光学基础之色度——三原色及CIE标准色度系统知识介绍
色度学原理与CIE标准色度系统
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。
1.2 亮度相加
• 三种不同颜色的色光：P*、Q*、R*。
颜色方程 C[C]=R[R]+G[G]+B[B]
• 可以将R*、G*、B*、C*看作是向量， [R]、[G]、[B] 、[C] 为单位向量，R、G、B、C为相应的颜色强度和色量。
• R、G、B为颜色的三刺激值 • C[C]=R[R]+G[G]-B[B]（举例：黄单色光）
r+g+b=1
• 色度坐标：三原色各自占R+G+B总量的相对比值。
b=0.0028
(Y):r=-1.7392 g=2.7671
b=-0.0279
(Z):r=-0.7431 g=0.1409
b=1.6022
➢将 X Y Z 三 角 形 转 换 为 麦 克斯韦直角三角形，即得 到目前通用的1931CIEXYZ色度图。 根据XYZ三点在r-g图中 的坐标以及色度转换矩阵， 我们可以先求出规化矩阵 [k]，从而求算出两个色度 图的色度坐标转换关系。
3 均匀颜色空间和色差公式
色差是指两个颜色在颜色 知觉上的差异，它包括明 度差、彩度差和色相差三 方面。
心理概念，表示物体表面色而 非光色，常用色相、明度、饱
和度表示
如果能够以两点的距离表示色差，就实现了数字表达。
理论上是可以的，但是有两个问题需要解决。
问题1：色差是知觉色的差异，是以人对物体颜 色的感觉为基准的。
光学基础-色度
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 标准色度系统设立标准光源和标准观察者,建立假想色度坐标 ),,(Z Y X ，归一化坐标),,(z y x 和色匹配函数),,(z y x ，以此来建立CIE 标准色度系统。
1） CIE1931标准色度系统这一色度系统是在观测视场为2°的情况下制订出来的。
（1）标准色度坐标的变换CIE1931标准色度系统的变换关系为：[]⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡B G R B G R Z Y X 5943.50565.000601.05907.40002.11302.17517.17689.299.001.000106.08124.01770.02.03100.04900.06508.5 及⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡----=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡Z Y X Z Y X B G R 1786.00025.00009.00157.02524.00912.00828.01587.04185.00092.10144.00052.00888.04264.15152.04681.08966.03646.26508.512） CIE1964标准色度系统 因为CIE1931标准色度系统的观测视场为2°，不能概括所有情况，所以又制订出CIE1964标准色度系统，它的观测视场是10°，其定义式、数据及曲线略有变化。
国际照明委员会色彩体系-CIE色彩系统-色彩学
国际照明委员会色彩体系-CIE色彩系统-色彩学
CIE系统是国际照明委员会(International Commission of Illumination)在1931年正式采用的国际测色标准。
是基于Young和Helmholtz的色光三原色理论，利用光学仪器测量色彩，是一种科学、准确的色彩系统。
CIE颜色系统
颜色是一门很复杂的学科，它涉及到物理学、生物学、心理学和材料学等多种学科。
颜色是人的大脑对物体的一种主观感觉，用数学方法来描述这种感觉是一件很困难的事。
现在已经有很多有关颜色的理论、测量技术和颜色标准，但是到目前为止，似乎还没有一种人类感知颜色的理论被普遍接受。
RGB模型采用物理三基色，其物理意义很清楚，但它是一种与设备相关的颜色模型。
每一种设备(包括人眼和现在使用的扫描仪、监视器和打印机等)使用RGB模型时都有不太相同的定义，尽管各自都工作很圆满，而且很直观，但不能相互通用。
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。
在科学研究领域，CIE标准色度学系统可以用来研究和理解人类视觉系统的特性和颜色感知的机制。
通过研究CIE标准色度学系统，科学家们可以更好地了解色盲和其他视觉障碍的发生机制，并开发更好的方法来诊断和治疗这些问题。
总之，CIE标准色度学系统是一种用于量化和描述颜色的标准化方法。
色度学原理与CIE标准色度学系统
色度学原理与CIE标准色度学系统一、引言色度学是一门研究颜色的科学，它涉及到物体反射、发射和感知的光的属性。
色度学的研究对于许多应用领域都具有重要意义，如图像处理、印刷、设计等。
CIE标准色度学系统作为国际上广泛应用的色度学标准，为我们提供了描述颜色的一套分析方法和标准。
二、色度学基础2.1 光的色彩与频率色彩来源于光的特性，光的色彩与其频率有直接关系。
常见的可见光波长范围在380-780纳米之间，对应的频率范围为400-790THz。
不同频率的光波经过人眼感觉，形成不同的颜色感知。
2.2 色光三基色原理色光三基色原理是指将可见光的色彩分解为三种基本色彩，通过不同的基本色彩的混合来形成各种其他颜色。
一般来说，最常用的三基色是红色、绿色和蓝色，这也是彩色显示技术的基础。
2.3 颜色感知人眼对于颜色的感知是通过视锥细胞来实现的。
根据颜色的感知级别，可以将颜色分为亮度、饱和度和色相三个属性。
亮度表示颜色的明暗程度，饱和度表示颜色的纯度，色相表示颜色的种类和类别。
三、CIE标准色度学系统3.1 CIE标准色度学系统简介CIE标准色度学系统是国际照明委员会（CIE）制定的一套描述和标准化颜色的系统。
它通过数学模型和测量标准，将各种颜色归纳成一组三刺激值，即人眼对应的红、绿、蓝三种光的感知量。
3.2 CIE XYZ色彩空间CIE XYZ色彩空间是CIE标准色度学系统的基础，它是一种线性变换的色彩空间，能够精确地表示所有可见光的颜色。
CIE XYZ色彩空间以人眼的感知为基础，通过三个轴表示红、绿、蓝三种感知的亮度值。
3.3 CIE色度图CIE色度图是CIE标准色度学系统中的一种图形表示方式，它将颜色以坐标的形式展示在一个平面内。
CIE色度图中，色度坐标表示颜色的色相和饱和度，亮度值表示颜色的亮度。
通过CIE色度图，可以直观地比较不同颜色之间的差异。
3.4 CIE L a b*色彩空间CIE L a b色彩空间是一种非线性变换的色彩空间，它将颜色表示为一组三维坐标。
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+0.200BY=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。
（毫微米）x y z3800.17410.00500.82090.001450.00000.0065 3850.17400.00500.82100.00220.00010.0105 3900.17380.00490.82130.00420.00010.0201 3950.17360.00490.82150.00760.00020.0362 4000.17330.00480.82190.01430.00040.0679 4050.17300.00480.82220.02320.00060.1102 4100.17260.00480.82260.04350.00120.2074 4150.17210.00480.82310.07760.00220.3713 4200.17140.00510.82350.13440.00400.6456 4250.17030.00580.82390.21480.0073 1.0391 4300.16890.00690.82420.28390.0116 1.3856 4350.16690.00860.82450.32850.0168 1.6230 4400.16440.01090.82470.34830.0230 1.7471 4450.16110.01380.82510.34810.0298 1.7826 4500.15660.01770.82570.33620.0380 1.7721 4550.15100.02270.82630.31870.0480 1.7441 4600.14400.02970.82630.29080.0600 1.6692 4650.13550.03990.82460.25110.0739 1.5281 4700.12410.05780.81810.19540.0910 1.2876 4750.10960.08680.80360.14210.1126 1.0419 4800.09130.13270.77600.09560.13900.8130 4850.06870.20070.73060.05800.16930.6162 4900.04540.29500.65960.03200.20800.4652 4950.02350.41270.56380.01470.25860.3533 5000.00820.53840.45340.00490.32300.2720 5050.00390.65480.34130.00240.40730.2123 5100.01390.75020.23590.00930.50300.1582 5150.03890.81200.14910.02910.60820.1117 5200.07430.83380.09190.06330.71000.07826750.73270.26730.00000.06360.02320.0000 6800.73340.26660.00000.04680.01700.0000 6850.73400.26600.00000.03290.01190.0000 6900.73440.26560.00000.02270.00820.0000 6950.73460.26540.00000.01580.00570.0000 7000.73470.26530.00000.01140.00410.0000 7050.73470.26530.00000.00810.00290.0000 7100.73470.26530.00000.00580.00210.0000 7150.73470.26530.00000.00410.00150.0000 7200.73470.26530.00000.00290.00100.0000 7250.73470.26530.00000.00200.00070.0000 7300.73470.26530.00000.00140.00050.0000 7350.73470.26530.00000.00100.00040.0000 7400.73470.26530.00000.00070.00020.0000 7450.73470.26530.00000.00050.00020.0000 7500.73470.26530.00000.00030.00010.0000 7550.73470.26530.00000.00020.00010.0000 7600.73470.26530.00000.00020.00010.0000 7650.73470.26530.00000.00010.00000.0000 7700.73470.26530.00000.00010.00000.0000 7750.73470.26530.00000.00010.00000.00007800.73470.26530.00000.00000.00000.0000按5毫微米间隔求与：=21.3714；=21.3711；=21.3715为了使用方便，图5-27中的XYZ三角形，经转换变为直角三角形（图5-28），其色度坐标为x、y。
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 标准⾊度系统设⽴标准光源和标准观察者,建⽴假想⾊度坐标 ),,(Z Y X ，归⼀化坐标),,(z y x 和⾊匹配函数),,(z y x ，以此来建⽴CIE 标准⾊度系统。
1） CIE1931标准⾊度系统这⼀⾊度系统是在观测视场为2°的情况下制订出来的。
（1）标准⾊度坐标的变换CIE1931标准⾊度系统的变换关系为：[]=????=??????????B G R B G R Z Y X5943.50565.000601.05907.40002.11302.17517.17689.299.001.000106.08124.01770.02.03100.04900.06508.5 及---=????----=??????????Z Y X Z Y X B G R1786.00025.00009.00157.02524.00912.00828.01587.04185.00092.10144.00052.00888.04264.15152.04681.08966.03646.26508.51 2） CIE1964标准⾊度系统因为CIE1931标准⾊度系统的观测视场为2°，不能概括所有情况，所以⼜制订出CIE1964标准⾊度系统，它的观测视场是10°，其定义式、数据及曲线略有变化。
三原色原理基础知识
三原色原理基础知识三原色原理是指用三种颜色作为基础色，可以调配出所有其他颜色的原理。
这三种颜色分别是红色、绿色和蓝色。
在光学领域中，这三种颜色被称为RGB颜色模式，而在印刷领域中，它们被称为CMY颜色模式。
三原色原理是色彩学的基础，也是数字图像处理和印刷行业中不可或缺的重要概念。
首先，我们来了解一下RGB颜色模式。
在RGB颜色模式中，红色、绿色和蓝色是三种基本颜色，它们的不同组合可以产生各种各样的颜色。
当红色、绿色和蓝色三种颜色的光以不同的强度混合在一起时，我们就能看到不同的颜色。
例如，当红色和绿色的光以相等的强度混合时，我们会看到黄色；当红色和蓝色的光混合时，我们会看到洋红色；当绿色和蓝色的光混合时，我们会看到青色。
而当红色、绿色和蓝色的光都以相等的强度混合时，我们会看到白色。
这就是RGB颜色模式的工作原理，通过不同强度的三种基本颜色的混合，可以呈现出丰富多彩的色彩。
其次，我们来介绍一下CMY颜色模式。
在印刷领域中，使用的是CMY颜色模式，即青色、品红色和黄色。
这三种颜色是通过吸收光的方式来产生其他颜色的。
当青色、品红色和黄色的墨水以不同的比例混合在一起时，可以产生各种各样的颜色。
与RGB颜色模式相对应的是，当青色和品红色的墨水混合时，我们会看到蓝色；当青色和黄色的墨水混合时，我们会看到绿色；当品红色和黄色的墨水混合时，我们会看到红色。
而当青色、品红色和黄色的墨水都以相等的比例混合时，我们会看到黑色。
这就是CMY颜色模式的工作原理，通过不同比例的三种基本颜色的混合，可以呈现出丰富多彩的色彩。
最后，我们需要了解的是，RGB颜色模式和CMY颜色模式之间存在着互补关系。
在数字图像处理中，我们常常用RGB颜色模式来表示彩色图像，而在印刷行业中，我们则使用CMY颜色模式来进行印刷。
这是因为RGB颜色模式和CMY颜色模式是互相补充的，它们之间存在着对应关系。
通过了解三原色原理，我们可以更好地理解色彩的形成原理，也可以更好地应用于数字图像处理和印刷行业中。
色度学原理与CIE标准色度学系统介绍
nm 700
Green 546.1
Blue 435.8
颜色转盘
颜色匹配的方法：
❖ 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。
❖ 时序混合：用色转盘，调节转盘上颜色块的 面积。
❖ 空间混合：调节不同色颗粒的比例。 ❖ 其基础是光谱的混合，后两种混合方法是利
2.6 色度转换
1931年CIE规定700 nm的红、546.1 nm的绿和435.8 nm的蓝为色光三原色，三 原色能相加匹配出等能白色(E光源)，然后 在2o观察条件下，采用目视配色仪上匹配 出等能光谱色的 R、G、B分量，称为 1931年CIE-RGB 系统标准色度观察者光
用了人眼的视觉特性。
格拉斯曼定律
❖ （1)人眼只能分辨出颜色的三种变化：明度、 色度、饱和度
❖ （2）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 化。由此导出：
❖ 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 重较大的颜色的非饱和色。
令 [W] = (1/3)[R] + (1/3)[G] + (1/3)[B] [W]色度坐标：r = 1/3、g = 1/3、b = 1/3
相应 [R]、[G]、[B] 的相对光亮度值： L[R]= 1.0000 、 L[G] = 4.5907 、 L[B] = 0.0691 ， 从而颜色C*的单位光亮度为
2.2在.2颜颜色科色学方中程，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R+G+B 总量的相对比值表示颜色。 色度坐标：三原色各自占R+G+B总量的相对比 值。 对颜色C*而言，其色度坐标为：
CIE色度系统简介
色溫曲綫 色溫曲綫
當物體加熱到不同溫度時其 顏色會產生不同的變化，此時 才有色溫這個概念。 一個理想的黑體在達到一定 的溫度時就會產生顏色。其顏 色的色相范圍也就是黑體色溫 軌跡可以在CIE曲線圖中用一曲 線所表示出來。其溫度的升高 會引起其顏色從深紅色往橙色、 黃色、白色到淡藍色的變化。 從嚴格意義上講色溫僅適用 於理想的全輻射光源。
பைடு நூலகம்
CIE1931標準色度圖
CIE1931色度圖的意義
可以來說明色相 (主波長) 及飽和度 (純度)。
例如一色樣在Ｃ光源的照射下求得一x y值，將其標於色 度圖上，將色度圖上標準光源C的點與色樣的點連接，將 此直線延伸至光譜軌跡交點上，即為此色樣之主波長。 相對於標準光源的純度為 a / (a+b)
相對色溫
Monitor BU R&D 2006/11/16
CIE色度系統簡介
Yuri
三原色
三原色的確定:選擇RGB為三基色. 但並不是自然界存 在這些顏色. 是因為通過實驗驗證, 紅(R), 綠(G), 藍(B) 三種顏色按不同比例混合, 可以配出人眼可觀測到的 所有顏色的光. 白光也是其中一種情況, 是把RGB按 R:G:B=1:4.5907:0.061 (亮度比) 混合, 即可得到白光. 色度學就是建立在可見光基礎上的對顏色的測量原理, 基本數據和計算方法. 三原色是紅, 綠, 藍. 具體波長: 紅光是700nm, 綠光是546nm, 藍光436nm,
三刺激值比色法
三刺激值比色法是基於 人眼對紅、綠、藍色光三 原色的感應而建立的，並 通過此三原色可以混合出 所有顏色。這裡最重要的 表色系統是1931年CIE所 制定的標準觀測者配色函 數X (λ)、Y (λ)、Z (λ)，如 右圖。而XYZ三刺激值可 以通過標準觀測者配色函 數計算得到。XYZ三刺激 值和Yxy色度空間都是在 CIE色度空間的基礎上而 建立。
光学基础之色度——均匀色度空间及CIE均匀色度空间知识介绍
v*=13L*(v’-vn’)
式中：
Y—颜色样品三刺激值
Yn—完全漫反射体三刺激值
u’,v’—CIE1976UCS色品坐标，见前
un’,vn’—完全漫反射体色品坐标，
un’= vn’=
坐标见图1.5－7。
图1.5－7 CIE LUV空间图
色差如下：
加权系数 和 的数值如下表所示：
表1.5－1
2°
10°
0.35
0.25
0.45
0.30
此外，色差也可用色调角和彩度表示。
色调角：
彩度：
饱和度：
色调差：
色差：
3）CIE 1976 Lab色度空间
取坐标Lab，其中L亮度；a的正数代表红色，负端代表绿色；b的正数代表黄色，负端代表兰色（a,b），有
L=116f(y)－16
a=500[f( )－f(y)]
1960年，CIE制定了新色品图坐标u、v，以后得到继续确认。
3）均匀颜色坐标的允许误差
uv坐标的色品示于图1.5－6中，其中也示出了允许的色品误差，可见此允许的色品误差比图1.5－5的均匀得多。
图1.5－6均匀空间的分辨力
1.5.6 CIE均匀色度空间
1）CIE1964LUV色度空间公式
W*=25 1/3-17 1≤ <100
图1.5－9色品图
U*=13W*(u-u0)
V*=13W*(v-v0)
式中
u= ，
v= 。
u0，v0是照明光源的色品坐标
色差△E＝［△W*2+△U*2+△V*2］1/2
2）1976年CIE的LUV色度空间
CIE LUV色度空间即成为均匀色度空间。
《CIE标准色度系统》课件
XYZ色彩空间
XYZ色彩空间可以用于表示任何一种颜色，并且可以进行颜色与物理光谱之 间的转换。
CIE RGB色彩空间
CIE RGB色彩空间由红色、绿色和蓝色构成，常用于彩色显示器和电视等设 备中。
CIE L*a*b*色彩空间
CIE L*a*b*色彩空间是用于描述人眼所感受到的颜色，其中L*表示亮度，a*表 示绿色-红色的差异，b*表示黄色-蓝色的差异。
L*表示亮度，a*表示绿色-红色的差异，b*表 示黄色-蓝色的差异，用于描述人眼所感受 到的颜色。
CIE RGB色彩空间
由红色、绿色和蓝色构成，用于彩色显示器 和电视等设备中。
CIE L*u*v*色彩空间
L*表示亮度，u*表示从青色到红色的颜色， v*表示从洋红色到黄色的颜色，用于计算颜 色的距离。
《CIE标准色度系统》PPT课件
CIE标准色度系统的全面介绍，从基本概念到应用场景等各个方面，展现出色 彩世界的多样性和美妙。
什么是CIE标准色度系统
CIE是国际照明委员会的简称。CIE标准色度系统是一种用于描述颜色的国际 标准。
CIE标准色度系统的应用
1 颜色标示和描述
用于准确标示和描述各 种颜色，确保一致性和 标准化。
CIE L*u*v*色彩空间
CIE L*u*v*色彩空间是用于计算颜色的距离，其中L*表示亮度，u*表示从青色 到红色的颜色，v*表示从洋红色到黄色的颜色。
2 在线色彩选择和管
理
帮助设计师和艺术家在 线选择和管理色彩，提 供各种调色工具和准确 的色彩数值。
3 打印和出版领域
在打印和出版领域，确 保色彩准确传递，并保 持印刷品质量的一致性。
CIE标准色度一种颜色，并将颜色与物理光 谱之间进行转换。
颜色基础知识-CIE标准色度系统
CIE 标准色度系统吴逸萍 杭州彩谱科技有限公司几乎所有的颜色都可以用三原色按某个特定的比例混合而成。
这三种单色光中的任何一种都不能由其余两种混合产生。
1931年，CIE （国际标准照明委员会）建立了一系列表示可见光谱的颜色空间标准，定义了CIE-RGB 基色系统。
规定了RGB 系统的三原色光波长分别为700nm ，546.1nm ，435.8nm 的红光（R ）、绿光（G ）、蓝光（B ）。
通过混色实验可以得到图1的一组曲线，它们表示在380nm-780nm 范围内当各个光谱能量一样时，某一波长的光谱色与()r λ、()g λ、()b λ混色结果一样，并称这三条曲线为光谱三刺激值曲线。
图1 CIE1931 RGB 系统光谱三刺激值曲线但这一系统存在一个明显的缺点，计算颜色三刺激值时会出现负值，给大量的计算带来不便。
由于任何一种基色系统都可以从一种系统转换到另一种系统，因此人们可以选择任何一种想要的基色系统，以避免出现负值，并且使用方便。
基于此CIE 又推荐了CIE-XYZ 系统，这个系统采用想象的X ，Y 和Z 三种基色，它们代表红、绿、蓝三种原色。
图2是基于2°视场的等能光谱的XYZ 色度系统的三刺激值曲线()x λ、()y λ、()z λ。
所以也称为2°视场XYZ 色度系统，将具有这样的三刺激值曲线的假想的观察者称为CIE1931标准色度观察者。
图2 CIE1931 XYZ 系统光谱三刺激值曲线任何一种颜色都可以表示为：()()()C X x Y y Z z =++，其中称X 、Y 、Z 为该颜色的三刺激值。
根据CIE 的规定，三刺激值可由下面的公式计算得到。
780380780380780380()()()()()()X k P x d Y k P y d Z k P z d λλλλλλλλλ===⎰⎰⎰ （1） 其中()P λ是光源辐射的相对光谱功率分布，()x λ、()y λ、()z λ是CIE1931标准色度观察者的光谱三刺激值，即图2中的曲线值。
CIE色度系统简介
在1931年国际照明委员会
A.
B. 颜色匹配实验的结果用颜色匹配方程表示:
（C）-匹配颜色单位、(R),(G),(B)-混合色的红、绿、蓝三原色单位
C (C)≡R(R)+G(G)+B(B) －－－１－１
R、G、B —代数量，红绿蓝三原色光的刺激值 ≡ —匹配或视觉上相等, C —混合色的总数量 当C ＝１，方程１－1可表示(C)≡r(R)+g(G)+b(B) 色坐标:r=R/(R+G+B),g=G/(R+G+B),b =B/(R+G+B)
二．眼睛的结构及其视觉特性
颜色视觉理论
由于三色学说和四色学说长期对立 状态, 现代学者提出“阶段学说”: 第一阶段在视网膜内有三种独立的锥体 感色物质（ＲＧＢ），它们同时有选 择地吸收光谱不同波长的辐射，同时 每一物质又可单独产生黑和白的反应， 在强光作用下产生白的反应，无刺激 时是黑的反应． 第二阶段在兴奋由锥体细胞向视觉中枢 的传导过程中，这三种反应又重新组 合，最后形成三对对立性的神经反映， 红－绿，黄－蓝，白－黑
此图-300多名标准观察者在中央凹视觉（2°~3°视场）的平均光谱灵敏 特性，V（λ）和V’（λ）曲线见图
四． CIE标准色度系统
4.1
(CIE) 规定了两套色度系统，一 是1931CIE-RGB色度系统；另 一种是XYZ色度系统．两种系 统都是建立在人眼的颜色视觉 理论和三色混合实验的基础之 上的. 色光混合匹配实验 待测光色可通过调节三种原 色光的强度来混合形成，当视 场中两部分光色相同时，视场 中的分界线感觉消失，两部 分 合为一视场，待测光色与三原 混和光色达到色匹配. 图-色光混合匹配实验
CIE标准色度系统
光学基本概念形象解释：CIE色度系统与色彩
光学基本概念形象解释：CIE⾊度系统与⾊彩三种⾊温的荧光灯光谱显⽰器指标光源颜⾊光源⾊温不同，光⾊也不同，带来的感觉也不相同：<3300K温暖（带红的⽩⾊）稳重、温暖3000－5000K中间（⽩⾊）爽快>5000K清凉型（带蓝的⽩⾊）冷⾊温与亮度：⾼⾊温光源照射下，如亮度不⾼则给⼈们有⼀种阴冷的⽓氛；低⾊温光源照射下，亮度过⾼会给⼈们有⼀种闷热感觉。
光⾊的对⽐：在同⼀空间使⽤两种光⾊差很⼤的光源，其对⽐将会出现层次效果，光⾊对⽐⼤时，在获得亮度层次的同时，⼜可获得光⾊的层次。
CIE⾊度系统与⾊彩⼀．光学度和⾊度学基本术语• 光通量:-----单位时间内⼈眼感受到的物体辐射功率,⽤表 ⽰单位:lm• 发光强度:-----光源在包含给定⽅向的⽴体⾓元dΩ内传输的光通量dφ与该⽴体⾓元之商.单位:cd• 光照度-----单位受照⾯积所接受的光通量，⽤E表⽰. E=dφ/dA单位:LX ,lx=lm·m-2• 亮度 -----光源表⾯⾯积元在给定⽅向的发光强度与⾯积元在垂直于该⽅向的平⾯上的正交投影⾯积之商，⽤L表⽰.L=I/dA·单位: nt=cd·m-2• ⾊温-----当某⼀种光源的⾊品与某⼀温度下⿊体的⾊品相同时,⿊体的温度就是光源⾊温,⽤TC表⽰.• ⾊刺激-----进⼊⼈眼能引起有彩⾊或⽆彩⾊感觉的可见光辐射• ⾊品坐标-----三刺激值之值与它们和之⽐⼆．眼睛的结构及其视觉特性颜⾊视觉理论由于三⾊学说和四⾊学说长期对⽴状态, 现代学者提出"阶段学说":第⼀阶段在视⽹膜内有三种独⽴的锥体感⾊物质（ＲＧＢ），它们同时有选择地吸收光谱不同波长的辐射，同时每⼀物质⼜可单独产⽣⿊和⽩的反应，在强光作⽤下产⽣⽩的反应，⽆刺激时是⿊的反应．第⼆阶段在兴奋由锥体细胞向视觉中枢的传导过程中，这三种反应⼜重新组合，最后形成三对对⽴性的神经反映，红－绿，黄－蓝，⽩－⿊图－阶段学说模型• 眼睛的结构⼈的眼睛相当于⼀个光学仪器,它的内部构造如图:巩膜脉络膜⽹膜⾓膜前室虹彩⼈眼构成⼆．眼睛的结构及其视觉特性• 眼睛视觉特性在⼈眼的组成中，视⽹膜是⼀个⼗分重要的视觉接收器。
光学设计 第3讲 色度学
黑体轨迹
标准光源的色坐标计算：
D75 D65 D75
光源
D55 D65 D75
色坐标 （ x ，y ） 0.33,0.34
0.31,0.32 0.30,0.31
D55 D65
D55
任意光谱的色坐标计算：
光谱
（0.34,0.37）
CIE-1931xy色度图的缺点
颜色宽容度： 在色度图上，把人眼感 觉不出颜色变化的范围称为 颜色宽容度。宽容度大小反 映出人眼的色品分辨力。 在CIE-1931xy色度图的 不同位置上，颜色的宽容量 不一样，如蓝色部分宽容量 最小，绿色部分最大。
▲ 光谱色的饱和度最高，白光 的饱和度最低。 在色品图上 , 色品点靠近光谱色 色品轨迹的颜色 ,饱和度高 , 愈靠近 白光色品点,颜色的饱和度愈低. ▲ 色品图能表示颜色混合。 （ 1 ）颜色 (M) 和 (N) 的混合色的 色品点，应在颜色 (M) 和 (N) 色品 点连线上，具体位置决定于两种 颜色的比例。 （ 2 ）两种颜色 (P)和 (Q) 以一定比例混合生成参考白色，例如 白光(E)，则两颜色为互补色。在色品图上，互为补色的两颜色 色品点连线，一定通过参考白光的色品点，例如色品点(E)。 ▲ 光谱色色品轨迹开口端 770nm(红)和380nm(紫)色品点连线 上各色品点代表的颜色，不是光谱色，而是波长为 770nm 和 380nm的红和紫两种光谱色和混合色。
C1
5
e
1
C2 T
[W /(cm m)]
2
1
求色坐标
P ( )
C1
5
e
1
C2 T
[W /(cm 2 m)] 1
X P( ) x( )d
三原色基础知识
三原色基础知识三原色基础知识如下：三原色指色彩中不能再分解的三种基本颜色，我们通常说的三原色，即品红、黄、青（是青不是蓝，蓝是品红和青混合的颜色）。
三原色可以混合出所有的颜色，同时相加为黑色，黑白灰属于无色系。
颜料三原色（CMYK）：品红、黄、青(天蓝)。
色彩三原色可以混合出所有颜料的颜色，同时相加为黑色，黑白灰属于无色系。
光学三原色（RGB）：红、绿、蓝(靛蓝)。
光学三原色混合后，组成显示屏显示颜色，三原色同时相加为白色，白色属于无色系（黑白灰）中的一种。
应用原理色光三原色色光三原色——加色法原理人的眼睛是根据所看见的光的波长来识别颜色的。
可见光谱中的大部分颜色可以由三种基本色光按不同的比例混合而成，这三种基本色光的颜色就是红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）三原色光。
这三种光以相同的比例混合、且达到一定的强度，就呈现白色（白光）；若三种光的强度均为零，就是黑色（黑暗）。
这就是加色法原理，加色法原理被广泛应用于电视机、监视器等主动发光的产品中。
色料三原色色料（颜料）三原色——减色法原理在打印、印刷、油漆、绘画等靠介质表面的反射被动发光的场合，物体所呈现的颜色是光源中被颜料吸收后所剩余的部分，所以其成色的原理叫做减色法原理。
减色法原理被广泛应用于各种被动发光的场合。
在减色法原理中的三原色颜料分别是青（Cyan）、品红（Magenta）和黄（Yellow）。
美术三原色传统美术色彩三原色：红，黄，蓝红、黄、蓝为人们加入了感觉实际，是实际上的三原色。
美术教科书讲的是绘画颜料的使用，色彩调色是红、黄、蓝为三原色。
美术色彩色光三原色——加色法原理：橙绿紫美术色彩颜料三原色——减色法原理：红黄蓝美术色彩三原色组成的六色体系：红黄蓝、橙绿紫，给人以实际色彩感受，符合客观实际。
真正美术三原色：青，品红，黄青、品红、黄是科学上精确的三原色。
真正美术学三间色：红、绿、蓝一般电视光色等光色是红、绿、蓝，在美术实践中和生产操作中的情况说的是科学上精确的三原色。
CIE标准色度学系统
CIE标准色度学系统CIE标准色度学系统国际照明委员会 (CIE) 规定的颜色测量原理、基本数据和计算方法，称做CIE 标准色度学系统。
CIE标准色度学的核心内容是用三刺激值及其派生参数来表示颜色。
任何一种颜色都可以用三原色的量，即三刺激值来表示。
选用不同的三原色，对同一颜色将有不同的三刺激值。
为了统一颜色表示方法，CIE对三原色做了规定。
光谱三刺激值或颜色匹配函数是用三刺激值表示颜色的极为重要的数据。
对于同一组三原色，正常颜色视觉不同入测得的光谱三刺激值数据很接近，但不完全相同。
为了统一颜色表示方法，CIE取多人测得的光谱三刺激值的平均数据做为标准数据，并称之为标准色度观察者。
CIE对三刺激值和色品坐标的计算方法作了规定。
对于物体色，光源、照明和观察条件对颜色有一定影响。
为了统一测量条件，CIE对光源、照明条件和观察条件也做了规定。
一、CIE1931标准色度学系统CIE1931标准色度学系统，是1931年在CIE第八次会议上提出和推荐的。
它包括1931CIE-RGB和1931 CIE-XYZ两个系统，分别介绍如下：（一）1931CIE-RGB 系统该系统用波长分别为7×10-7米（红）、5.461×10-7米（绿）和4.358×10-7米（兰）的光谱色为三原色，并且分别用（R）、（G）、（B）表示。
系统规定，用上述三原色匹配等能白光（E光源）三刺激值相等。
R、G、B的单位三刺激值的光亮度比为1.000: 4.5907:0.0601；辐亮度比为72.0962:1.3791:1.000。
系统的光谱三刺激值，由莱特实验和吉尔德（J·Guild）实验数据换算为既定三原色系统数据后的平均值来确定[详见参考文献]，并定名为“1931 CIE－ RGB系统标准色度观察者光谱三刺激值”。
简称“1931 CIE－RGB系统标准观察者”。
光谱三刺激值分别用、和表示（二）1931 CIE－XYZ系统1931 CIE－RGB 系统可以用来标定颜色和进行色度计算。
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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
设立标准光源和标准观察者,建立假想色度坐标 ),,(Z Y X ，归一化坐标),,(z y x 和色匹配函数),,(z y x ，以此来建立CIE 标准色度系统。
1） CIE1931标准色度系统
这一色度系统是在观测视场为2°的情况下制订出来的。
（1）标准色度坐标的变换
CIE1931标准色度系统的变换关系为：
[]⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡B G R B G R Z Y X 5943.50565.000601.05907.40002.11302.17517.17689.299.001.000106.08124.01770.02.03100.04900.06508.5 及
⎥⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡----=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡Z Y X Z Y X B G R 1786.00025.00009.00157.02524.00912.00828.01587.04185.00092.10144.00052.00888.04264.15152.04681.08966.03646.26508.51
2） CIE1964标准色度系统 因为CIE1931标准色度系统的观测视场为2°，不能概括所有情况，所以又制订出CIE1964标准色度系统，它的观测视场是10°，其定义式、数据及曲线略有变化。
CIE1964标准色度系统的定义式如下：
⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡101010101010038878.20375154.00073588.0837182.0138972.0390202.0188273.0341427.0b g r z y x 光谱三原色值()λ10r 、10g 、10b 示于图1.5－3中，10x 、10y 、 示于图1.5－4中，而数据则列于表1.5－2 中。
图1.5－3 CIE 1964的归一化三原色值
在上述CIE 1931和CIE 1946标准色度系统中，各种颜色的允许公差如图1.5－5所示，可见在不同的颜色区域，允许的公差差别很大，这给工程应用带来很大困难。