第2讲 宝石的颜色成因及理论—颜色与光

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3、色度学理论
颜色的定量计算
白点(光源)
定量参数 (指标) 亮度 主波长 饱和度
y
0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4
520 540 CW 560 500 580 600 N C' 620 700 P
主波长
3、色度学理论
颜色的定量计算
如何根据光的光谱分布计算出 •主波长 •饱和度 步骤: 1、求出三刺激值X、Y、Z 2、求出色品坐标x、y、z 3、求出主波长与饱和度
4、颜色测量系统
4、颜色测量系统
基本原理: 测量出一定光源照射下宝石的透射或反射光辐 射光谱分布,然后再根据某一照射光源的光辐 射能量分布,计算出在该照射光下宝石所呈现 的颜色(主波长、饱和度、亮度等)。
2、颜色的属性与规律
颜色的属性(三要素)
饱和度(Saturation)
是指构成颜色的纯度也就是彩色的纯洁性﹐色调深浅的 程度。它表示颜色中所含彩色成分的比例。 单色光饱和度最大。光谱色(单色光)掺入白光成份时﹐ 其彩色变浅﹐饱和度下降。当掺入的白光成份多到一定 限度时﹐在眼睛看來﹐它就不再是一种彩色光而成为白 光了﹐或者说饱和度接近于零,白光的饱和度等于零 物体彩色的饱和度決定于其反射率(或透过率)对谱线的 选择性﹐选择性越高﹐其饱和度就越高。 不同的色别在视觉上也有不同的饱和度,红色的饱和度 最高,绿色的饱和度最低,其余的颜色饱和度适中。
Dean B. Judd(颜色科学的先驱之一) 颜色是物体与光所呈现的面貌,这个面貌取决于 到达眼睛视网膜的辐射能的光谱成分,也取决于 它在视网膜上的时间与空间分布。 GT/T 5698-2001 《颜色术语》 颜色:光作用于人眼引起除空间属性以外的视觉 特征。
1、什么是颜色
颜色的定义
颜色是眼睛和神经系统对光线的感觉,它是光线 在眼睛的视网膜上形成的讯号刺激大脑皮层产生 的反应。
3、色度学理论
CIE RGB/XYZ色度坐标
颜色匹配(CIE)
3、色度学理论
CIE RGB/XYZ色度坐标
颜色匹配(CIE) (任意色光的)三刺激值 计算方法 将待测光的光谱分布函数 P(λ),按波长加权光谱三 刺激值,得到每一波长的 三刺值,再进行积分(在 可见光范围内),就得出 待测光的三刺激值。
无论什么东西,只要是可见的就是颜 色,颜色就其本质而言,就是可见的 东西。(没有区分颜色与光) 纯净的光,像来自太阳的光,是没有 颜色的,但它之所以有颜色,是由于 同物体发生相互作用时,它被减弱, 这些物体具有特定性质产生出颜色来。
亚里士多德 (384 BC - 322 BC) 古希腊 哲学家、科学家和教育家
3、色度学理论
人的视觉特点:颜色学说
赫林的对比色学说(四色学说) 假设视网膜中有三对视素:白-黑视素、红-绿、黄蓝。这三对视素的代谢作用包括建设(同化)和破 坏(异化)两种对立过程。 光刺激破坏白-黑视素,引起神经冲动产生白色感觉。 无光刺激时白-黑视素被重新建设起来,产生黑色感 觉。 对红-绿视素,红光起破坏作用,绿光起建设作用。 对黄-蓝视素,黄光起破坏作用,蓝光起建设作用。 可很好解释色盲现象,无法解释三原色可混合出各 种颜色这一现象。
4、颜色测量系统
紫外-可见光分光光度计
3、色度学理论
色度学理论
1)人的视觉特点 2)CIE RGB/XYZ色度坐标 3)颜色的定量计算
4)色度学的发展
3、色度学理论
人的视觉特点:人眼构造
3、色度学理论
人的视觉特点:颜色学说
杨-赫姆霍尔兹三原色学说 根据红、绿、蓝三原色可以混合出各种不同颜色 的规律,假定人眼视网膜上有三种神经纤维,每 种神经纤维的兴奋都能引起一种原色的感觉。不 同波长的光引起三种纤维的兴奋程度不同,人眼 就产生不同的颜色感觉。 可很好解释三原色可混合出各种颜色这一现象, 无法解释色盲现象。
1、什么是颜色
光谱与颜色
牛顿 (1643.1.4-1727.3.31 ) 英国 物理学家、数学家 天文学家、自然哲学家 白光是各种颜色光的混合。 白光可以分解成从红到紫的七色光谱。 一切自然物体的颜色是因为它们对光的反射性能不同。 对哪一种光反射的更多些,就是哪种颜色。
1、什么是颜色
颜色的定义
颜色的属性(三要素)
明度(Lightness) 亮度或明度是光作用于人眼时所引起的明亮程 度的感觉,是指色彩明暗深浅的程度,也可称 为色阶。 亮度有两种特性:同一物体因受光不同会产生 明度上的变化;强度相同的不同色光,亮度感 不同。
2、颜色的属性与规律
颜色的属性(三要素)
色调(Hue) 也称色相,就是指不同颜色之间质的差别,它们是 可见光谱中不同波长的电磁波在视觉上的特有标志, 也是色彩所具有的最显著特征。 从物理光学的角度上来讲,各种色调是由射入人眼 中光线的光谱成分所决定的,色调即色相的形成取 决于该光谱成分的波长。 物体的色调由照射光源的光谱和物体本身反射特性 或者透射特性决定,光源的色调取決于辐射的光谱 组成和光谱能量分布及人眼所产生的感觉。
3、色度学理论
CIE RGB/XYZ色度坐标
颜色匹配(CIE)
三刺激值的单位[R]、[G]、[B]不是用物理量为单位,而是 选用色度学单位,亦称为三T单位。 确定方法: 选用一特定白光(W)作为标准进行颜色匹配,达到匹配时 的三原色光的光通量R为lRlm(流明)、G为lGlm、B为lBlm。 将比值lR:lG:lB作为三刺激值的相对亮度单位(色度学单 位)。 如匹配FClm的[C]光,需要的FRlm的[R]光,FGlm的[G]光, FBlm的[B]光。以lm作为单位,颜色方程表示为 FC[C] ≡ FR[R]+FG[G]+FB[B] 用色度学单位表示: C[C] ≡ R[R]+G[G]+B[B] 其中R=FR/lR,G=FG/lG,B=FB/lB;C=R+G+B
3、色度学理论
CIE RGB/XYZ色度坐标
CIE 1931 RGB色度坐标
色品坐标 在颜色匹配方程 C[C] ≡ R[R]+G[G]+B[B] 两边除以R+G+B(=C)得到 [C]=r[R]+g[G]+b[B],其中 r = R /(R+G+B);g = G /(R+G+B); b = B /(R+G+B) 将r,g,b称作为色品坐标,且r+g+bLeabharlann Baidu1
[Y]
[Z]
-0.158657
-0.082832
0.252426
0.015705
-0.002550
0.178595
3、色度学理论
CIE RGB/XYZ色度坐标
CIE 1931 XYZ色度坐标
三刺激值之间的关系式 R X 2.768892 G 1.1751748 B 1.130160
Y
Z
1.000000
以色品坐标表示的平面图,称作色品图。
3、色度学理论
CIE RGB/XYZ色度坐标
CIE 1931 RGB色度坐标
3、色度学理论
CIE RGB/XYZ色度坐标
CIE 1931 XYZ色度坐标
r
g
-0.2778 2.7671 0.1409
b
0.0028 0.0279 1.6202
x
y z
1.2750 -1.7392 -0.7431
3、色度学理论
CIE RGB/XYZ色度坐标
CIE 1931 XYZ色度坐标
3、色度学理论
CIE RGB/XYZ色度坐标
CIE 1931 XYZ色度坐标
3、色度学理论
CIE RGB/XYZ色度坐标
CIE 1931 XYZ色度坐标
三原色之间的关系式 [R] [X] 0.418455 [G] -0.091165 [B] 0.000921
颜色知觉形成的三个主要组成部分:光源、物体、 人眼。三者中改变一个或多个,都将使颜色知觉发 生变化。

2、颜色的属性与规律
2、颜色的属性与规律 问题2 颜色有哪些属性(或者说颜色是如何表征的)? 颜色有哪些规律?
2、颜色的属性与规律
颜色的属性(三要素) 明度 色调 饱和度
2、颜色的属性与规律
3、色度学理论
人的视觉特点:色盲
3、色度学理论
CIE RGB/XYZ色度坐标
颜色匹配(CIE)
700nm(R) 546.1nm(G) 435.8nm(B)
3、色度学理论
CIE RGB/XYZ色度坐标
颜色匹配(CIE)
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 原色可以任意选定,但三原色中任何一种颜色不能由其余 两种颜色相混合而得到。 CIE以700nm(红),546.1nm(绿),435.8nm(蓝)作为 三原色。 颜色匹配方程:表示颜色匹配的代数式。 C[C] ≡ R[R]+G[G]+B[B] [C] 被匹配颜色的单位;[R]、[G]、[B]三原色的单位 C、R、G、B代表被匹配色与三原色的数量 R、G、B又称为三刺激色。
3、色度学理论
CIE RGB/XYZ色度坐标
颜色匹配(CIE)
光谱三刺激值 在颜色匹配实验中,待测色光为单一波长的单色光(亦称 为光谱色),得到一组三刺激值R、G、B。对不同波长的单 色光进行匹配,可得到各种波长的三刺激值。如果将各单 色光的辐射能量保持相同,得到的三刺激值为光谱三刺激 值(r,g,b)。 Cλ=r[R]+g[G]+b[B]
3、色度学理论
人的视觉特点:颜色学说
颜色视觉模型(阶段学说) 认为颜色视觉过程可分为几个阶段。 第1阶段:杆体与锥体细胞的感光过程 第2阶段:颜色信息在神经通路的编码过程。
3、色度学理论
人的视觉特点:视感应曲线
3、色度学理论
人的视觉特点:色盲
色盲有权色盲和局部色盲两种。 全色盲把整个光谱看成是一条不同明暗的灰色,没 有色调感,犹如看黑白电视一样; 大都数色盲属于局部色盲,红-绿色盲在光谱上只 能看到黄和蓝两种颜色,蓝-黄色盲则把整个光谱 看成是红和绿两种。
饱程度=1
饱程度=0
C 0,3 DW 0,2 0,1 480 0 0 460 380
0,2
0,4
0,6
0,8 x
1
3、色度学理论
颜色的定量计算
•主波长 一种颜色S1的主波长λd指的是:这种单色光按一 定比例与白光相加混合能够匹配出颜色S1 。 补色波长λc:S2的补色波长按一定比例与S2相混 合,能匹配出白光。 •饱和度 利用色品图上两个线段的长度之比表示。第一线 段由白点到样品点的距离OS;第二线段由白点到 主波长点的距离OL。 Pe=OS/OL
2、颜色的属性与规律
颜色的基本规律(格拉斯曼定律 1854年)
①人眼视觉只能分辨出颜色的三种变化,即明度、 色调和饱和度; ②亮度相加定律:混合色的总亮度等于组成混合色 的各颜色亮度的总和。
2、颜色的属性与规律
颜色的基本规律(格拉斯曼定律 1854年)
③由几个成分组成的加混色中,如果一个颜色连续 的变化,那么混合色的外貌也连续变化。 补色定律:如果某一颜色与其补色相混合,便产生 白色或灰色;若按其他比例混合,则产生近似于比 重较大的颜色的非饱和色。 中间色定律:任何两个非补色相混合,便产生中间 色,其色调取决于这两个颜色的相对数量,其饱和 度则同该两颜色在色调顺序上的远近决定。
2、颜色的属性与规律
颜色的基本规律(格拉斯曼定律 1854年)
④在加混合色中,其混合色取决于参加混合的颜色 的外貌,而与它们的光谱组成无关。换言之,凡是 在视觉上相同的颜色都是等效的。
比例法则:一个单位量的颜色A与另一个单位量的颜色B相 同,那么当这两个颜色的数量同时扩大或缩小相同的倍数n时 所得到的两个颜色仍然相同,即:若 A=B 则nA=nB。 加法法则:在视觉上相同的两个颜色A与B和另个两个相同 的颜色C与D分别相加后得到的两个新的颜色仍然相同,即若 A=B ,C=D 则 A+C=B+D。 颜色替代律:只要在感觉上是相同的颜色便可以在相同的 条件下互相替代,所得到的视觉效果是相同的,因而可以利 用颜色混合方法来产生或代替所需要的颜色。
宝石颜色成因理论
第2讲 颜色与光
石斌 中国地质大学(武汉)珠宝学院
2013年9月16日星期一
本章内容
1、什么是颜色 2、颜色的属性与规律 3、色度学理论 4、颜色测量系统介绍
1、什么是颜色
正常色觉的人 天生就能识别颜色
问题1 什么是颜色? 颜色的本质是什么?
1、什么是颜色
有关颜色的早期观点


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