(完整版)第三章CIE色度学体系。
CIE标准色度学系统
光谱三刺激值与光谱色色度坐标的关系为： 光谱 刺激值与光谱色色度坐标的关系为 r＝ r‐ /（ r‐ ＋ g‐ ＋ b‐ ）， g＝ g‐ /（ r‐ ＋ g‐ ＋ b‐ ）, b= b‐ /（ r‐ ＋ g‐ ＋ b‐ ） 1931 CIE‐RGB 系统用700nm，546.1 546 1 nm和 435.8 nm作为三原色是因为700nm是可见光 的红色末端 546.1 的红色末端， 546 1 nm和435.8 435 8 nm是两个较 为明亮的汞亮线谱，三者都比较容易精确 地产生 来 地产生出来。
CIE色度计算方法
1. 色度坐标 2 主波长和色纯度 2. 3. 颜色相加
色度坐标的计算
色度坐标分照明体/光源的色度坐标和物体 色的色度坐标。 A 光源色 A. 1. 测出光源的光谱分布φ(λ) 2. φ(λ)乘以CIE光谱三刺激值 3 在整个光谱范围内积分（实际用求和） 3.
X k ( ) x ( ) d Y k ( ) y ( )d Z k ( ) z ( )d
1931 CIE－XYZ系统
• 1931年CIE在RGB系统的基础上，改用三个 系统的基础上 改用 个 设想的原色（X），（Y），（Z）建立了一 个新的色度图‐‐‐CIE 1931色度图。同时将匹 配等能光谱各种颜色的三原色数值标准化， 配等能光谱各种颜色的三原色数值标准化 定名为“CIE 1931 标准色度观察者三刺激 值” 这一系统叫做“CIE 1931标准色度学 值”。这一系统叫做“ 系统”或“1931 CIE‐XYZ系统”。 • 建立1931 CIE－XYZ系统主要基于下述三点 系统主要基 述 点 因素： • ⑴为了避免1931 CIE－RGB系统中r‐，g‐，b‐ 光谱三刺激值和色度坐标出现负值。 光谱三刺激值和色度坐标出现负值
第三章 CIE色度学体系
第三章 CIE色度学体系
CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值
z ( )
y ( )
x ( )
( nm )
第三章 CIE色度学体系
对比看出：色品坐标xy和三刺激值XYZ 都不再有负值！
实现了消除负值的目标！
第三章 CIE色度学体系
• 色品坐标和色品图
X X Y Z Y X Y Z Z X Y Z
第三章 CIE色度学体系
确定X、Y、Z的思路：
• 等量的XYZ混合出等能白色 • X、Z只表示色度，不表示亮度，只用Y表示 亮度，称为亮度因数 X-Z直线的确定：定义为无亮度直线(Y＝0) 亮度比 Lr:Lg:Lb=1.000:4.5907:0.0601
Y C r 4 . 5907 g 0 . 0601 b 0
第三章 CIE色度学体系
• 色品坐标
1.1302 x 6 .7846 y 0 .0601 6 .7846 1.6387 r 0 .6215 g 3 .0157 r 0 .3857 g 0 .9399 r 4 .5306 g 3 .0157 r 0 .3857 g
蓝 460nm
582.8nm
494nm
白
• 吉尔德： 滤色片产生的红、绿、蓝 相当于 630 nm 542 nm 460 nm 等量混合： 匹配4800 K的白色
色度学原理与CIE标准色度系统
颜色C*的色度坐标： r=R/R+G+B，g=G/R+G+B，b=B/R+G+B
定义 C*的单位值[C]=r[R]+g[G]+b[B] ，则其色量C=R+G+B
rgb的数值与R*G*B*所采 用的单位光亮度有关
• 规化[R][G][B]的单位值使白色位于色三角形的中心。 令白色单位向量为[W]，且色度坐标为r=g=b=1/3，即： [W]=1/3[R]+1/3[G] +1/3[B]
问题2：CIE推荐的XYZ系统是以光的混合为基 础建立的。
那么，在x-y 色度图中距离相等的两个颜色，
在人的颜色感觉上，是否能够有同等的色差呢？ 让实验来证明吧！
人眼对光谱颜色的差别感受性
• 在CIE色度图中，每个点代 表一种颜色，但是当这点 的坐标变化很小时，人眼 仍然认为是原来的颜色。
• 可见，一个颜色在色度图 上意味着一个点。但是对 于人的视觉而言，一个颜 色在色度图中意味着一个 范围。
颜色光匹配实验
“同色异谱”的颜色 配对：由三原色组成 的颜色的光谱组成与 被匹配的颜色光的光 谱组成可能不一致。
500nm左右，红光出 现了负值？
匹配此波长的光谱色时，需要将红色光源移至下 方目标光源处，从而上下方的光源可以做到颜色 匹配，因此在曲线图中产生负的函数。
现代色度学-第三章 色貌现象
（3）Helmholtz-Kohlrausch效应
Helmholtz-Kohlrausch效应是指视明度随着颜色饱和度和 色相变化而变化。 一般把视明度仅仅作为亮度的函数，在CIE的比色系统 中，光谱三刺激值中Y的值决定了刺激的亮度，人眼对 于明度的知觉只是取决于三刺激中的Y值。事实上，这 是不正确的。
尺寸来同时解释扩增现象和 同时对比效应。将灰色的刺 激长条以不同的空间频率放 在红色背景上。可以看出， 频率小(或体积大)的灰色长 条产生同时对比，长条看起 来泛绿；频率大(或体积小) 的灰色长条产生扩增现象， 长条看起来泛红。
图3-9. 同时对比与扩增现象。
从人的心理视觉来看，扩增现象和同时对比是两种相互 影响和关联的效应。讨论它们在实际应用中的作用有重 要意义，为了不让设计出来的产品在不同的空间布局和 颜色背景变化时显示出太大的差异，设计者们就要尽量 减少扩增现象和同时对比效应的产生。
扩增例子一
扩增是由于来自背景的光 和来自刺激的光的混合而 变模糊产生，例如半色调 点，但这种理论还不能完 全解释扩增现象。当刺激 与背景截然不同时，扩增 现象同样发生，
图3-10是一个扩增现象的例子。 虽然图中仅有红线和黑线，但能看到一个粉红色的圆环， 这是由于环形区域红色调线扩展到整个环面，看上去是一 个红色环。
CIE标准色度学系统
CIE标准色度学系统
CIE标准色度学系统，全名为国际照明委员会标准色度学系统，是一种用于量化和描述颜色的科学方法。它是由国际照明委员会（CIE）开发和推广的，目的是建立一个统一的国际标准，以便不同地区和领域的人们能够使用相同的术语和工具来描述和测量颜色。CIE标准色度学系统基于人类视觉系统的特性和颜色感知的原理，广泛应用于工业工程、设计、艺术和科学研究领域。下面将详细介绍CIE标准色度学系统的基本原理和应用。
CIE标准色度学系统是基于三个基本刺激色彩：红色，绿色和蓝色。它们被称为三刺激值，并用X、Y和Z表示。这些基本刺激色彩可以组合成所有其他的可见光颜色。CIE标准色度学系统通过测量和描述三刺激值的相对量来定量描述颜色。这些相对量是通过比较样品与已知标准的颜色之间的差异来确定的。以CIE标准光源和CIE标准观察者为基准，CIE标准色度学系统提供了一种一致和可重复的方法来测量和描述颜色。
CIE标准色度学系统的应用非常广泛。在工业工程中，它可以用于设计和控制光照，以确保产品的颜色一致性。例如，在汽车制造业中，使用CIE标准色度学系统可以确保一个车型的不同部件的颜色一致，这对于提高产品质量和顾客满意度非常重要。此外，CIE标准色度学系统还可以用于指导产品的色彩设计和开发，以满足不同顾客的需求和喜好。
在设计和艺术领域，CIE标准色度学系统可以用来操纵颜色，以实现特定的视觉效果。例如，可以使用CIE标准色度学系统来调整图像和照片的颜色平衡，并根据需要增强或减弱特定颜色的亮度和饱和度。此外，CIE标准色度学系统还可以用于指导画家和设计师在他们的作品中使用颜色。
第三章CIE色度学体系课件
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。
通过颜色匹配实验获取表示颜色的 三刺激值，这就是CIE标准色度系统的 基本出发点。
颜色空间
G
一种颜色与一组R、 G、B值相对应，R、G、 B值相同的颜色，颜色感 觉(外貌)必定相同。
观察者 观察者
波长（ｎｍ）
CIE色品图
3.3 CIE色度计算方法
颜色视觉产生过程四要素作用已 经量化，可以计算颜色了！
光源—— S
物体—— 或
人眼+大脑—— x , y , z 或 x10 , y10 , z10
x
d
X
10
k10
x10 d
Y
k y d
Y10
k10 y10 d
Z k z d
Z10 k10 z10 d
光谱轨迹
CIE1931-RGB系统色品图及(R)、(G)、(B)向(X)、(Y)、(Z)的转换
注意：出现了负的三刺激值与色品坐标值
加入待匹配色一侧视场的原色数量为负值。
CIE1931-RGB系统的光谱三刺激值r , g ,b
色度学原理与CIE标准色度学系统介绍课件
r()、 g()、 b() 称为光谱三刺激值。
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。一般来说，光谱三刺
激值在某些波段会色度出学原现理与负CIE值标准。色度 学系统介绍
15
2
2.6 色度转换
2.6.1 色度坐标的转换
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值？
色度学原理与CIE标准色度 学系统介绍
8
• 等能白：SE
2
Red
Green Blue
nm 700
546.1
435.8
Red
Green
cd/m2 1.0000 4.5907
Blue Mixture 0.0691 5.6508
1 Red unit = [R] = 1.0000 cd/m2 ; 1 Green unit = [G] = 4.5907 cd/m2 ; 1 Blue unit = [B] = 0.0691 cd/m2 .
或写成：
rE
d
r( )k( V )E ( ) d
r( )L Fra Baidu bibliotekR ] g ( )L [G ] b ( )L [B ]
g E
d
g ( )k( V )E ( ) d
CIE标准色度学系统介绍
CIE标准色度学系统介绍
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与色度坐标r、g、b均变为正值。
（一）、CIE-RGB系统与CIE-XYZ系统的转换关系
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。它们在图5-27中的色度坐标分别为：
从图5-27中能够看到由XYZ形成的虚线三角形将整个光谱轨迹包含在内。因此整个光谱色变成了以XYZ三角形作为色域的域内色。在XYZ系统中所得到的光谱三刺激值、、、与色度坐标x、y、z将完全变成正值。经数学变换，两组颜色空间的三刺激值有下列关系：X=0.490R+0.310G+0.200B
Y=0.177R+0.812G+0.011B …………………………（5-8）
Z= 0.010G+0.990B
两组颜色空间色度坐标的相互转换关系为：
x=（0.490r+0.310g+0.200b）/（0.667r+1.132g+1.200b）
y=（0.117r+0.812g+0.010b）/（0.667r+1.132g+1.200b）………………(5-9)
z=（0.000r+0.010g+0.990b）/（0.667r+1.132g+1.200b）
这就是我们通常用来进行变换的关系式，因此，只要明白某一颜色的色度坐标r、g、b，即能够求出它们在新设想的三原色XYZ颜色空间的的色度坐标x、y、z。通过式（5-9）的变换，对光谱色或者一切自然界的色彩而言，变换后的色度坐标均为正值，而且等能白光的色度坐标仍然是（0.33，0.33），没有改变。表5-3是由CIE-RGB系统按表5-2中的数据，由式（5-9）计算的结果。从表5-3中能够看到所有光谱色度坐标x(l)，y(l)，z(l)的数值均为正值。
第三章8节色貌模型
三、色貌模型 定义：利用色样的三刺激值和实际观察条件进行色貌 属性计算的数学模型。能预测人类在不同观察条件下 观察到的色样的色貌。 与CIEXYZ系统的区别： CIEXYZ系统只描述孔色条件下的颜色，不考虑实际 观 察条件对颜色的影响 色貌模型将观察条件作为变量，描述人眼在实际观察 条件下对颜色的感觉，即色貌。
跨媒体颜色复制中，观察条件往往不同，保持三刺激 值一致，并不能得到相同的颜色感觉，因此应该利用 色貌模型进行计算。
CIECAM 97S
Baidu Nhomakorabea
CIECAM 02
让我们一起回顾一下吧
Chroma and saturation
在不同观察条件下观察具有相同三刺激值的颜色样 品，人们感觉其色貌视不同的。 观察条件参数有：光源色温和亮度 适应场 背景 环境 人眼适应状态等。 适应场：指白点，人们通过白点的亮度和色度来调节 各感光视锥的灵敏度，进而观察颜色。 背景：邻近色样的周围刺激，从色样边缘的各方向在 视角10°范围内。
二、色貌：人眼所感知的颜色外貌，用色貌属性表示 1.色相hue 2.亮度brightness 3.明度lightness 4.绝度彩度colorfulness 5.彩度chroma 6.饱和度saturation
Brightness and lightness
Colorfulness and chroma
光学基础之色度-三原色及CIE标准色度系统知识介绍
光学基础之⾊度-三原⾊及CIE标准⾊度系统知识介绍
1.5 ⾊度
⾊度学中所应⽤的⽅法和⼯具，都是以⽬视颜⾊匹配定律和国际上⼀致采⽤的标准为基础的。国际照明委员会（CIE ），通过其⾊度学委员会，推荐了⾊度学⽅法和基本的标准。
1.5.2 三原⾊
三原⾊：（红R 、绿G 、兰B ）或（品红、绿、兰）
三原⾊不能由其他⾊混合得到，三原⾊的波长如下：
红：700nm ，绿：546.1nm ，兰：435.8nm
由RGB 构成⽩光，得亮度⽐为L R =L G :L B =1:4.5907:0.0601 Lm/(s r ·m 2
)
⾊度坐标和⾊品坐标
三原⾊坐标：R ，G ，B ，是三维⾊度坐标。
⾊品坐标(归⼀化坐标)：r=R R+G+B , g= G R+G+B ,b= B R+G+B
, 并有 r+g+b=1
光谱三刺激值（⾊匹配函数） )(λr ,)(λg ,)(λb 代表匹配⼀种颜⾊，需要R 、G 、B 的⽐例。即取 )(λc = B b G g R r )()()(λλλ++，
就可以匹配出所要求的)(λc 颜⾊.并且)(λr ,)(λg ,)(λb 是有表可查的，其规律可参见图1.5－1。
图1.5－1 ⾊匹配函数
（6）⾊度图及⾊品图
三原⾊坐标见图1.5－2a,⾊品坐标见图1.5－2b,实际⾊谱的⾊品则⽰于图1.5－2c 中。由图1.5－2c 可见，三原⾊系统的⾊品图中有很⼤部分出现负值，使⽤很不⽅便，为此，国际照明委员会建⽴了CIE 标准⾊度系统，解决了这⼀问题。
图1.5－2 ⾊度及⾊品图
1.5.4 CIE 标准⾊度系统
现代色度学-第三章 其它表色系统
第三部分其它表色系统
3.1孟塞尔系统(Munsell Color System)3.2奥斯特瓦尔得系统(Ostwald)3.3瑞士自然色系(NCS) (Nature Color System)3.4美国OSA 色标(OSA:美国光学学会) 3.5中国颜色体系
3.6日本CC5000色彩图(还有cosmos ）3.7四色印刷色谱
3.8德国的DIN
前言：
表色系统即是一种颜色描述方法。CIE 色度系统是一个
重要的表色系统，但不是唯一的系统。早在它出现
前，人们就采用样卡的方法传输颜色信息。这类系统使
用方便，故为许多行业采用。国际上一些表色系统：
white
3.1 孟塞尔系统(Munsell Color System)
z由孟塞尔所创立的色相(H-
Hue)、明度(V-Value)和彩度(C-
chroma)表示颜色的方法，以颜色
的视觉特性来制定颜色分类和标定
系统，是从心理学的角度把汇集到
的实际色样，按目视色彩感觉等間
隔的排列方式，用HVC 把各种表
面的特性表示出来,给以颜色标号,
并按此精心制作成许多标准颜色样
品，汇编成颜色图冊。图3-1孟塞尔颜色立体示意图z它是一个三维类似球体的空间模型，把物体各种表面色的三种基
本属性色相、明度、彩度全部表示出来。
z目前国际上已广泛采用孟塞尔颜色系统作为分类和标定表面色。
z最初(1915年)的系统使用一段时间发现不太准确，即排列的不
完全符合等距原则。
z1929年和1943年美国国家标准局（NBS）和美国光学会（OSA）对孟塞尔颜色系统作了进一步研究，由孟塞尔颜色编排小组委员会对孟塞尔色样进行了光谱光度测量及视觉实验，并按视觉上等距的原则对孟塞尔图冊中的色样进行了修正和增补，重新编排了孟塞尔图冊中的色样，制定了《孟塞尔新標系統》。新标系统中的色样编排在视觉上更接近等距，而且对每一色样都給出相应的CIE1931色度学系统的色度坐标，即Y、x、y值，这个新标系统的颜色样品代表在CIE标准光源C的照明下可制出的所有表面色（非荧光材料）。
CIE标准色度学系统
CIE标准色度学系统一、CIE1931RGB 真实三原色表色系统
（一）、颜色匹配实验
把两个颜色调整到视觉相同的方法叫颜色匹配，颜色匹配实验是利用色光加色来实现的。图5-24中左方是一块白色屏幕，上方为红R、绿G、蓝B三原色光，下方为待配色光C，三原色光照耀白屏幕的上半部，待配色光照耀白屏幕的下半部，白屏幕上下两部分用一黑挡屏隔开，由白屏幕反射出来的光通过小孔抵达右方观看者的眼内。人眼看到的视场如图右下方所示，视场范畴在2°左右，被分成两部分。图右上方还有一束光，照耀在小孔周围的背景白版上，使视场周围有一圈色光做为背景。在此实验装置上能够进行一系列的颜色匹配实验。待配色光能够通过调剂上方三原色的强度来混合形成，当视场中的两部分色光相同时，视场中的分界线消逝，两部分合为同一视场，现在认为待配色光的光色与三原色光的混合光色达到色匹配。不同的待配色光达到匹配时三原色光亮度不同，可用颜色方程表示：
C=R（R）+G（G）+B（B）（5-1）
式中C 表示待配色光；（R）、（G）、（B）代表产生混合色的红、绿、蓝三原色的单位量；R、G、B分别为匹配待配色所需要的红、绿、蓝三原色的数量，称为三刺激值；“o”表示视觉上相等，即颜色匹配。
图5-24 颜色匹配实验
（二）、三原色的单位量
国际照明委员会（CIE）规定红、绿、蓝三原色的波长分别为700nm、546.1nm、435.8nm，在颜色匹配实验中，当这三原色光的相对亮度比例为1.0000：4.5907：0.0601时就能匹配出等能白光，因此CIE选取这一比例作为红、绿、蓝三原色的单位量，即（R）：（G）：（B）=1：1：1。尽管这时三原色的亮度值并不等，
CIE色度系
CIE色度学系统
CIE(国际照明委员会)标准色度学系统以两组基本实验数据为基础(CIE规定必须在明视觉条件下使用):
CIE1931标准色度观察者：适用于1-4度视场的颜色测量.
CIE1964标准色度观察者：适用于 >4度视场的颜色测量.
CIE1931-RGB 是最早提出的表色系统,但由于用来标定光谱色的三原色(RGB)出现负值,计算不方便,并且在物理意义上不易理解,因此,重新制定CIE1931-XYZ表色系统(具体可查阅色度学方面的书籍).
CIE1931色品图基本表明颜色视觉的基本规
律和颜色混合的规律.
CIE色度计算方法
三刺激值的标准方程:
积分的范围在可见光波段内，即380～780 nm.
色品坐标:
x = X/(X+Y+Z)
y = Y/(X+Y+Z)
xy色品图是不均匀的颜色空间，无法从色度坐标直接得到色差的值，所以，必须选择一个均匀的颜色空间，在此空间中，任意两点之间的距离代表两种颜色的色差。1976年，CIE推荐了两个均匀色空间，分别称为CIE 1976 L*u*v*色空间和CIE 1976 L*a*b*色空间。
研究中，通常采用L*u*v*空间。L*,u*，v*由下式规定：
色空间中两个颜色的色差由下式求得.
孟塞尔颜色系统表示法孟塞尔所创建的颜色系统是用颜色立体模
型表示颜色的方法。它是一个三维类似球体的空
间模型，把物体各种表面色的三种基本属性色
相、明度、饱和度全部表示出来。以颜色的视觉
特性来制定颜色分类和标定系统，以按目视色彩
感觉等间隔的方式，把各种表面色的特征表示出
来。目前国际上已广泛采用孟塞尔颜色系统作为
CIE标准色度学系统
色容差是指电脑计算的配方与目标标准的相差，以单一照明光源下计算，数值愈小，准确度则愈高。但是要注意，它只代表某一光源下的颜色比较，未能检测于不同光源下的偏差。光源发出的光谱与标准光谱之间的差别。
标准光谱随着改变，同一个光源如果标准光谱不同其色容差也不同，但是测量的时候，一般光色电分析系统会自动识别被测光源所在的色温范围，以确定标准光谱的色温取值，色容差的单位是SDCM，一般的要求的色容差要小于5SDCM。
色容差，是表征光色电检测系统软件计算的X,Y值与标准光源之间差别。数值越小，准确度越高。
标准光源的光谱随色温改变，则不同色温时，其标准光谱不同（一般检测设备会自动AUTO识别被测LED光源的色温范围，并确定对应的标准光源色温取值），色容差不同。在相同色温时，参考标准光谱一致，色坐标X,Y不同，则色容差不同。
(已下载)普通照明用LED模块的性能要求标准中规定LED模块要求的色容差要小于7SDCM。
色容差的意义引
（1）在荧光灯中由于红、绿、蓝三种粉的密度不同，生产中很容易造成色温差，一旦出现，需通过调节色容差来调整色温差以保证灯的光色。能够显示色容差的仪器（2）作为照明光源的白光LED应当参照色容差的标准来要求指导白光LED 新照明光源的发展和应用。
色容差和哪些因素有关？[1]
式中：Δx和Δy表示相对于目标坐标值x，y的误差，g11,g12, g22表示由各目标值决定的系数，K为色容差。标准颜色灯的色品坐标目标值应符合表D1的规定（见附录），系数见表D2。
用轴参数计算色容差的算式为：x’/K2a2+y’/K2b2=1 (2)
CIE标准色度学系统
1、RGB系统
3
4
eye
混 色 试 验
5
加法混色
三原色混色
补色混色
6
减法混色
7
三原色混色
8
RGB系统的三原色
9
RGB系统的色度坐标r,g,b
10
11
12
13
14
RGB系统的三刺激值
15
RGB系统的三刺激值的表式：
16
17
2、XYZ系统
百度文库18
19
1931 CIE-XYZ系统三原色的确定
45
46
47
Macadam椭圆
48
CIE 1960 UCS色度均匀标尺
49
27
CIE XYZ系统
x-y色度图
该图舌形线表示380nm∼780nm 之间单色光的轨迹 舌形曲线下端的直线称为紫线, 代表红颜色和紫颜色混合的标 准紫色 图中弯曲线代表各种温度下黑 体辐射的色度坐标(x,y)的轨迹
x-y色度图
28
29
30
CIE x-y色度图
Y
X
31
32
33
光的混合
34
一、CIE 色度学系统
1
1。RGB系统 1。1 基色量和三刺激值 1。2 色度坐标 1。3 配色函数 2。XYZ系统 2。1 1931 CIE-XYZ系统三原色的确定 2。2 RGB系统向XYZ系统得变换 2。3 x-y色度图 2。4 XYZ系统的配色函数 3。CIE均匀颜色空间 3。1 CIE 1960均匀色度标尺图 3。2 CIE 1964均匀颜色空间 3。3 CIE 1976均匀颜色空间
色彩学CIE色度系统
0.8
0.8
色度图可用来表示所有颜色的色度特性。色度图中心 为白点（非彩色点），光谱轨迹上的点代表不同波长的光 谱色，是饱和度最高的颜色，越接近色度图中心（白点）， 颜色的饱和度越低。围绕色度图中心不同的角度，颜色的 色调不同。
颜色光谱由来
CIE1931标准色度观察者的数据适用于2°视场的 中央视觉观察条件(视场范围1°-4°)，以此代表人 的平均颜色视觉特性。
2.1颜色匹配
2.1.1颜色匹配实验
把两种颜色调节到视觉上相同或相等 的过程叫作颜色匹配。
颜 色 匹 配 实 验
White Screen
2° Mapping the
Red
human
Green response
Blue
2° Observer
2°
Test Lamp!
2°
Masking Screeen
CIE(国际照明委员会)分别于1924年和1951年 根据不同科学家的实验结果规定了明视觉光谱光视 效率V(λ)和暗视觉光谱光视效率Vˊ(λ)。
CIE明视觉和暗视觉光谱光视效率是光度学计算的重 要依据。CIE推荐采用明视觉和暗视觉光谱光视效率V(λ) 和Vˊ(λ)作为标准光度观察者，代表人眼的平均(光)视觉特 性。按照CIE标准光度观察者来评价的辐通量Φe即为光通 量Фv。
CIE1931-RGB系统标准色度观察 者光谱三刺激值曲线
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单色光的颜色方程：
C()(C) r ()(R) g()(G) b ()(B)
[380nm,780nm]
任意颜色刺激的三刺激值
注意：出现了负的三刺激值与色品坐标值
加入待匹配色一侧视场的原色数量为负值。
CIE1931-RGB系统的光谱三刺激值r , g ,b
是由实验获得的，代表了视觉的光谱特性，本 来可以用于色度计算，但由于光谱三刺激值与 色品坐标都出现了负值，计算起来不方便，又 不易理解，因此，1931年CIE讨论推荐了一个 新的国际通用色度系统—CIE1931-XYZ系统。
2°
白屏
匹配人类视觉
红
绿
响应
蓝
2° 观察者
2°
等能光谱色
等能白光
2°
挡屏
颜色视觉特性
2°视场下用上述选定三原色匹配等能光谱色的 R、G、B三刺激值，用光谱三刺激值 r , g ,b 来表示 ，这一组函数叫做“CIE1931-RGB系统标 准色度观察者光谱三刺激值”，简称“CIE1931RGB系统标准色度观察者”。以此来代表人眼2° 视场的平均颜色视觉特性。
色品坐标与 三刺激值关系式
r=R/(R+G+B) g=G/(R+G+B) b=B/(R+G+B)=1-r-g
色品图（Chromaticity diagram）
标准白光(W)
r
R RG
B
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1 111
0.33
g
R
G G
B
1 111
0.33
b
R
B G
B
1
r
g
0.33
以色品坐 标r，g表示 的平面图称 为色品图
3.2 CIE标准色度系统
现代色度学采用CIE所规定的一系列颜色测 量原理、条件、数据和计算方法，称为CIE标准 色度系统。这一色度系统以两组基本颜色视觉 实验数据为基础：
•CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值
（1°-4°视场）
•CIE1964补充标准色度观察者光谱三刺激值
（>4°视场）
3.2.1 CIE1931-RGB系统
• 选择三原色：
700nm(R)、546.1nm(G)、435.8nm(B) • 确定三原色单位：
将相加匹配出等能白光(E光源)时三原色 各自的数量定为三原色的单位。即从色彩角度， 三原色等量（R=G=B=1)混合得到白光。
白光色品r=g=b=1/(1+1+1)=0.33
三原色单位亮度比：Lr:Lg:Lb=1.000:4.5907:0.0601
C(C) R(R) G(G) B(B)
“≡”表示颜色相互匹配 C(C)代表该颜色的矢量 C代表矢量的长度 ，(C)代表矢量的方向； (R) 、(G) 、(B)代表三原色，是三个坐标轴方向 上的单位矢量， R、G、B是三刺激值，为代数量，是(R) 、(G) 、(B)三
个坐标轴方向的分量。
三刺激值单位的确定：
在颜色匹配中，用于颜色混合以产生任意颜 色的三种颜色叫做三原色 。 primary color 原色
通常加色混色中使用红、绿、蓝三种颜色光 为三原色是为了得到最多的混合色。因为视网膜 上的锥体细胞只含有红、绿、蓝三种感色物质。
三原色可以任意选取，只要三原色中任何一种原色 不能由其余两种原色相混合得到就可以。
CIE1931-RGB系统标准色度观察者 光谱三刺激值曲线
0.4
三 刺 激 0.2 值
r(λ) b(λ)
g(λ)
λ(nm)
光谱三刺激值与光谱色色品坐标的关系式
r r（） r（） g（）b （）
g g（） r（） g（）b （）
b b（） r（） g（）b （）
光谱轨迹
CIE1931-RGB系统色品图及(R)、(G)、(B)向(X)、(Y)、(Z)的转换
3.不是用颜色的三个色貌特征明度、 色调、彩度（饱和度）的大小为度 量来表示颜色。
3.1颜色匹配（colour matching） 3.1.1 颜色匹配实验
把两种颜色调节到视觉上相同或相等 的过程叫作颜色匹配。
颜 色 匹 配 实 验
3.1.2 三刺激值和颜色匹配方程
一、三刺激值（tristimulus values）
任意色光都是由单色光组成的，可以 理解为都是混合色光，那么如果各单色光 的光谱三刺激值预先测得，根据混色原理 就能计算出该色光的三刺激值来。
R
k
(
)r
(
)
G k( )g( )
B k( )b ( )
φ(λ)——颜色刺激的光谱分布 k——归化常数
——计算所用的波长间隔
四、色品坐标和色品图
三原色各自在R+G+B总量中的相对比 例叫做色品坐标，用符号r，g，b来表示。 （chromaticity coordinates）
选某一特定波长的红、 绿、蓝三原色去进行混 合，直到三原色光以适 当比例匹配标准白光， 我们将此时的三原色数 量均定为一个单位(R)、 (G) 、(B)。
即匹配标准白光时三 原色的数量R、G、B( 三刺激值)相等， R=G=B=1。
三、光谱三刺激值
（spectral tristimulus values）
在综合了一些颜色科学家的研究和实 验基础上，国际照明委员会(CIE)规定了一 套标准色度系统，称为CIE标准色度系统 这一系统是近代色度学的基本组成部分， 是色度计算的基础，也是彩色复制的理论 基础之一。
CIE标准色度学系统特点：
1.是一种混色系统，以颜色匹配实验 为出发点建立起来的。
2.用组成每种颜色的三原色数量来定 量表达颜色。
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。
通过颜色匹配实验获取表示颜色的 三刺激值，这就是CIE标准色度系统的 基本出发点。
颜色空间
G
一种颜色与一组R、 G、B值相对应，R、G、 B值相同的颜色，颜色感 觉(外貌)必定相同。
B
C R
二、颜色匹配方程
第三章 CIE色度学体系
颜色是光作用于人眼后所形成的神经反应， 不是单纯的物理量，想要将颜色感觉定量描述很 不容易，它与照明条件、观察条件、视觉生理、 视觉心理、文化习俗、经验习惯等等均有关系， 长久以来，科学家们一直在探索将颜色感觉以确 定唯一的一组数据准确表达的方法。
CIE标准色度系统
（CIE standard colorimetric system）