肉眼可以分辨出光譜中的150中色相，加上光譜外的30種品紅色相，總共可以區分180種顏色色相。為應用方便，就以光譜色序為色相的基本排序即紅、橙、 黃、綠、青、藍、紫。包裝印刷行業是以三原色油墨黃、品紅、青為主色，加上其間色紅、綠、藍共六種基本色彩組成印刷色相環，如彩圖所示。在色環中，兩個顏色相差90°以有共同成分的稱之為類似色；位于90°-180°之間的兩個顏色由于它們的共同成分減少或消失，則稱之為對比色。位于180°以上的兩個顏色通常稱之為互補色，在0度線上的所有顏色由于組成它們的是共同的色相和不同亮度，因此稱它們為同種色。這些顏色信息用色差儀檢測很容易就變發現。

    二、明度

    明度不等于亮度，根據色度學定義，亮度可以用亮度計測量與人視覺無關的客觀數值，而明度則是顏色的亮度在人們視覺上的反映，明度是從感覺上來說明顏色性質的。在色差儀檢測中明度是表示物體顏色深淺的重要特征量，是顏色三屬性之一。對于發光體（光源）發出的光的刺激所產生的主觀感覺量，則常用“明亮度”一詞。

    在色差儀檢測和研發過場中物體的明度感知屬性使用反射率或透射率來表示的。圖1所示的是不同色相情況下物體反射率不同而來的明度差異，圖2表示物體的色相相同的情況下反射率不同所引起的明度變化情況。

圖1 不同色彩的分光曲線	圖2 明度的差異

    這個決定物體明度的反射或透射光的能量取決于兩個量：物體表面的照度和物體表面的平整情況。物體表面的照度與入射光的強度有關；物體表面是否光潔將直接決定反射光線角度，對于消色物體來說。由于對入射光線進行等比例的非選擇吸收和反（透）射。因此，消色物體無色相之分，只有反（透）射率大小的區別，即明度的區別。從圖3我們可以看出白色A最亮，黑色E最暗，黑色和白色之間一系列的灰色，深灰色、中灰色與淺灰色等，這就是由于光線入射透射或反射率不同造成的。

圖3 消色物體明度與反射率的關系

    我們知道色差儀都是采用標準統一的照明和接收系統，目的就是為了確保物體顏色檢測是整個光路環境是一致的。因為觀察物體色的明暗程度時，也受到物體所在處環境色的影響。如圖4所示，中間為均勻灰度的物體，由于物體與背景的不同亮度對比作用，我們在看時就覺得不同。

圖4物體的明度受環境的變化

    在彩色攝影、彩色印刷、彩色包裝等色彩的應用中，色彩的明暗變化是十分重要的。一個畫面只有顏色而沒有深淺的變化，就顯得呆板，缺乏立體感，不生動，從而失去真實性。因此，明度是表達彩色畫面立體空間關系和細微層次變化的重要特征。

    三、飽和度

    在光度學中飽和度是指顏色的純潔性�？梢姽庾V的各種單色光都是最飽和的色彩。但是一旦光譜單色加入白色光成分時白色光就變得不飽和了。也正是因為這樣光譜色色彩飽和度通常都是以色彩白光的倒數表示。色差儀檢測的孟塞爾系統中飽和度用彩度來表示。

    在顏色檢測中物體色的飽和度取決于物體本身表面的選擇性反射光的輻射能力。物體對光譜某一較窄波段的反射率高，而對其它波長的反射率很低或沒有反射，則表明它有很高的選擇性反射的能力，這一顏色的飽和度就高。如下圖所示，分光反射率曲線A比曲線B顯示的顏色飽和度高。

飽和度的變化

    色差儀對物體色檢測的過程中，我們會發現其實物體色的飽和度還受物體表面狀況的影響。在光滑的物體表面上，光線的反射就是鏡面反射，在觀察者觀察物體顏色時，就可以避開這種方向的白光，直接觀察或測量物體色飽和度。而粗糙的物體的表面發生是漫反射，無論從那個方向都不可能避開光線的反射光，因此光滑物體表面上的顏色要比粗糙表面顏色看起來更鮮艷一些，飽和度更大一些。其實我們很容易就分辨出絲織品比棉織品要鮮艷，就是因為絲織品表面比較光滑的緣故。雨后的樹葉、花朵要比雨錢看起來更新鮮也是因為雨水在花草樹木上度了一層光亮的水膜，是的光線的鏡面反射變大，漫反射減小，人們觀看花草樹木時其飽和度就更大，看起來就更鮮艷。