《印刷色彩学》课件(4)-共74页PPT.ppt
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1、2019.10第四章 CIE色度学系统4.1 颜色匹配4.2 CIE1931RGB真实三原色表色 系统4.3 CIE1931XYZ标准色度学系统4.4 CIE色度计算方法4.5 颜色色差与均匀色度空间2019.10第四章 CIE色度学系统第一节 颜色匹配2019.10第一节第一节 颜色匹配颜色匹配v描述颜色的方法显色系统表示法孟塞尔系统混色系统表示法CIE色度学系统一、颜色匹配实验n颜色匹配将两种颜色调整到视觉感受相同的方法;1.将不同的颜色以不同的比例进行混合,从而得到一种与原色样具有相同颜色效果的新颜色的过程。2019.10第一节第一节 颜色匹配颜色匹配转转盘盘实实验验2019.10第一节
2、第一节 颜色匹配颜色匹配颜色转盘示意图 a颜色方程:(A)R(R)+G(G)+B(B)A2019.10第一节第一节 颜色匹配颜色匹配颜色转盘示意图 b颜色方程:(C)+B(B)R(R)+G(G)(C)R(R)+G(G)-B(B)CB2019.10色光匹配示意图第一节第一节 颜色匹配颜色匹配2019.10第一节第一节 颜色匹配颜色匹配n在颜色匹配实验中,用于相加混合以产生任意颜色的三种颜色叫做三原色。通常加色混合中使用红光、绿光、蓝光作三原色。n由色光三原色混合成的颜色,只表达了被匹配颜色的外貌,而不能表达它的光谱组成情况。n颜色匹配是利用色光加色法实现的,其理论依据是格拉斯曼颜色混合定律。20
3、19.10第一节第一节 颜色匹配颜色匹配二、光谱三刺激值n三刺激值三刺激值:在颜色匹配实验中,当与待测色达到色匹配时,所需要的三原色的数量,称为三刺激值,记作R、G、B。1.如果三刺激值相同,则颜色外貌一定相同;反之,若颜色外貌相同,三刺激值也必相同。2019.10第一节第一节 颜色匹配颜色匹配n光谱三刺激值光谱三刺激值:匹配等能光谱各波长单色光所需三原色的数量。用 、表示,可为负值;任何一种颜色,包括可见光中的各单色光都能用R、G、B三原色光相加混合获得,前提前提是三原色光中的任一种不能由其余两种混合获得。光谱三刺激值光谱三刺激值的数量只决定于人眼的颜色视觉特性,代表了三种感光视神经对光谱的
4、响应,是色度计算的基础。rgb2019.10第一节第一节 颜色匹配颜色匹配n颜色方程颜色方程:利用数学方程的形式来表示颜色匹配的情况。三刺激值 (C)R(R)+G(G)+B(B)光谱三刺激值 (C)(R)+(G)+(B)rgb2019.10第一节第一节 颜色匹配颜色匹配三、色度坐标和色度图n三刺激值的确定三刺激值的确定:选特定波长的红、绿、蓝光进行混合,直到三原色光匹配出标准白光,将这时的三原色光数量均定为一个单位(R)、(G)、(B),即匹配白光时R=G=B=1。1.色度坐标色度坐标:是指R、G、B三原色各自在R+G+B 总量中的相对比例,记为 r、g、b。2019.10第一节第一节 颜色匹
5、配颜色匹配在颜色匹配实验中,为了表示R、G、B三原色各自在 R+G+B 总量中的相对比例,引入色度坐标r、g、b。色度坐标完全相同,但颜色外貌不一定相同,一个色度坐标表述的是一组颜色。)BGR/(Bb)BGR/(Gg)BGR/(Rrr+g+b=12019.10第二节第二节 CIE1931RGB真实三原色表色系统真实三原色表色系统n等能白等能白:由三原色等量相加产生的标准白光。等能白等能白色品坐标为:r=g=b=0.33。颜色方程:(W)=0.33(R)+0.33(G)+0.33(B)n色度图色度图:表示色品坐标的平面图。一般采用直角坐标系,以r 作为横坐标,g 作为纵坐标。如:麦克斯韦颜色三角
6、等。2019.10第一节第一节 颜色匹配颜色匹配2019.10第五章 CIE色度学系统第二节 CIE 1931 RGB真实三原色表色系统 2019.10第二节第二节 CIE1931RGB真实三原色表色系统真实三原色表色系统一、色度学系统概述相对于颜色的定性描述,定量描述则更加科学和准确,但会受到照明及观察条件、人的视觉生理、视觉心理等因素的影响。为了统一度量,国际照明委员会(CIE)规定了一套标准色度系统,为近代色度学理论奠定了一定的基础。CIE表色系统是一种混色系统,是基于每一种颜色都能用原色按适当的比例混合而成的颜色匹配实验而建立的,以人眼的颜色视觉特性为基础,用三刺激值来定量描述颜色的方
7、法。2019.10第二节第二节 CIE1931RGB真实三原色表色系统真实三原色表色系统二、1931 CIE-RGB系统v1931 CIE-RGB系统v条件:三原色:700nm(R)、546.1nm(G)、435.8nm(B)单位的确定:匹配等能白光,(R):(G):(B)=1:1:1观察条件:2视场下1.标准色度观察者标准色度观察者:选取一定数量,一定年龄段的颜色视觉正常的人进行颜色匹配实验。2019.10第二节第二节 CIE1931RGB真实三原色表色系统真实三原色表色系统v定义:定义:根据一定量观察者在规定条件下,用CIE选定的三原色来匹配等能光谱色所得的R、G、B光谱三刺激值,用 、表
8、示,将这一组数据叫做“1931 CIE-RGB系统标准色系统标准色度观察者光谱三刺激值度观察者光谱三刺激值”;以此代表人眼的平均颜色视觉特性,是颜色量化。rgb2019.10第二节第二节 CIE1931RGB真实三原色表色系统真实三原色表色系统n光谱三刺激值曲线:以波长为横坐标,光谱三刺激值为纵坐标,将匹配等能光谱色光的 、光谱三刺激值绘制成三条曲线,即为“1931 CIE-RGB系统标准色度观察者光谱三刺激值曲系统标准色度观察者光谱三刺激值曲线线”。rgb2019.101931 CIE-RGB系统光谱三刺激值曲线第二节第二节 CIE1931RGB真实三原色表色系统真实三原色表色系统2019.
9、10n1931 CIE-RGB色度图利用光谱三刺激值经计算得到光谱色的色度坐标,便可绘制出1931CIE-RGB系统色度图。1931CIE-RGB系统色度图呈偏马蹄形曲线色品图的光谱轨迹中有一大部分的r坐标为负值。第二节第二节 CIE1931RGB真实三原色表色系统真实三原色表色系统2019.10gr0-1.4-0.70.71.41.01.01.80.65035405104705701931 CIE-RGB 系统色度图R=770nmG=546.1nmB=435.8nm第二节第二节 CIE1931RGB真实三原色表色系统真实三原色表色系统2019.10第五章 CIE色度学系统第三节 CIE 19
10、31 XYZ标准色度学系统2019.10一、1931 CIE-XYZ色度系统的建立n转换的原因n为了避免1931 CIE-RGB系统中的光谱三刺激值 和色度坐标 r、g、b出现负值;1.设想三个原色X、Y、Z,满足X、Y、Z落在色度图的光谱轨迹之外,色度坐标都为正值。)(b)(g)(r、第三节第三节 CIE 1931 XYZ标准色度学系统标准色度学系统2019.10n所谓1931CIE-XYZ系统,就是在RGB系统的基础上,用数学方法,选用三个理想的原色来代替实际的三原色,从而将CIE-RGB系统中的光谱三刺激值 和色度坐标 r、g、b均变为正值。)(b)(g)(r、第三节第三节 CIE 19
11、31 XYZ标准色度学系统标准色度学系统2019.10建立的依据 选择三个理想的原色(三刺激值)X、Y、Z,X代表红原色,Y代表绿原色,Z代表蓝原色,这三个原色不是物理上的真实色,而是虚构的假想色。取RGB色度图上540nm700nm的一段近似直线与XY边重合,令YZ边与曲线上503nm的相切,令(X)、(Z)的亮度为零,则XZ边为无亮度线,Y既代表色度,又代表亮度。将XYZ三角形转换成麦克斯韦直角三角形,即得到1931 CIE-XYZ色度图。第三节第三节 CIE 1931 XYZ标准色度学系统标准色度学系统2019.10真实三原色R700.0nmG=546.1nmB=435.8nmCIE理想
12、三原色 r g bX:1.275 0.278 0.003Y:-1.759 2.767 0.028Z:-0.743 0.141 1.602参照光源:等能白Se2019.100.20.40.60.81.0540560600620700400480490500510520WYy00.20.40.60.81.0XZx1931 CIE-XYZ系统色品图光谱轨迹第三节第三节 CIE 1931 XYZ标准色度学系统标准色度学系统2019.10CIE-RGB系统与系统与CIE-XYZ系统的转换关系系统的转换关系 三刺激值X、Y、Z在1931 CIE-RGB系统中的色度坐标如下表所示。其中Y既代表色品,又表示亮
13、度,称为亮度因数。rgbX1.275-0.2780.003Y-1.7392.767-0.028Z-0.7430.1411.602第三节第三节 CIE 1931 XYZ标准色度学系统标准色度学系统2019.10 经数学变换,两组颜色空间的三刺激值有以下关系:0.990B0.010G Z 0.011B0.812G0.177RY0.200B0.310G0.490RX第三节第三节 CIE 1931 XYZ标准色度学系统标准色度学系统2019.10 两组颜色空间色度坐标的相互转换关系为:1.200b+1.132g+0.667r0.990b+0.010g+0.000rz1.200b+1.132g+0.66
14、7r0.010b+0.812g+0.117ry1.200b+1.132g+0.667r0.200b+0.310g+0.490rx第三节第三节 CIE 1931 XYZ标准色度学系统标准色度学系统2019.10二、1931 CIE-XYZ色度学系统“1931 CIE 标准色度观察者光谱三刺激值标准色度观察者光谱三刺激值”nCIE-XYZ 光谱三刺激值是由CIE-RGB光谱三刺激值经过光谱色度坐标之间的转换得到的,记为:1.1931 CIE-XYZ 系统中,用于匹配光谱三刺激值的(X)、(Y)、(Z)的数量,称为“CIE 1931标准色度观察者光谱标准色度观察者光谱三刺激值三刺激值”,简称“CIE
15、标准色度观察者标准色度观察者”,在物体色色度值的计算中代表人眼的颜色视觉特征参数。)(z )(y)(x、第三节第三节 CIE 1931 XYZ标准色度学系统标准色度学系统2019.101931CIE-XYZ系统标准色度观察者光谱三刺激值曲线第三节第三节 CIE 1931 XYZ标准色度学系统标准色度学系统2019.10n 1931CIE-XYZ色度图n根据色度坐标的定义由CIE-XYZ 光谱三刺激值可得出CIE-XYZ系统的色品坐标,从而绘制CIE-XYZ标准色度图。)(z)(y)(x/()(z)(z)(z)(y)(x/()(y)(y)(z)(y)(x/()(x)(x而且1)(z)(y)(x第
16、三节第三节 CIE 1931 XYZ标准色度学系统标准色度学系统2019.10CIE 1931标准色度图标准色度图2019.101931CIE-XYZ色度图的内涵1931 CIE-XYZ 色度图“马蹄形”的光谱轨迹内包括一切自然界中的真实颜色,都是物理上能实现的颜色,此区域以外的颜色都是不能由真实光线产生的颜色。颜色三角形中心的E处是等能白光,三原色各占三分之一,色度坐标为x=y=0.33。任何颜色在色度图中都占有一确定的位置,由中心E点向外过某颜色点引直线,与光谱轨迹相交处的波长即为该颜色的主波长(色相),该颜色点越靠近光谱轨迹则饱和度越大,反之越小。第三节第三节 CIE 1931 XYZ标
17、准色度学系统标准色度学系统2019.10第五章 CIE色度学系统第四节 CIE色度计算方法2019.10一、物体色三刺激值及色度坐标的计算匹配物体反射色光所需要红、绿、蓝三原色的数量为物体色三刺激值,即X、Y、Z也是物体色的色度值。物体色彩感觉形成的三大要素是光源、颜色物体、人的视觉器官;所以物体色三刺激值的计算涉及到光源能量分布S()、物体表面反射性能()和人眼的颜色视觉 三方面的特征参数。)(z )(y)(x、第四节第四节 CIE 色度计算方法色度计算方法2019.10dzSKZdySKYdxSKX)()()()()()()()()(n颜色的三刺激值颜色的三刺激值X、Y、Z的计算公式:的计
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