色度学的技术基础
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５. ２ＣＩＥ １９３１ 标准色度系统
• 图５ －５ 所示为根据１９３１ 年ＣＩＥ ＲＧＢ 系统标准观察者三 刺激值绘出的色品图, 在色品图中偏马蹄形曲线是所有光谱色色品点 连接起来的轨迹, 称为光谱轨迹。 图５ －６ 所示为以三刺激值为纵 坐标、波长为横坐标绘出的光谱三刺激值曲线图。
• 一个典型的色光匹配实验系统如图５ －１ 所示。 实验系统基本包括 三部分: 三原色混合部分(可分别调整光强)、目标色光部分(可改变) 及视场评估部分。
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５. １ 颜色匹配
• 在图５ －１ 中, 从眼睛２°视场观察的方向看过去, 经过背景屏的观 察孔, 视场被黑色挡片分为两部分, 上半部分为可调强度的三原色光投 射到白屏后的混合颜色, 下半部分为目标色光投射到白屏后的待匹配 颜色。 在眼睛上方, 还有一个可调强度和颜色的背景灯, 其光束投射 到观察孔背景的白板上, 使得视场周围有一圈灰色的背景。 调整三原 色光的强度, 使其和目标色的光色调相同时, 视场中分界线感觉消失, 两部分合为同一视场, 目标色和三原色混合光色达到颜色匹配。 改变 目标色, 则需重新调整三原色光的强度, 以使其达到匹配, 故不同的目 标色达到匹配时三原色光强度不同。
• (３) 颜色外貌相同的光, 不管它们的光谱组成是否一样, 在颜色混合中 具有相同的效果。 即凡是在视觉上相同的颜色都是等效的。
• 颜色的代替律: • ①若两个相同的颜色各自与另外两个颜色相同, Ａ≡Ｂ, Ｃ≡Ｄ, 则相加
或相减混合后的颜色仍相同, 即Ａ ＋ Ｃ≡Ｂ ＋ Ｄ, Ａ － Ｃ≡Ｂ － Ｄ, 其中符号“≡” 代表颜色相互匹配。
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５. １ 颜色匹配
• ５. １. ４ 三刺激值和色品图
• １. 三刺激值 • 颜色匹配实验中选取三种颜色, 由它们相加混合能产生任意颜色, 这三
种颜色称为三原色, 亦称为参照色刺激。 三原色的选择是任意的, 只 要它们相互独立, 即三原色中任何一种颜色不能由其余两种原色相加 混合得到。 通常选择红、绿、蓝三原色, 它们能与人眼视网膜锥细胞 的光谱响应曲线匹配, 能够增大匹配系统表示的色域。 • 在颜色匹配实验中, 用来匹配某一特定颜色所需的三原色数量, 称为三 刺激值, 即颜色匹配方程式(５ －１) 的Ｒ、Ｇ、Ｂ 值。
• (１) 人的视觉只能分辨颜色的三种变化(如明度、色度、饱和度)。 • (２) 在由两个成分组成的混合色中, 如果一个成分连续变化, 混合色外
貌也连续变化。
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５. １ 颜色匹配
• 若两个成分互为补色, 以适当比例混合, 便产生白色或灰色, 若按其他 比例混合, 便产生近似比例大的颜色成分的非饱和色; 若任何两个非 补色调混合, 便产生中间色, 中间色的色调及饱和度随这两种颜色的色 调及相对数量不同而变化。
• 颜色匹配也可用几何方式来表示。 如图５ －２ 所示, 三原色Ｒ、Ｇ 、Ｂ 构成了三维坐标系的坐标轴, 被匹配的某一颜色可以用三维颜色 空间中的坐标点Ｓ 来表示, 也可以Ｓ 矢量表示, Ｓ 在各坐标轴上的数 量Ｒ、Ｇ、Ｂ 则代表颜色Ｓ 相应于三坐标轴的分量。
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５. １ 颜色匹配
• (４) 混合色的总亮度等于组成混合色的各种颜色光的亮度总和——— 亮度相加定律。
• 格拉斯曼定律仅适用于各种颜色光的相加混合过程。
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５. １ 颜色匹配
• ５. １. ３ 颜色匹配方程
• 图５ －１ 颜色匹配实验的结果可用格拉斯曼定律来阐述, 也可用代数 式和几何图形来表示。
• 若以(Ｃ) 代表被匹配颜色的单位, (Ｒ), (Ｇ), (Ｂ) 代表产生混合色的红 、绿、蓝三原色的单位, Ｒ, Ｇ, Ｂ, Ｃ 分别代表红、绿、蓝和被匹配 色的数量。 当实验达到两半视场匹配时, 可用颜色方程表示为
０. ３３３。
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５. １ 颜色匹配
• 以色品坐标表示的平面图称为色品图(图５ －４)。三角形的三个顶点 对应于三原色(Ｒ)、(Ｇ)、(Ｂ),纵坐标为色品ｇ, 横坐标为色品ｒ。 标 准白光的位置是ｒ ＝０. ３３３, ｇ ＝ ０. ３３３。 只需给出ｒ 和ｇ 坐标就可确定颜色在色品图上的位置。 由图５ －２ 三刺激值色空间 可知, 色品图是单位平面Ｒ ＋ Ｇ ＋ Ｂ ＝ １, 只是将三维空间的三个 坐标轴按一定规则分布, 使单位平面成为一个等边直角三角形。 色品 图上表示了Ｃ ＝１ 各颜色量的色品。
值不可能都用匹配实验来测得。
• 根据格拉斯曼颜色混合的代替律, 如果有两种颜色光(Ｒ１, Ｇ１, Ｂ１) 和(Ｒ２, Ｇ２, Ｂ２ )相加混合后, 则混合色的三刺激值为
• 设某一种颜色进入人眼的光刺激的光谱分布函数为φ(λ), 而每个波长
单色光视觉感知的光谱三刺激值
因此将 φ(λ) 按波长加权
光谱三刺激值, 则可以得到每一波长的三刺激值, 再进行积分, 就可得
到该颜色的三刺激值
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５. １ 颜色匹配
• ４. 色品坐标和色品图 • 如图５ －３ 中方程为Ｒ ＋ Ｇ ＋ Ｂ ＝１的单位平面, 是与三个坐标
轴平面的交线构成的一个等边三角形。 如果将颜色空间中的颜色点 投影到此单位平面, 将三刺激值的三维坐标系统转换为二维平面坐标 时, 则构成了色品图, 色品图上颜色点的二维坐标称色品坐标, 仅表征 颜色点的色度属性, 而与亮度无关。 • 将颜色匹配方程式(５ －１) 中, Ｃ ＝１ 写成单位方程
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５. １ 颜色匹配
• ５. １. １ 色光匹配实验
• 色光混合是指将两种或几种颜色光同时或先后快速刺激人的视觉器官 时, 产生不同于原来颜色的新颜色感觉的过程。 在这个混合光刺激和 视觉响应的基本过程中, 光刺激的物理本质是各个色光能量的叠加, 而 视觉响应的心理感知则是颜色趋于更明亮的属性, 故称之为颜色相加 混合方法(也称为包光加色法)。 在色光混合实验中, 用选定的几种色 光, 通过调整各强度比例使其匹配得到给出的某种目标色光的实验称 为色光匹配实验。
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５. １ 颜色匹配
• ②一个单位量的颜色与另一个单位量的颜色相同, 如Ａ≡Ｂ, 那么这两 种颜色数量同时扩大或缩小相同倍数, 则两颜色仍为相同, 即ｎＡ≡ｎ Ｂ。
• 根据代替律, 只要在感觉上颜色相同, 便可互相代替, 所得的视觉效果 是相同的, 因而可利用颜色混合方法来产生或代替所需要的颜色。
• ＣＩＥ 将三原色转换成７００ ｎｍ (Ｒ)、５４６. １ ｎｍ (Ｇ)、４ ３５. ８ ｎｍ (Ｂ), 以相等数量的三原色刺激值匹配等能白光(又称为 Ｅ 光源) 确定三刺激值单位, 发现将两个实验结果经坐标变换后绘制 在新色品图上的结果很一致。因此, １９３１ 年ＣＩＥ 采用两实验的 平均值定出匹配等能光谱色的 ＲＧＢ 三刺激值.
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５. １ 颜色匹配
• 即一个单位颜色(Ｃ) 的色品只取决于三原色的刺激值各自在Ｒ ＋ Ｇ ＋ Ｂ 总量中的相对比例,即色品坐标, 用符号ｒ, ｇ, ｂ 表示。 色度坐 标与三刺激值之间的关系如下:
• 且ｒ ＋ ｇ ＋ ｂ ＝１。 于是式(５ －７) 可写成 • 色品坐标三个量ｒ, ｇ 和ｂ 中只有两个独立量。 • 白光(Ｗ) 的三刺激值为Ｒ ＝ Ｇ ＝ Ｂ ＝ １,故色品坐标为ｒ ＝ ｇ ＝
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５. ２ＣＩＥ １９３１ 标准色度系统
• 选７００ ｎｍ、５４６. １ ｎｍ 和４３５. ８ ｎｍ 三单色光为三原 色是因为７００ ｎｍ 是可见光谱的红色末端, ５１６. １ ｎｍ 和４ ３５. ８ ｎｍ 为明显的汞谱线, 三者都能比较精确地产生出来。 经实 验和计算确定, 匹配等能白光的(Ｒ), (Ｇ), (Ｂ) 三原色单位的亮度比率 为１. ０００ ０∶ ４. ５９０ ７∶０. ０６０ １, 辐亮度比率为７２. ０９６ ２∶ １. ３７９ １∶ １. ０００ ０。.
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பைடு நூலகம்
５. ２ＣＩＥ １９３１ 标准色度系统
• ５. ２. １ ＣＩＥ １９３１ ＲＧＢ 系统
• 莱特(Ｗ. Ｄ. Ｗｒｉｇｈｔ) 在２° 圆形视场范围内, 选择６５０ ｎｍ ( 红)、５３０ ｎｍ ( 绿)、４６０ ｎｍ (蓝) 三单色光作为三原色匹配 等能光谱的各种颜色。 三刺激值的单位为: 相等数量的绿和蓝原色匹 配４９４ ｎｍ 的蓝绿色, 相等数量的红和绿原色匹配５８２. ５ ｎｍ 的黄色,得出相对亮度单位为ｌＲ ∶ ｌＧ ∶ ｌＢ 。 由１０ 名观察者 在其目视色度计上进行实验, 测得一套光谱三刺激值数据。
第５ 章 色度学的技术基础
• ５.１ 颜色匹配 • ５.２ ＣＩＥ １９３１ 标准色度系统 • ５.３ ＣＩＥ １９６４ 补充标准色度系统 • ５.４ ＣＩＥ 色度计算方法 • ５.５ 均匀颜色空间
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第５ 章 色度学的技术基础
• ５.６ 同色异谱程度的评价 • ５.７ ＣＩＥ 光源显色指数 • ５.８ 色序系统 • ５.９ ＣＩＥ ＣＡＭ０２ 色貌模型
• 吉尔德(Ｊ. Ｇｕｉｌｄ) 在其目视测色计上由７ 名观察者做了类似的 匹配实验。
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５. ２ＣＩＥ １９３１ 标准色度系统
• 观察视场也是２°, 选用三原色波长为６３０ ｎｍ、５４２ ｎｍ 和 ４６０ ｎｍ, 三刺激值单位以三原色相加匹配ＮＰＬ(英国国家物理 实验室的缩写) 白色光源, 认为三原色的刺激值相等定出相对亮度单 位为ｌＲ ∶ ｌＧ ∶ ｌＢ , 测得一套光谱三刺激值数据。
• 如果将各单色光的辐射能量值都保持为相同(对应的光谱分布称为等
能光谱), 则得到的三刺激值称为光谱三刺激值, 用
表示。
光谱三刺激值又称为颜色匹配函数, 数值只取决于人眼的视觉特性, 可
表为
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５. １ 颜色匹配
• ３. 颜色三刺激值 • ＣＩＥ 色度学系统用三刺激值来定量描述颜色, 但每种颜色的三刺激
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５. １ 颜色匹配
• 当视场两部分光色达到匹配后, 改变背景光的明暗程度, 视场中颜色会 起变化, 但视场两部分仍匹配。
• ５. １. ２ 格拉斯曼定律
• 基于各种颜色光的相加混合实验, １８５４ 年格拉斯曼(Ｈ. Ｇｒａｓ ｓｍａｎｎ) 总结出颜色混合的定性规律———格拉斯曼定律, 为现代 色度学的建立奠定了基础。
• Ｓ 矢量的长度表示颜色的亮度属性, 矢量的方向表示颜色的色调和彩 度的色度属性。
• 只要三个坐标轴有一个公共的交点Ｏ, 且三个轴不在一个平面内, 则其 空间方向可任意。 每个坐标轴上的单位长度(Ｒ)、(Ｇ)、(Ｂ) 的选择 也是任意的, 图５ －３ 所示为一种常用的选择方式, 即相等数量的Ｒ、 Ｇ、Ｂ 混合后产生中性色Ｎ, 使代表中性的Ｎ 矢量与Ｒ ＋ Ｇ ＋ Ｂ ＝１ 的单位平面相交于三角形的重心处, 则三角形与各坐标轴的交点 处为Ｒ ＝ １,Ｇ ＝１, Ｂ ＝１, 由此确定了各坐标轴的单位长度。在 单位平面上, 每个颜色矢量与它只能有一交点, 交点位置是固定的, 各 交点与原点Ｏ 的连线的长度为各种颜色矢量的单位长度。
• 若用色度学单位来表示, 则方程为
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５. １ 颜色匹配
• ２. 光谱三刺激值
• 在图５ －１ 所示的颜色匹配实验中, 如果目标色光为某一种波长的单 色光(亦称为光谱色), 则对应一种波长的单色光可得到一组三刺激值 (Ｒ, Ｇ, Ｂ)。 对不同波长的单色光做一系列类似的匹配实验, 可得到 对应于各种波长单色光的三刺激值。
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５. １ 颜色匹配
• 一种颜色与一组Ｒ、Ｇ、Ｂ 数值相对应, 颜色感觉可通过三刺激值来 定量表示。 任意两种颜色只要Ｒ、Ｇ、Ｂ 数值相同, 颜色感觉就相同。 三刺激值单位(Ｒ)、(Ｇ)、(Ｂ) 不用物理量为单位, 而是选用色度学单 位(也称三Ｔ单位)。 其确定方法是: 选一特定白光(Ｗ) 作为标准, 用颜 色匹配实验选定的三原色光(红、绿、蓝) 相加混合与此白光(Ｗ) 匹配. 若匹配ＦＣ流明的(Ｃ) 光需要ＦＲ流明的(Ｒ)、ＦＧ流明的(Ｇ) 和ＦＢ 流明的(Ｂ), 则颜色方程为
５. ２ＣＩＥ １９３１ 标准色度系统
• 图５ －５ 所示为根据１９３１ 年ＣＩＥ ＲＧＢ 系统标准观察者三 刺激值绘出的色品图, 在色品图中偏马蹄形曲线是所有光谱色色品点 连接起来的轨迹, 称为光谱轨迹。 图５ －６ 所示为以三刺激值为纵 坐标、波长为横坐标绘出的光谱三刺激值曲线图。
• 一个典型的色光匹配实验系统如图５ －１ 所示。 实验系统基本包括 三部分: 三原色混合部分(可分别调整光强)、目标色光部分(可改变) 及视场评估部分。
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５. １ 颜色匹配
• 在图５ －１ 中, 从眼睛２°视场观察的方向看过去, 经过背景屏的观 察孔, 视场被黑色挡片分为两部分, 上半部分为可调强度的三原色光投 射到白屏后的混合颜色, 下半部分为目标色光投射到白屏后的待匹配 颜色。 在眼睛上方, 还有一个可调强度和颜色的背景灯, 其光束投射 到观察孔背景的白板上, 使得视场周围有一圈灰色的背景。 调整三原 色光的强度, 使其和目标色的光色调相同时, 视场中分界线感觉消失, 两部分合为同一视场, 目标色和三原色混合光色达到颜色匹配。 改变 目标色, 则需重新调整三原色光的强度, 以使其达到匹配, 故不同的目 标色达到匹配时三原色光强度不同。
• (３) 颜色外貌相同的光, 不管它们的光谱组成是否一样, 在颜色混合中 具有相同的效果。 即凡是在视觉上相同的颜色都是等效的。
• 颜色的代替律: • ①若两个相同的颜色各自与另外两个颜色相同, Ａ≡Ｂ, Ｃ≡Ｄ, 则相加
或相减混合后的颜色仍相同, 即Ａ ＋ Ｃ≡Ｂ ＋ Ｄ, Ａ － Ｃ≡Ｂ － Ｄ, 其中符号“≡” 代表颜色相互匹配。
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５. １ 颜色匹配
• ５. １. ４ 三刺激值和色品图
• １. 三刺激值 • 颜色匹配实验中选取三种颜色, 由它们相加混合能产生任意颜色, 这三
种颜色称为三原色, 亦称为参照色刺激。 三原色的选择是任意的, 只 要它们相互独立, 即三原色中任何一种颜色不能由其余两种原色相加 混合得到。 通常选择红、绿、蓝三原色, 它们能与人眼视网膜锥细胞 的光谱响应曲线匹配, 能够增大匹配系统表示的色域。 • 在颜色匹配实验中, 用来匹配某一特定颜色所需的三原色数量, 称为三 刺激值, 即颜色匹配方程式(５ －１) 的Ｒ、Ｇ、Ｂ 值。
• (１) 人的视觉只能分辨颜色的三种变化(如明度、色度、饱和度)。 • (２) 在由两个成分组成的混合色中, 如果一个成分连续变化, 混合色外
貌也连续变化。
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５. １ 颜色匹配
• 若两个成分互为补色, 以适当比例混合, 便产生白色或灰色, 若按其他 比例混合, 便产生近似比例大的颜色成分的非饱和色; 若任何两个非 补色调混合, 便产生中间色, 中间色的色调及饱和度随这两种颜色的色 调及相对数量不同而变化。
• 颜色匹配也可用几何方式来表示。 如图５ －２ 所示, 三原色Ｒ、Ｇ 、Ｂ 构成了三维坐标系的坐标轴, 被匹配的某一颜色可以用三维颜色 空间中的坐标点Ｓ 来表示, 也可以Ｓ 矢量表示, Ｓ 在各坐标轴上的数 量Ｒ、Ｇ、Ｂ 则代表颜色Ｓ 相应于三坐标轴的分量。
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５. １ 颜色匹配
• (４) 混合色的总亮度等于组成混合色的各种颜色光的亮度总和——— 亮度相加定律。
• 格拉斯曼定律仅适用于各种颜色光的相加混合过程。
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５. １ 颜色匹配
• ５. １. ３ 颜色匹配方程
• 图５ －１ 颜色匹配实验的结果可用格拉斯曼定律来阐述, 也可用代数 式和几何图形来表示。
• 若以(Ｃ) 代表被匹配颜色的单位, (Ｒ), (Ｇ), (Ｂ) 代表产生混合色的红 、绿、蓝三原色的单位, Ｒ, Ｇ, Ｂ, Ｃ 分别代表红、绿、蓝和被匹配 色的数量。 当实验达到两半视场匹配时, 可用颜色方程表示为
０. ３３３。
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５. １ 颜色匹配
• 以色品坐标表示的平面图称为色品图(图５ －４)。三角形的三个顶点 对应于三原色(Ｒ)、(Ｇ)、(Ｂ),纵坐标为色品ｇ, 横坐标为色品ｒ。 标 准白光的位置是ｒ ＝０. ３３３, ｇ ＝ ０. ３３３。 只需给出ｒ 和ｇ 坐标就可确定颜色在色品图上的位置。 由图５ －２ 三刺激值色空间 可知, 色品图是单位平面Ｒ ＋ Ｇ ＋ Ｂ ＝ １, 只是将三维空间的三个 坐标轴按一定规则分布, 使单位平面成为一个等边直角三角形。 色品 图上表示了Ｃ ＝１ 各颜色量的色品。
值不可能都用匹配实验来测得。
• 根据格拉斯曼颜色混合的代替律, 如果有两种颜色光(Ｒ１, Ｇ１, Ｂ１) 和(Ｒ２, Ｇ２, Ｂ２ )相加混合后, 则混合色的三刺激值为
• 设某一种颜色进入人眼的光刺激的光谱分布函数为φ(λ), 而每个波长
单色光视觉感知的光谱三刺激值
因此将 φ(λ) 按波长加权
光谱三刺激值, 则可以得到每一波长的三刺激值, 再进行积分, 就可得
到该颜色的三刺激值
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５. １ 颜色匹配
• ４. 色品坐标和色品图 • 如图５ －３ 中方程为Ｒ ＋ Ｇ ＋ Ｂ ＝１的单位平面, 是与三个坐标
轴平面的交线构成的一个等边三角形。 如果将颜色空间中的颜色点 投影到此单位平面, 将三刺激值的三维坐标系统转换为二维平面坐标 时, 则构成了色品图, 色品图上颜色点的二维坐标称色品坐标, 仅表征 颜色点的色度属性, 而与亮度无关。 • 将颜色匹配方程式(５ －１) 中, Ｃ ＝１ 写成单位方程
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５. １ 颜色匹配
• ５. １. １ 色光匹配实验
• 色光混合是指将两种或几种颜色光同时或先后快速刺激人的视觉器官 时, 产生不同于原来颜色的新颜色感觉的过程。 在这个混合光刺激和 视觉响应的基本过程中, 光刺激的物理本质是各个色光能量的叠加, 而 视觉响应的心理感知则是颜色趋于更明亮的属性, 故称之为颜色相加 混合方法(也称为包光加色法)。 在色光混合实验中, 用选定的几种色 光, 通过调整各强度比例使其匹配得到给出的某种目标色光的实验称 为色光匹配实验。
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５. １ 颜色匹配
• ②一个单位量的颜色与另一个单位量的颜色相同, 如Ａ≡Ｂ, 那么这两 种颜色数量同时扩大或缩小相同倍数, 则两颜色仍为相同, 即ｎＡ≡ｎ Ｂ。
• 根据代替律, 只要在感觉上颜色相同, 便可互相代替, 所得的视觉效果 是相同的, 因而可利用颜色混合方法来产生或代替所需要的颜色。
• ＣＩＥ 将三原色转换成７００ ｎｍ (Ｒ)、５４６. １ ｎｍ (Ｇ)、４ ３５. ８ ｎｍ (Ｂ), 以相等数量的三原色刺激值匹配等能白光(又称为 Ｅ 光源) 确定三刺激值单位, 发现将两个实验结果经坐标变换后绘制 在新色品图上的结果很一致。因此, １９３１ 年ＣＩＥ 采用两实验的 平均值定出匹配等能光谱色的 ＲＧＢ 三刺激值.
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５. １ 颜色匹配
• 即一个单位颜色(Ｃ) 的色品只取决于三原色的刺激值各自在Ｒ ＋ Ｇ ＋ Ｂ 总量中的相对比例,即色品坐标, 用符号ｒ, ｇ, ｂ 表示。 色度坐 标与三刺激值之间的关系如下:
• 且ｒ ＋ ｇ ＋ ｂ ＝１。 于是式(５ －７) 可写成 • 色品坐标三个量ｒ, ｇ 和ｂ 中只有两个独立量。 • 白光(Ｗ) 的三刺激值为Ｒ ＝ Ｇ ＝ Ｂ ＝ １,故色品坐标为ｒ ＝ ｇ ＝
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５. ２ＣＩＥ １９３１ 标准色度系统
• 选７００ ｎｍ、５４６. １ ｎｍ 和４３５. ８ ｎｍ 三单色光为三原 色是因为７００ ｎｍ 是可见光谱的红色末端, ５１６. １ ｎｍ 和４ ３５. ８ ｎｍ 为明显的汞谱线, 三者都能比较精确地产生出来。 经实 验和计算确定, 匹配等能白光的(Ｒ), (Ｇ), (Ｂ) 三原色单位的亮度比率 为１. ０００ ０∶ ４. ５９０ ７∶０. ０６０ １, 辐亮度比率为７２. ０９６ ２∶ １. ３７９ １∶ １. ０００ ０。.
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• ５. ２. １ ＣＩＥ １９３１ ＲＧＢ 系统
• 莱特(Ｗ. Ｄ. Ｗｒｉｇｈｔ) 在２° 圆形视场范围内, 选择６５０ ｎｍ ( 红)、５３０ ｎｍ ( 绿)、４６０ ｎｍ (蓝) 三单色光作为三原色匹配 等能光谱的各种颜色。 三刺激值的单位为: 相等数量的绿和蓝原色匹 配４９４ ｎｍ 的蓝绿色, 相等数量的红和绿原色匹配５８２. ５ ｎｍ 的黄色,得出相对亮度单位为ｌＲ ∶ ｌＧ ∶ ｌＢ 。 由１０ 名观察者 在其目视色度计上进行实验, 测得一套光谱三刺激值数据。
第５ 章 色度学的技术基础
• ５.１ 颜色匹配 • ５.２ ＣＩＥ １９３１ 标准色度系统 • ５.３ ＣＩＥ １９６４ 补充标准色度系统 • ５.４ ＣＩＥ 色度计算方法 • ５.５ 均匀颜色空间
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第５ 章 色度学的技术基础
• ５.６ 同色异谱程度的评价 • ５.７ ＣＩＥ 光源显色指数 • ５.８ 色序系统 • ５.９ ＣＩＥ ＣＡＭ０２ 色貌模型
• 吉尔德(Ｊ. Ｇｕｉｌｄ) 在其目视测色计上由７ 名观察者做了类似的 匹配实验。
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５. ２ＣＩＥ １９３１ 标准色度系统
• 观察视场也是２°, 选用三原色波长为６３０ ｎｍ、５４２ ｎｍ 和 ４６０ ｎｍ, 三刺激值单位以三原色相加匹配ＮＰＬ(英国国家物理 实验室的缩写) 白色光源, 认为三原色的刺激值相等定出相对亮度单 位为ｌＲ ∶ ｌＧ ∶ ｌＢ , 测得一套光谱三刺激值数据。
• 如果将各单色光的辐射能量值都保持为相同(对应的光谱分布称为等
能光谱), 则得到的三刺激值称为光谱三刺激值, 用
表示。
光谱三刺激值又称为颜色匹配函数, 数值只取决于人眼的视觉特性, 可
表为
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５. １ 颜色匹配
• ３. 颜色三刺激值 • ＣＩＥ 色度学系统用三刺激值来定量描述颜色, 但每种颜色的三刺激
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５. １ 颜色匹配
• 当视场两部分光色达到匹配后, 改变背景光的明暗程度, 视场中颜色会 起变化, 但视场两部分仍匹配。
• ５. １. ２ 格拉斯曼定律
• 基于各种颜色光的相加混合实验, １８５４ 年格拉斯曼(Ｈ. Ｇｒａｓ ｓｍａｎｎ) 总结出颜色混合的定性规律———格拉斯曼定律, 为现代 色度学的建立奠定了基础。
• Ｓ 矢量的长度表示颜色的亮度属性, 矢量的方向表示颜色的色调和彩 度的色度属性。
• 只要三个坐标轴有一个公共的交点Ｏ, 且三个轴不在一个平面内, 则其 空间方向可任意。 每个坐标轴上的单位长度(Ｒ)、(Ｇ)、(Ｂ) 的选择 也是任意的, 图５ －３ 所示为一种常用的选择方式, 即相等数量的Ｒ、 Ｇ、Ｂ 混合后产生中性色Ｎ, 使代表中性的Ｎ 矢量与Ｒ ＋ Ｇ ＋ Ｂ ＝１ 的单位平面相交于三角形的重心处, 则三角形与各坐标轴的交点 处为Ｒ ＝ １,Ｇ ＝１, Ｂ ＝１, 由此确定了各坐标轴的单位长度。在 单位平面上, 每个颜色矢量与它只能有一交点, 交点位置是固定的, 各 交点与原点Ｏ 的连线的长度为各种颜色矢量的单位长度。
• 若用色度学单位来表示, 则方程为
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５. １ 颜色匹配
• ２. 光谱三刺激值
• 在图５ －１ 所示的颜色匹配实验中, 如果目标色光为某一种波长的单 色光(亦称为光谱色), 则对应一种波长的单色光可得到一组三刺激值 (Ｒ, Ｇ, Ｂ)。 对不同波长的单色光做一系列类似的匹配实验, 可得到 对应于各种波长单色光的三刺激值。
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５. １ 颜色匹配
• 一种颜色与一组Ｒ、Ｇ、Ｂ 数值相对应, 颜色感觉可通过三刺激值来 定量表示。 任意两种颜色只要Ｒ、Ｇ、Ｂ 数值相同, 颜色感觉就相同。 三刺激值单位(Ｒ)、(Ｇ)、(Ｂ) 不用物理量为单位, 而是选用色度学单 位(也称三Ｔ单位)。 其确定方法是: 选一特定白光(Ｗ) 作为标准, 用颜 色匹配实验选定的三原色光(红、绿、蓝) 相加混合与此白光(Ｗ) 匹配. 若匹配ＦＣ流明的(Ｃ) 光需要ＦＲ流明的(Ｒ)、ＦＧ流明的(Ｇ) 和ＦＢ 流明的(Ｂ), 则颜色方程为