第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座课件.ppt

1、第第2章色度学原理与章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座标准色度学系统讲座2023-1-3第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座：Green nm 700 546.1 435.8第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座颜色转盘颜色转盘 第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座颜色匹配的方法：颜色匹配的方法：光谱匹配：不同光谱成分的混合（调节光源光谱匹配：不同光谱成分的混合（调节光源的发射光谱、物质的吸收与反射光谱。的发射光谱、物质的吸收与反射光谱。时序混合：用色转盘，调节转盘上颜色块的时序混合：用色转盘，调节转盘上颜色块的面积。面积。空间混合：调节不同色颗粒的比例。空间混合：调节不同

2、色颗粒的比例。其基础是光谱的混合，后两种混合方法是利其基础是光谱的混合，后两种混合方法是利用了人眼的视觉特性。用了人眼的视觉特性。第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座格拉斯曼定律格拉斯曼定律（1)人眼只能分辨出颜色的三种变化：明度、人眼只能分辨出颜色的三种变化：明度、色度、饱和度色度、饱和度（2）在有几个成分组成的混合色中，如果一）在有几个成分组成的混合色中，如果一个成分连续变化，则混合色的成分也连续变个成分连续变化，则混合色的成分也连续变化。由此导出：化。由此导出：补色律：如果两个补色成分以适当混合产生补色律：如果两个补色成分以适当混合产生灰色或白色，以其它比例混合产生近似于比灰色或白

3、色，以其它比例混合产生近似于比重较大的颜色的非饱和色。重较大的颜色的非饱和色。中间色律：如果两个非补色成分混合，便产中间色律：如果两个非补色成分混合，便产生中间色，其色调云饱和度随这两种颜色的生中间色，其色调云饱和度随这两种颜色的相对数量的不同而变化。相对数量的不同而变化。第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座格拉斯曼定律格拉斯曼定律（3）颜色外貌相同的个光，不管他们的光谱组成是）颜色外貌相同的个光，不管他们的光谱组成是否一样，在颜色混合中具有相同的效果。否一样，在颜色混合中具有相同的效果。颜色的代替律颜色的代替律:感觉上相同的颜色在颜色混合中可以感觉上相同的颜色在颜色混合中可以互相代替互

4、相代替 如果如果 A=B，C=D 则则 A+C=B+D 如果如果 A=B 则则 nA=nB（4）亮度相加定律：混合色的亮度等于参与混合的）亮度相加定律：混合色的亮度等于参与混合的个颜色的亮度的总和。（颜色的加法混合，不适用个颜色的亮度的总和。（颜色的加法混合，不适用于染料的混合）于染料的混合）格拉斯曼定律是颜色混合现象的总结与描述。格拉斯曼定律是颜色混合现象的总结与描述。第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座2.2.2 颜色方程颜色方程颜色匹配方程颜色匹配方程如果如果 （C）为待匹配的目标色）为待匹配的目标色 （R）（）（G）（）（B）为三原色）为三原色C R G B目标色及三原色的量，目

5、标色及三原色的量，当用三原色混合实现与颜色（当用三原色混合实现与颜色（C）的匹配时有）的匹配时有（C）=R（R）+G（G）+B（B）此式即为颜色匹配方程。此式即为颜色匹配方程。根据颜色方程任何一种颜色可以用匹配该颜色的三原根据颜色方程任何一种颜色可以用匹配该颜色的三原色的量来表示，色的量来表示，匹配该颜色所需要三原色的数量匹配该颜色所需要三原色的数量颜色的三刺激值颜色的三刺激值这就是将颜色这就是将颜色“量化量化”的思想的思想第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座 方法何在？方法何在？有以下问题需要解决：有以下问题需要解决：怎样选定三原色？怎样选定三原色？怎样确定三原色的单位量？怎样确定三原

6、色的单位量？怎样确定任何一种颜色的三刺激值，是否比怎样确定任何一种颜色的三刺激值，是否比必需做匹配实验？必需做匹配实验？怎样利用颜色的光谱构成确定颜色的三刺激怎样利用颜色的光谱构成确定颜色的三刺激值？值？第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座 Green nm 700 546.1 435.8 Green Mixturecd/m2 1.0000 4.5907 0.0691 5.65081 unit=1.0000 cd/m2;1 Green unit=G =4.5907 cd/m2;1 unit=0.0691 cd/m2.第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座2.2.2 颜色方程颜色方程

7、在颜色科学中，我们不直接用三刺激值在颜色科学中，我们不直接用三刺激值R、G、B来表示颜色，而用三原色各自占来表示颜色，而用三原色各自占R+G+B总总量的相对比值表示颜色。量的相对比值表示颜色。：三原色各自占：三原色各自占R+G+B总量的相对比总量的相对比值。值。对颜色对颜色C*而言，其色度坐标为：而言，其色度坐标为：r=R/(R+G+B)g=G/(R+G+B)b=B/(R+G+B)颜色颜色C*的单位值：的单位值：=+则颜色则颜色C*的色量的色量C：=+。第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座 令令 W=(1/3)+(1/3)+(1/3)W色度坐标：色度坐标：r=1/3、g=1/3、b=1/

8、3 相应相应、的相对光亮度值：的相对光亮度值：=1.0000 、=4.5907、=0.0691，从而颜色从而颜色C*的单位光亮度为的单位光亮度为 LC=r +g +b 若已知颜色若已知颜色C*的光亮度为的光亮度为L，并且测量得颜，并且测量得颜色色C*的的r、g、b值，则颜色值，则颜色C*的色量为的色量为 C=L/LC=L/(r +g +b)第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座2.3 色度相加原理色度相加原理 根据格拉斯曼配色混合的代替律，根据格拉斯曼配色混合的代替律，如果色光如果色光A*=色光色光B*，色光，色光C*=色光色光D*，则则 A*+C*=B*+D*。此式说明色光相加符合数学上

9、的向量加法法则。此式说明色光相加符合数学上的向量加法法则。第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座2.5 光谱三刺激值光谱三刺激值 如果已知色光如果已知色光E的光谱功率分布，怎样来确的光谱功率分布，怎样来确定它的三刺激值及色度坐标呢定它的三刺激值及色度坐标呢？设：光谱功率分布为设：光谱功率分布为E()，光谱色光谱色 的色度坐标的色度坐标r()、g()、b()。首先找出单色光首先找出单色光E()d 的色量值的色量值dC()，单色光单色光E()d 的亮度：的亮度：kV()E()d，其对应的其对应的C值值dC()：dC()=kV()E()d/r()LR+g()LG+b()LB 第2章色度学原理与C

10、IE标准色度学系统讲座2.5 光谱三刺激值光谱三刺激值再由式（再由式（2-10）得色光）得色光E的色度坐标为：的色度坐标为：rE =r()dC()/dC()，gE =g()dC()/dC()，bE =b()dC()/dC()或写成：或写成：第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座 对于任一色光，只要测得它的光谱功率分布，对于任一色光，只要测得它的光谱功率分布，就能计算求得这一色光的色度坐标。就能计算求得这一色光的色度坐标。令令其中其中k为规化系数。于是得：为规化系数。于是得：需要指出，光谱三刺激值函数是与所选择的需要指出，光谱三刺激值函数是与所选择的红、绿、蓝三原色有关。红、绿、蓝三原色有关

11、。称为称为。第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座2.6 色度转换色度转换三原色三原色 R*、G*、B*X*、Y*、Z*单位向量：单位向量：R、G、B X、Y、Z设颜色向量设颜色向量C*单位向量：单位向量：C C 三刺激值三刺激值：R、G、B X、Y、Z则颜色向量则颜色向量C*可表示为：可表示为：C*=(R+G+B)C=R R+G G+B B=(X+Y+Z)C=X X+Y Y+Z Z第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座 现代色度学采用国际照明委员会现代色度学采用国际照明委员会(简称简称CIE)所规定的一套颜色测量原理、数据和计算方法，所规定的一套颜色测量原理、数据和计算方法，称为称为

12、。此系统是以两组现代。此系统是以两组现代色度学的基本视觉实验数据为基础的。色度学的基本视觉实验数据为基础的。CIE l931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，适，适于于1o4o视场的颜色测量；视场的颜色测量；CIE l964补充标准观察者光谱三刺激值补充标准观察者光谱三刺激值，适，适于大于于大于4o视场的颜色测量。并且视场的颜色测量。并且CIE规定必须在规定必须在明视觉条件下使用这两组标准观察者的数据。明视觉条件下使用这两组标准观察者的数据。第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座 1931年年CIE规定规定700 nm的红、的红、546.1 nm的绿和的绿和435.8

13、nm的蓝为色光三原色，三的蓝为色光三原色，三原色能相加匹配出等能白色原色能相加匹配出等能白色(E光源光源)，然后，然后在在2o观察条件下，采用目视配色仪上匹配观察条件下，采用目视配色仪上匹配出等能光谱色的出等能光谱色的 R、G、B分量，称为分量，称为1931年年CIE-RGB 系统标准色度观察者光谱三刺系统标准色度观察者光谱三刺激值，用激值，用 第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座 亮度仅由亮度仅由Y表示，表示，X、Y、Z所形成的所形成的虚线三角形包含了虚线三角形包含了整个光谱轨迹，使整个光谱轨迹，使得光

14、谱轨迹上和轨得光谱轨迹上和轨迹之内的色度坐标迹之内的色度坐标都成了正值。都成了正值。第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座X、Y、Z 三点在三点在rg图中的坐标是：图中的坐标是：X：r=1.2750，g=-0.2778，b=0.0028Y：r=-1.7392，g=2.7671，b=-0.0279Z：r=-0.7431，g=0.1409，b=1.6022 在在1931 CIE-XYZ 色度图中，等能的白光，色度图中，等能的白光，即即E光源的色度坐标为：光源的色度坐标为：xE=0.3333，yE =0.3333。第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲

15、座第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座 单纯原色的混合物，在整个视场低于单纯原色的混合物，在整个视场低于10o时出时出现不均匀现象，工业上配色总是在比现不均匀现象，工业上配色总是在比2o视场更大视场更大的范围。为了适合于的范围。为了适合于10o大视场的色度测量，大视场的色度测量，1964年年CIE规定了一组规定了一组CIE l964 补充标准观察者补充标准观察者光谱三刺激值和相应的色度图，这一系统称为光谱三刺激值和相应的色度图，这一系统称为CIE l964补充标准色度学系统补充标准色度学系统。在在CIE l964补充色度学系统色度图中，等能补充色

16、度学系统色度图中，等能白光的色度坐标：白光的色度坐标：x10E=0.3333，y10E=0.3333，z10E=0.3333。研究表明，研究表明，。第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座2.8 CIE 标准照明体和标准光源标准照明体和标准光源（1）发光效率）发光效率：一般指电光源所发出的光通量与该光：一般指电光源所发出的光通量与该光源所消耗的功率之比，即每消耗一瓦功率所能产生的源所消耗的功率之比，即每消耗一瓦功率所能产生的光通量。光通量。（2）光谱功率分布）光谱功率分布：一种光源所发射的光谱往往不是：一种光

17、源所发射的光谱往往不是单一的波长，而是由许多不同波长的混合辐射所组成。单一的波长，而是由许多不同波长的混合辐射所组成。光源的光谱辐射按波长顺序和各波长强度分布称为光光源的光谱辐射按波长顺序和各波长强度分布称为光源的光谱功率分布。源的光谱功率分布。（3）绝对光谱功率分布曲线和相对光谱功率分布曲线绝对光谱功率分布曲线和相对光谱功率分布曲线：前者指以光谱辐射的各种波长光能量绝对值所作的曲前者指以光谱辐射的各种波长光能量绝对值所作的曲线；后者指将光源辐射光谱的各种波长的能量进行相线；后者指将光源辐射光谱的各种波长的能量进行相互比较，作归一化处理后使辐射功率仅在规定的范围互比较，作归一化处理后使辐射功率

18、仅在规定的范围内变化的光谱功率分布曲线。内变化的光谱功率分布曲线。第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座（4）连续光谱、线状光谱、混合光谱）连续光谱、线状光谱、混合光谱：由红到：由红到蓝各种色光在内的连续彩色光带称连续光谱；蓝各种色光在内的连续彩色光带称连续光谱；在整个光谱区域中某几个波长处发生狭窄的光在整个光谱区域中某几个波长处发生狭窄的光谱称为线状光谱；在连续光谱中附上一些突出谱称为线状光谱；在连续光谱中附上一些突出的线光谱称为混合光谱。的线光谱称为混合光谱。（5）绝对黑体和全辐射体）绝对黑体和全辐射体：指在任何波长下能：指在任何波长下能够全部吸收任何波长的辐射的物体。够全部吸收任何波

19、长的辐射的物体。（6）黑体轨迹）黑体轨迹：随着绝对黑体加热温度的升高，：随着绝对黑体加热温度的升高，按照普朗克计算出在各种温度时的相对应光谱按照普朗克计算出在各种温度时的相对应光谱功率分布转换成功率分布转换成CIE l931色度坐标，绝对黑体不色度坐标，绝对黑体不同温度的色光变化在同温度的色光变化在CIE l931色度图上形成的弧色度图上形成的弧形轨迹，称为黑体轨迹。形轨迹，称为黑体轨迹。第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座（7）色温和相关色温：）色温和相关色温：某光源的色度与绝对黑体辐射在：某光源的色度与绝对黑体辐射在某一温度下的色度一样，则这一温度称为某光某一温度下的色度一样，则这一

20、温度称为某光源的色温。源的色温。相同光源色温的相对光谱功率分布与某温度相同光源色温的相对光谱功率分布与某温度下黑体辐射的光谱功率分布可能完全一致，也下黑体辐射的光谱功率分布可能完全一致，也可能不一致。可能不一致。：光谱功率分布完全一致的两色：光谱功率分布完全一致的两色色度和色温一样的两个光源的色度和色温一样的两个光源的光谱功率分布不一定完全一致。光谱功率分布不一定完全一致。：光源的光色在色度图上不一定准确：光源的光色在色度图上不一定准确地落在绝对黑体轨迹上，所以只能用光源与黑地落在绝对黑体轨迹上，所以只能用光源与黑体轨迹最近的颜色来确定该光源的色温，称为体轨迹最近的颜色来确定该光源的色温，称为

21、相关色温。相关色温。第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座2.8.2 CIE 标准照明体标准照明体A、B、C、DCIE推荐了四种标准照明体推荐了四种标准照明体A、B、C、D和三种和三种标准光源标准光源A、B、C。指一定的光谱功率分布，这种标指一定的光谱功率分布，这种标准的光谱功率分布并不是必须由一个光源直接准的光谱功率分布并不是必须由一个光源直接提供，也不一定能用一个光源来实现。提供，也不一定能用一个光源来实现。标准照明体标准照明体A：相当于绝对黑体在加温到：相当于绝对黑体在加温到2856 K时所辐射出来的光，它的相对光谱功率分布可时所辐射出来的光，它的相对光谱功率分布可根据普朗克辐射定律

22、计算：根据普朗克辐射定律计算：标准照明体标准照明体A色度点正好落在色度点正好落在CIE l931色度色度图的黑体轨迹上。图的黑体轨迹上。第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座 标准照明体标准照明体B：相当于相关色温：相当于相关色温4874 K的直射的直射阳光，光色相当于中午阳光，其色度点紧靠阳光，光色相当于中午阳光，其色度点紧靠黑体轨迹。黑体轨迹。标准照明体标准照明体C：相当于相关色温为：相当于相关色温为6774 K的平的平均阳光，光色近似阴天天空的日光，其色度均阳光，光色近似阴天天空的日光，其色度点在黑体轨迹上方。点在黑体轨迹上方。标准照明体标准照明体D65：相当于色温约为：相当于色温约

23、为6504K的日的日光，其色度点在黑体轨迹的上方。光，其色度点在黑体轨迹的上方。标准照明体标准照明体D：代表标准照明体：代表标准照明体D65以外的其以外的其他日光。他日光。第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座第四章第四章 颜色评价颜色评价4.1 显色性评价显色性评价 我们认为我们认为在白炽灯和日光光源下看到的颜色在白炽灯和日光光源下看到的颜色是物体的是物体的“真实真实”颜色颜色。人们在光源下所看到的。人们在光源下所看到的物体颜色与在白炽灯和日光下所看到的颜色是物体颜色与在白炽灯和日光下所看到的颜色是不同的。不同的。，在日光下观察一块花布，再把它拿到，在日光下观察一块花布，再把它拿到高压汞

24、灯下观察，就会发现，某些颜色已变了高压汞灯下观察，就会发现，某些颜色已变了色，如粉色变成了紫色，蓝色变成了蓝紫色。色，如粉色变成了紫色，蓝色变成了蓝紫色。因此，我们说，在高压汞灯下，物体失去了因此，我们说，在高压汞灯下，物体失去了“真真实实”颜色，或颜色有所失真。颜色，或颜色有所失真。第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座4.1.1 光源显色性光源显色性 按按CIE的规定，我们把普朗克辐射体作为的规定，我们把普朗克辐射体作为低色温光源的参照标准，把标准照明体低色温光源的参照标准，把标准照明体D作为高作为高色温光源的参照标准，用以衡量在其它各种光色温光源的参照标准，用以衡量在其它各种光源照明

25、下的颜色效果。源照明下的颜色效果。光源的显色性：光源的显色性：指与参照标准下相比较，一个指与参照标准下相比较，一个光源对物体颜色外貌所产生的效果。光源对物体颜色外貌所产生的效果。光源的光谱功率分布决定了光源的显色性。光源的光谱功率分布决定了光源的显色性。日光、白炽灯都是连续光谱，具有与白炽日光、白炽灯都是连续光谱，具有与白炽灯和日光相似的连续光谱的光源均有较好的显灯和日光相似的连续光谱的光源均有较好的显色性。色性。第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座三基色荧光灯三基色荧光灯 桑顿发现，用光谱桑顿发现，用光谱430 nm(蓝蓝)，540 nm(绿绿)，610 nm(红红)的辐射以适当的比例

26、混合所产生的白的辐射以适当的比例混合所产生的白光，与连续光谱的日光或白炽灯具有同样优良光，与连续光谱的日光或白炽灯具有同样优良的显色性。的显色性。三基色荧光灯三基色荧光灯就是根据上述原理研制的光就是根据上述原理研制的光源，它不仅显色性好，而且光效高，是一种新源，它不仅显色性好，而且光效高，是一种新型节能灯。型节能灯。实验发现：实验发现：在不连续光谱的光源中，含有在不连续光谱的光源中，含有500 nm 和和580 nm波长波长附近的光谱对颜色显现有附近的光谱对颜色显现有不利影响，一些颜色会失真，称为不利影响，一些颜色会失真，称为。另外，在另外，在消除消除450 nm，540 nm，616 nm波

27、长功波长功率时率时，显色性明显下降显色性明显下降。第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座三基色荧光灯光谱功率分布三基色荧光灯光谱功率分布第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座4.1.2 CIE 光源显色指数计算方法光源显色指数计算方法 CIE规定规定14块测验用的标准颜色样品，块测验用的标准颜色样品，CIE规定用规定用普朗克辐射体普朗克辐射体或或标准照明体标准照明体D作为作为参照光参照光源源，并将其，并将其显色指数定为显色指数定为100；CIE规定以这些样品规定以这些样品在参照光源下和另一色在参照光源下和另一色温为温为3000 K 标准荧光灯下标准荧光灯下的颜色色差的颜色色差E为尺度，

28、为尺度，约定约定标准荧光灯的显色指数为标准荧光灯的显色指数为50。CIE根据在参照光源下和待测光源下颜色样根据在参照光源下和待测光源下颜色样品的色差，导出计算光源显色指数的公式。品的色差，导出计算光源显色指数的公式。光源对某一颜色样品的显色指数称为光源对某一颜色样品的显色指数称为特殊显特殊显色指数色指数Ri，光源对特定，光源对特定8个颜色样品的平均显色个颜色样品的平均显色指数称为指数称为一般显色指数一般显色指数Ra。第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座 1、参照照明体、参照照明体 待测光源的待测光源的相关色温低于相关色温低于5000 K 时，参照时，参照照明体应是照明体应是普朗克辐射体普

29、朗克辐射体的光谱功率分布，的光谱功率分布，高于高于5000 K时应是不同时相日光的光谱功时应是不同时相日光的光谱功率分布率分布(标准照明体标准照明体D)。待测光源待测光源(色度坐标色度坐标 uk，vk)与参照照明体与参照照明体(色度坐标色度坐标 ur，vr)之间的色度差为之间的色度差为C=(uk-ur)2+(vk-vr)2 1/2-所选用的参照照明体应与待测光源的色度相同所选用的参照照明体应与待测光源的色度相同或 接 近 相 同，它 们 的 色 度 差 或 接 近 相 同，它 们 的 色 度 差 C 应 小 于应 小 于 5.410-3。第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座 2、颜色样品

30、、颜色样品计算光源显色指数用的计算光源显色指数用的14块孟塞尔颜色样品块孟塞尔颜色样品 号数号数孟塞尔标号孟塞尔标号日光下的颜色日光下的颜色17.5R 64淡灰红色淡灰红色25Y 64暗灰黄色暗灰黄色35GY68饱和黄绿色饱和黄绿色42.5G 66中等黄绿色中等黄绿色510BG64淡蓝绿色淡蓝绿色65PB 6872.5P 68第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座 2、颜色样品、颜色样品计算光源显色指数用的计算光源显色指数用的14块孟塞尔颜色样品块孟塞尔颜色样品号数号数孟塞尔标号孟塞尔标号日光下的颜色日光下的颜色810P6894.5R 413105Y 810饱和黄色饱和黄色114.5G 5

31、8饱和绿色饱和绿色123PB 311135YR 84人的肤色人的肤色145GY 44第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座常用光源的相关色温和一般显色指数常用光源的相关色温和一般显色指数光源名称光源名称CIE色度坐标色度坐标TC (K)Raxyuv白炽灯白炽灯0.4470.4080.2550.350290995100碘钨灯碘钨灯0.4580.4110.2610.351270095100溴钨灯溴钨灯0.4090.3940.2370.342340095100荧光灯荧光灯0.3100.3390.1920.31566007080外镇高压汞灯外镇高压汞灯0.3340.4120.1840.340550

32、03040内镇高压汞灯内镇高压汞灯0.3780.4340.2030.34944003040镝灯镝灯0.3690.3670.2220.33043008595高压钠灯高压钠灯0.5160.3890.3110.35219002025第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座显像三原色荧光粉和标准白光的色度坐标显像三原色荧光粉和标准白光的色度坐标 NTSC制三原色荧光粉和标准白光制三原色荧光粉和标准白光Re1GelBelC白白 x0.670.210.140.310 y0.330.710.080.316 PAL制三原色荧光粉和标准白光制三原色荧光粉和标准白光Re2Ge2Be2D65 x0.640.290

33、.150.313 y0.330.600.060.329第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座白场平衡目视比较法白场平衡目视比较法第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座7.2.1 景物色彩的分解及三原色信号的形成景物色彩的分解及三原色信号的形成第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座B:T cp=4874 K;C:T cp=6774 K第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座：指用来实现标准照明体光谱功率分：指用来实现标准照明体光谱功率分布的光源，布的光源，CIE规定用下述人工光源来实现标准规定用下述人工光源来实现标准照明体。照明体。标准光源标准光源A：熔凝石英壳或玻璃壳带石英窗口的

34、：熔凝石英壳或玻璃壳带石英窗口的充气钨丝灯，以产生色温为充气钨丝灯，以产生色温为2856 K的辐射。的辐射。标准光源标准光源B：在：在A光源前加一组特定的戴维斯光源前加一组特定的戴维斯-吉吉伯逊液体滤光器，以产生相关色温伯逊液体滤光器，以产生相关色温4874K的辐射。的辐射。标准光源标准光源C：A光源另加一组戴维斯光源另加一组戴维斯-吉伯逊液体吉伯逊液体滤光器，以产生相关色温滤光器，以产生相关色温6774 K的辐射。的辐射。戴维斯戴维斯-吉伯逊滤色液吉伯逊滤色液系用硫酸钠、甘露醇吡系用硫酸钠、甘露醇吡啶、蒸馏水，或硫酸钻铵、硫酸钠、硫酸、蒸啶、蒸馏水，或硫酸钻铵、硫酸钠、硫酸、蒸馏水等不同的分

35、量配合而成。馏水等不同的分量配合而成。第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座4、色光相加、色光相加(作图法作图法)P为色光为色光l，Q为色光为色光2，M为为P+Q的混合色。为了求的混合色。为了求得这一点，可在得这一点，可在P点作一条点作一条与与PQ垂直的直线，其长度与垂直的直线，其长度与Q色的量成正比；另在色的量成正比；另在Q点点上也作一条与上也作一条与PQ垂直的直线，垂直的直线，长度与长度与P色的量成正比，然色的量成正比，然后连接这两条垂直线末端的后连接这两条垂直线末端的线，与线，与PQ线的交叉点就是所线的交叉点就是所求混合色的点。从而即可求求混合色的点。从而即可求出混合色的三属性，出混

36、合色的三属性，Y值等值等于于Y1+Y2。第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座 在在CIE l931色度图上，黑体轨迹上各温度点色度图上，黑体轨迹上各温度点不是按等距分布的；同时由于不是按等距分布的；同时由于CIE l931色度图的色度图的空间是不均匀的，即在色度图上两处相同的距空间是不均匀的，即在色度图上两处相同的距离不代表视觉上等量的颜色差别，所以就很难离不代表视觉上等量的颜色差别，所以就很难确定一个在黑体轨迹附近的光源的相关色温，确定一个在黑体轨迹附近的光源的相关色温，因此，凯莱利用因此，凯莱利用CIE l960 UCS图，按视觉恰可图，按视觉恰可分辨的最小颜色差别，把黑体轨迹划分为

37、许多分辨的最小颜色差别，把黑体轨迹划分为许多视觉分辨的单位，叫做视觉分辨的单位，叫做麦勒德麦勒德（rd）。麦勒德）。麦勒德与色温、相关色温的关系为：与色温、相关色温的关系为：l 麦勒德麦勒德=l/色温色温 106第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座光源的相关色温近似值计算：光源的相关色温近似值计算：TC =1.4388 TC48/1.4380第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座2.11 CIE均匀颜色空间和色差公式均匀颜色空间和色差公式第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座第2章色度学原理与CI

38、E标准色度学系统讲座CIE l960 均匀色度空间（均匀色度空间（CIE l960UCS）u=4X/(X+15Y+3Z)=4x/(-2x+12y+3)v=6Y/(X+15Y+3Z)=6y/(-2x+12y+3)第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座CIE l964 均匀颜色空间均匀颜色空间 用明度指数用明度指数W*、色度指数、色度指数U*和和V*三三个参数来表示颜色的空间位置：个参数来表示颜色的空间位置：W*=25 Y1/3 17 U*=13 W*(u-uo)V*=13 W*(v-vo)式中：式中：u 和和v是颜色样品的色度坐标，是颜色样品的色度坐

39、标，uo和和vo则是所采用光源的色度坐标。则是所采用光源的色度坐标。第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座CIE l976 L*u*v*均匀颜色空间均匀颜色空间(CIELUV)L*=116(Y/Yo)1/3-16 (Y/Yo 0.008856)L*=903.3(Y/Yn)(Y/Yn 0.008856)L*=903.3(Y/Yn)(Y/Yn 0.008856)f(x)=7.87x-16/116 (x 16 SL=0.511 for L*16 SC=00638 C*/(1+0.0131C*)+0.638 SH=(f T+1-f)SC,where f =(C*)4/(C*)4+19001/2an

40、d T=0.36+|0.4 cos(hab+35o)|unless hab is between 164o and 345o when T=0.56+|0.2 cos(hab+168o)|CMC color difference formula第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座 对于波长测量间隔大于对于波长测量间隔大于5 nm的情况，由于三刺激值的情况，由于三刺激值的误差较大，一般不能作为三刺激值的绝对测量，但的误差较大，一般不能作为三刺激值的绝对测量，但可作为相对测量，即试样间的色差测量。可作为相对测量，即试样间的色差测量。一般认为，作为色差测量，波长测量间隔可取一般认为，作为色差测

41、量，波长测量间隔可取20 nm，其精度可达，其精度可达0.1，这对于很多颜色检测来说已能满，这对于很多颜色检测来说已能满足要求了。足要求了。事实上，这个结论只是对于具有相似反射率分布事实上，这个结论只是对于具有相似反射率分布的样品来说是正确的，而对于反射率分布相差较大的的样品来说是正确的，而对于反射率分布相差较大的同色异谱样品来说，该结论则可能存在问题。这是因同色异谱样品来说，该结论则可能存在问题。这是因为对于相似反射率的样品，由于求和近似引入的误差为对于相似反射率的样品，由于求和近似引入的误差基本相同，两者之差使误差相互抵消，因此能保证较基本相同，两者之差使误差相互抵消，因此能保证较高的色差

42、精度。而对于反射率分布差异较大的样品，高的色差精度。而对于反射率分布差异较大的样品，它们的误差可能相差很大，两者之差就不能抵消，有它们的误差可能相差很大，两者之差就不能抵消，有时反而加大，这样色差的误差就可能远远超过时反而加大，这样色差的误差就可能远远超过0.1。第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座 试样试样123456 Em(10)0.050.050.070.060.030.05 Em(20)0.530.450.390.540.460.62 Em(40)1.41.01.52.61.82.1试样试样789101112 Em(10)0.050.030.050.040.040.03 Em(2

43、0)0.330.540.490.570.540.35 Em(40)1.01.22.72.51.60.6试样试样131415161718 Em(10)0.070.070.030.040.040.02 Em(20)0.430.310.520.280.170.33 Em(40)2.71.41.90.81.61.0第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座10 nm测量间隔经插值计算的改善程度测量间隔经插值计算的改善程度试样试样123456 Em(10)0.050.050.070.060.030.05 Ei(5)0.000.000.020.010.010.01试样试样789101112 Em(10)0

44、.050.030.050.040.040.03 Ei(5)0.020.010.020.010.020.00试样试样131415161718 Em(10)0.070.070.030.040.040.02 Ei(5)0.030.010.010.010.020.01第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座20 nm测量间隔经插值计算的改善程度测量间隔经插值计算的改善程度 试样试样123456 Em(20)0.530.450.390.540.460.62 Ei(10)0.040.070.060.040.050.06 Ei(5)0.020.070.080.020.050.01试样试样789101112

45、 Em(20)0.330.540.490.570.540.35 Ei(10)0.070.050.060.020.080.08 Ei(5)0.040.050.080.030.050.09试样试样131415161718 Em(20)0.430.310.520.280.170.33 Ei(10)0.040.060.040.070.050.03 Ei(5)0.010.090.030.040.080.02第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座40 nm测量间隔经插值计算的改善程度测量间隔经插值计算的改善程度 试样试样123456 Em(40)1.41.01.52.61.82.1 Ei(20)1.1

46、1.71.01.71.01.5 Ei(10)1.22.01.01.50.61.4 Ei(5)1.22.11.01.40.61.4试样试样789101112 Em(40)1.01.22.72.51.60.6 Ei(20)0.51.02.41.91.43.1 Ei(10)0.51.22.11.7 1.51.4 Ei(5)0.51.22.11.71.51.4试样试样131415161718 Em(40)2.71.41.90.81.61.0 Ei(20)2.31.41.61.01.20.3 Ei(10)2.11.41.61.11.10.09 Ei(5)2.11.41.61.11.00.07第2章色度学

47、原理与CIE标准色度学系统讲座 由于小于由于小于400 nm和大于和大于700 nm的光谱三刺激值很小，的光谱三刺激值很小，实际测量时，波长范围取实际测量时，波长范围取400700 nm。为了讨论引入。为了讨论引入的误差，选取了的误差，选取了14块孟塞尔颜色样品，波长间隔为块孟塞尔颜色样品，波长间隔为5 nm，分别对分别对380780 nm和和400700 nm两种波长范围进行了两种波长范围进行了色度计算。色度计算。波长范围截短和外推引入的误差波长范围截短和外推引入的误差 试样试样1234567 Ec 0.090.080.070.030.080.140.11 Ee0.020.010.060.020.000.000.01试样试样891011121314 Ec 0.130.090.080.050.080.070.08 Ee0.000.020.000.000.020.000.00第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座2023-1-3第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座