优选第一色度学基础
颜色知识
色度学的基本知识（一）2007-03-25 23:37色度学的基本知识色度学色度学与物理光学等学科的基础不同, 物理光学可以认为是客观的科学,是与人类无关的。
而色度学却是一种主观的科学, 它以人类的平均感觉为基础, 因此它属于人类工程学范畴, 以对光强的度量来说, 物理光学以光的辐射能量这个客观单位来度量, 而色度学却以色光对人眼的刺激强度来度量。
色度学确切的讲它是研究人眼对颜色感觉规律的一门科学。
以对光强的度量来说, 物理光学以光的辐射能量这个客观单位来度量, 而色度学却以色光对人眼的刺激强度来度量。
辐射能量很大的波长很长的红光对人来说却没有辐射能量很小的黄光亮, 人们就认为黄光的强度比红光大。
在人们眼中所反映出的颜色，不单取决于物体本身的特性，而且还与照明光源的光谱成分有着直接的关系。
所以说在人们眼中反映出的颜色是物体本身的自然属性与照明条件的综合效果。
我们用色度学来评价的结论就是这种综合效果。
色度学是研究人的颜色视觉规律、颜色测量理论与技术的科学，它是一门本世纪发展起来的，以物理光学、视觉生理、视觉心理、心理物理等学科为基础的综合性科学。
每个人的视觉并不是完全一样的。
在正常视觉的群体中间，也有一定的差别。
目前在色度学上为国际所引用的数据，是由在许多正常视党人群中观测得来的数据而得出的平均结果。
就技术应用理论上来说，已具备足够的代表性和可靠的准确性。
国际照明委员会(CIE)国际照明委员会(Commission Internationale ed I'Eclairage-CIE)主要研究照明的专业术语、光度学和色度学的国际学术研究机构。
设在巴黎。
早在1924年前就已从事标准色度学系统的研究，1931年根据莱特(W.D.Wright)在1928-1929年和吉尔德(J. Guild)在1931年研究三原色的角度观察效果，加以平均，规定了CIE 1931标准色度观察者光谱三刺激值，并据以绘制出偏马蹄形曲线的*色度图，称为“1931 CEL-RGB系统色度图”，后经修改被推荐为1931 CIE-XYZ系统，为国际通用色度学系统，称为“CIE标准色度学系统”，所作的图则称“CIE 1931色度图”。
色度学的基本知识
视神经放大图片
视觉原理
进入眼睛的光线被视网膜 （Retina)上的杆状（Rod）和 锥状( Cone)细胞（见右图）所 接受，并产生电子讯号刺激后方 的神经细胞层在精于大脑整合产 生视觉影像。
杆状（Rod）细胞主司明暗的判 别，平均约有1亿两千万个细胞， 可接受400～600nm波长的光线， 不具色彩判别力。锥状( Cone) 细胞，则集中在视网膜中央的部 分，可接受400～700nm波长的 光线，具辨别色彩的能力，但数 量只有6百万个。这也说明了为 什么人的眼睛对明暗对比的判定， 要比色彩的变化来的敏感的原因。
虹膜上的小孔叫瞳孔﹐瞳孔的大小可以改变﹐以便调节进入眼 睛的光通量。在低亮度它完全打开时﹐直径可达8mm左右﹐而在高 亮度环境中﹐其直径为1.5mm左右﹐其有效孔径(光圈)从f/11到 f/2﹐焦距约为16mm。
视网膜由一个感光细胞薄层组成﹐上面的细胞分为两种类型﹕ 一种是锥形的﹐一种是杆形的﹐它们大约有一亿二千五百万个﹐不 均匀地分布在视网膜上。这两类细胞的作用不同﹐杆形细胞作用相 当于高灵敏度﹑粗颗粒的黑白底片﹐它在很暗的光照下还能起作用 ﹐但不能区别颜色﹐的到的像轮廓不够清晰﹔锥形细胞作用相当于 灵敏度比较差﹑颗粒细的彩色底片﹐它在较强的光照下才能起作用 ﹐能区别颜色﹐得到的像的细节较清晰。
*水晶体(Lens)： 虹膜后透明双凸透镜，两曲面之曲 率不同，厚4mm，9mm直径曲光 率靠睫状肌(Ciliary Body)收缩而 改变。
眼睛的剖视放大图片
视觉原理
人眼基本上可以看成是一个包含在巩膜内的不透光暗室。它具 有一个由角膜﹑前房水﹑水晶体和玻璃体组成的折射光学系统﹐它 们将入射光线聚焦在眼球后面的视网膜上形成一个倒像。
视觉暂留现象
人眼之所以能够看清一个物体，乃是由于该物体在 光的照射下，物体所反射或透射的光进入人眼，刺激了 视神经，引起了视觉反应。当这个物体从眼前移开，对 人眼的刺激作用消失时，该物体的形状和颜色不会随着 物体移开而立即消失，它在人眼还可以作一个短暂停留， 时间大约为1/10秒。物体形状及颜色在人眼中这个短暂 时间的停留，就称为视觉暂留现象。正因为有了这种视 觉暂留现象，人们才能欣赏到电影、电视的连续画面。 视觉暂留现象是视错觉的一种表现。
色度学基础知识
色度学基础知识---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 色度学基础知识一、概述色度学是研究人的颜色视觉规律、颜色测量的理论与技术的科学，是以物理光学、视觉生理、视觉心理、心理物理等学科领域为基础的综合性科学。
在现代工业和科学技术发展中，存在着大量有关色度学的问题，颜色与人民生活的衣食住行密切相关。
颜色的测量和控制在一些工农业生产中极为重要，在许多部门颜色是评定产品质量的重要指标，如染料、涂料、纺织印染、塑料建材、医学试剂、食品饮料、灯光信号、造纸印刷、电影电视、军事伪装等等，这一切都是由于颜色科学的建立，才使色度工作者能以统一的标准，对颜色作定量的描述和控制。
在纺织印染、染料和涂料等行业天天与颜色打交道，过去全凭目测评定，评定结果无法记述，储存。
并受观察者的身体状况、情绪、年龄等影响很大。
随着电子技术和计算机技术的迅速发展，测色仪器的测色准确性、重演性和自动化程度大大提高。
现在又有在线检测对提高产品质量，减少不合格品率更为有用。
为此测色技术在各行各业日益得到广泛应用。
色彩的感觉是一个错综复杂的过程，单从物理观点来考虑，色彩的产生有三个主要因素：光源，被照射的物体和观察者。
二.、光和颜色1、光源光由光源体发出，太阳光是我们最主要的光源。
光辐射是一种电磁辐射波，包括无线电波、紫外光、红外光、可见光、X 射线和γ射线等。
我们人类所能见到的光只是电磁波中极小的一部分，其波长范围是380--700nm （纳米）称为可见光谱。
在可见光谱范围内，不同波长的辐射引起人的不同颜色感觉：700nm 为红色，580nm 为黄色， 510nm 为绿色， 470nm 为蓝色。
单一波长的光表现为一种颜色，称为单色光。
第一章色度学基础教材
东南大学移动通信国家重点实验室（NCRL@SEU）
第18页
②三基色原理的内容： 三基色按一定比例混合，可以得到自然界中绝大多数颜色； 反之，自然界中绝大多数颜色，都可以分解为三基色。
盛彬
东南大学移动通信 国家重点实验室
1.1 光谱和光源 1.2 人眼视觉特效 1.3 三基色原理和配色方程
东南大学移动通信国家重点实验室（NCRL@SEU）
第2页
1.1.1 可见光谱
东南大学移动通信国家重点实验室（NCRL@SEU）
第3页
（1）可见光：光是一种以电磁波存在的物质。能引起人眼视觉反应的光 称为可见光。
东南大学移动通信国家重点实验室（NCRL@SEU）
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1.2.3 人眼的分辨力
人眼对彩色细节的分辨力比黑白细节的分辨力低 对不同彩色，分辨力也各不相同 设眼睛对黑白细节的分辨力为100%，则对各种颜
色细节的分辨力如下表
东南大学移动通信国家重点实验室（NCRL@SEU）
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1.2.4 视觉惰性
空间混色法：将三基色光分别投射到同一表面的三个相 邻且足够近的光点上，当人眼离它们有一定的距离时，人眼 就会产生三种基色光混合后彩色感觉。
时间混色法：让三种基色先后出现在同一表面的同一点 处，当三种基色光交替出现的速度很快时，人眼感觉到的这 三种基色光的混合后的彩色。
东南大学移动通信国家重点实验室（NCRL@SEU）
第9页
对同一波长的光，当光的辐射功率不同时，则给人的亮 度感觉也不同；辐射功率相同而波长不同，则给人的亮度感 觉也是不同的。
色度学的基本知识
色度学的基本知识色度学是研究人的颜色视觉规律，颜色测量理论与技术的科学，是物理光学，视觉生理，视觉心理等科学为基础的综合性科学。
彩色电视技术中的色度学是研究自然界景物的颜色，如何在彩色电视系统中分解，传输，并在彩色电视机屏幕上正确的复显出来。
名词解释：同色异谱：也就是说一定的光谱分布表现为一定的颜色，但同一种颜色可以有不同的光谱分布合成。
彩色电视机的颜色复显技术正是利用同色异谱概念，在颜色复显过程中，不是重复原来景物的光谱分布，而是利用几种规格化的光源进行配制。
以求在色感上得到等效效果。
如在彩电的复显中用的是R，G，B三基色光谱（因为R，G，B三基色可以混合出自然界中绝大多数颜色）的合成来复显原来景物的颜色。
绝对黑体：是指在辐射作用下既不反射也不透射，而能把落在它上面的辐射全部吸收的物体。
当绝对黑体被加热时，就会发射一定的光谱，这些光谱表现为特定的颜色。
色温：当绝对黑体发射出与某一光源相同特性的光时，绝对黑体所必须保持的温度，便叫某光源的“色温”。
1931CIE-XYZ计色系统现代色度学采用CIE（国际照明委员会）所规定的一套色测量原理，数据和计算方法，称为CIE标准色度学系统。
白色可分为好多种，有偏红的白色（暖白色），偏蓝的白色（冷白色）等。
在彩色电视系统中，为了分解，重现彩色图象，通常也要选择一种白色作为分解，重现颜色的基准白。
为了清楚的描述不同的白色，通常把1931CIE-XYZ图中把白色用色度坐标（x，y）来表示，也可以用相关色温和最小分辨的颜色差来表示。
图中斜竖线称为布朗克轨迹等色温线，与其垂直的斜线称为最小可分辨的颜色差（Minimum Perceptible Colour Difference，简称MPCD），MPCD为零的斜竖线称为黑体（Black body）轨迹，又称布朗克轨迹。
布朗克轨迹上各点呈现的白色代表了绝对黑体在不同绝对温度下呈现的白色（从6000—20000K），竖斜线与布朗克轨迹相交的各点，均称为相应竖斜线上的点所表征的白色的相关色温点，与布朗克轨迹相交的斜线称为等相关色温线。
色度学基础
11. 白光与其他颜色光的混合 主波长和补色主波长 白光与其他颜色光的混合—主波长和补色主波长 将白光和一种适当的光谱色混合,可配得所需要的任何颜色光. 若所选择的白光是E点等能白光.选择任意一点C,连接CE并延 长,交于单色轨迹线上的,则C'单色光的波长,称为C点光的主波 长.主波长λ代表线上各点光谱色的主色调. 若选择FEN三角形内的A点,连接EA,但不能向A的方向延长,而应 将线向左上方延长,交于单色轨迹线上的A'点,则A'点的波长, 称为A点的补色主波长.补色主波长,也是表示AA'线上各点颜色 的主色调.
8. 20个特定颜色区 个特定颜色区 在舌形曲线所包围的区域内,被分成20个颜色区域.在每个区域 内,被认为颜色基本相同,每个颜色区都是一个平均主波长,或 者补色主波长,而且还有相应的英文名称.它们的英文—中文名, 对照如下: 1. Red—红色 2. Pink—粉红色 3. Reddis Orange—橙红色 4. Yellishpink—粉黄色 5. Orange—橙色 6. Orange-Yellow—橙黄色 7. Yellow—黄色 8. reenish Yellow—黄绿色
色 度 图 的 颜 色 区 域 对 应 的 主 波 长
颜色名称 红 橙红 橙 黄橙 黄 绿黄 黄绿 草绿 绿 青绿 绿 绿 颜色代号 R rO O yO Y gy YG yG G bG BG gB B PB bP P Yp Rp pR 平 均 主 波 长 ( nm) 493(补) 606 592 583 578 573 565 545 508 495 490 485 476 454 566(补) 560(补) 545(补) 506(补) 496(补)
红 红 红
颜色三角形
色度学基本信息
一、颜色刺激能够引起颜色知觉的可见辐射的辐通量称做颜色刺激。
颜色刺激按波长的分布，称做颜色刺激函数，一般用(λ)表示。
颜色刺激是纯物理量。
二、三原色能够匹配所有颜色的三种颜色，称做三原色。
匹配实验表明，能够匹配所有颜色的三种颜色不是唯一的。
人们通常选用红（R）、绿（G）、兰（B）做为三原色，其原因可能是：用不同量的红、绿、兰三种颜色直接混合，几乎可得到经常使用的所有颜色; 红、绿、兰三种颜色恰与人的视网膜上红视锥、绿视锥和兰视锥细胞所敏感的颜色相一致。
三、三刺激值在颜色匹配中，以一定数量的三原色完成某种颜色的匹配。
匹配某种颜色所需的三原色的量称做该颜色的三刺激值。
颜色方程中的R、G、B 就是三刺激值。
三刺激值不是用物理单位，而是用色度学单位来度量。
过去人们在不同的场合对三刺激值的单位有过不同的规定。
例如，规定匹配某种指定的标准白光（W）的三刺激值相等，且均为1单位。
在标准色度学系统中，三刺激值有统一的定标方法，下节中将具体加以介绍。
对于既定的三原色，每种颜色的三刺激值是唯一的，因而，可以用三刺激值来表示颜色。
四、光谱三刺激值或颜色匹配函数用红、绿、兰三种颜色可以匹配所有颜色，对于各种波长的光谱色也不例外。
匹配等能光谱色所需的三原色的量称做光谱三刺激值。
对于不同波长的光谱色，其三刺激值显然为波长λ的函数，故也称之为颜色匹配函数，一般用、和表示。
光谱色的颜色方程为(5-47)光谱色是很饱和的颜色，光谱三刺激值、和中有可能为负值。
等能光谱是指各波长辐射能量相等，只有在此条件下，所得到的光谱色三刺激值才是可比较和有意义的。
颜色匹配函数是重要的色度量，它是在颜色现像研究中把物理刺激与生理响应结合起来的纽带。
五、色品坐标及色品图在颜色研究和量度中，有时不是用三原色的数量、即三刺激值R、G、B来表示颜色，而是用三刺激值各自在三刺激值总量R+G+B中所占的比例来表示颜色。
三刺激值各自在三刺激值总量中所占的比例，叫做颜色的色品。
色度学基础
第一节色度学基础色度学与人类工程学色度学与物理光学等学科的基础不同, 物理光学可以认为是客观的科学, 是与人类无关的。
而色度学却是一种主观的科学, 它以人类的平均感觉为基础, 因此它属于人类工程学范畴, 以对光强的度量来说, 物理光学以光的辐射能量这个客观单位来度量, 而色度学却以色光对人眼的刺激强度来度量。
辐射能量很大的波长很长的红光对人来说却没有辐射能量很小的黄光亮, 人们就认为黄光的强度比红光大。
色度学既然是建立在人眼的反应基础上, 对于别的动物就不适用了。
好在人类的不同人种之间对光的感受没有太大的区别, 因此色度学是和人种无关的。
绝对亮度( Lv) 的定义是:( 坎德拉/ 平米)其中θ 是发光表面法线与给定方向夹角的余弦。
由于多数情况下是垂直于发光表面观察的, 所以亮度可理解为单位面积的发光强度( di 为微发光强度, ds 为微发光面元) 。
1 坎德拉的发光强度是频率为540×1012赫兹的光源在每球面度中强度为1/683 瓦的光辐射。
由此可见, 亮度与电磁波的辐射强度这个物理量成正比。
又由于人眼的感色性的关系, 又与光的波长密切相关。
由于人眼在不同的亮度环境下会自动调节瞳孔的大小, 使进入眼睛的光强总在一个亮度范围之内。
因此除了在超出人眼调节范围之外的极暗或极亮的环境之外, 使用相对亮度来表述图像或图片更为方便。
例如, 尽管电视屏幕的白场、灯光下的白纸和阳光下的白纸的亮度很不一样, 但都将其定义为100% 的相对亮度。
考虑到在电子出版领域的应用, 后面使用亮度这个术语时, 都是表示相对亮度。
亮度和明度物体的亮度在计算机内都要以整数的方式表示, 例如最亮的为100, 最暗的就是0, 中间还有许多过渡亮度。
为了计算方便, 计算机内通常都以 2 的多少次方来表示一个亮度范围。
例如0～31、0～63、0～127、0～255。
现在最常用的是0～255, 即256 级亮度, 但其他几种方式也常使用; 例如有许多彩色显示卡的32K 色显示方式, 它的亮度等级就是0～31, 共32 级。
色度学基础
饱和度： 表示颜色接近光谱色的程度。 一种颜色， 可以看成是某种光谱色与白色混合的结果。 其中光谱色所占的比例愈大，颜色接近光谱色的程度就愈高，颜色的饱和度也就愈高。饱和 度高，颜色深而艳。光谱色的白光成份为 0，饱和度达到最高。 彩色必须具备上述三个特征，特征参数的不同，标示着颜色间的差别。非彩色只有明度值的 差别，没有色调区分，饱和度等于 0。 A-4-色光混合 是不同颜色光的直接混合。混合色光为参加混合各色光之和，故又称之为加混色。 格拉斯曼(H·Grassman)于 1853 年总结出色光混合的基本规律，即格拉斯曼颜色混合定律： A-4-1-人的视觉只能分辨颜色的三种变化，它们是明度、色调和饱和度。 A-4-2-两种颜色混合，如果一种颜色成份连续变化，混合色的外貌也连续地变化。 补色律：两种颜色以一定的比例相混合产生白色或灰色，则此两颜色为互补色。互补色以一 定的比例混合， 产生白色或灰色； 以其它比例混合， 则产生接近占有比例大颜色的非饱和色。 中间色律：两种非互补颜色混合，将产生两颜色的中间色，其色调决定于两颜色的比例。 A-4-3-颜色外貌（明度值、色调、饱和度）相同的光，在颜色混合中是等效的。由此可以推 论得到 代替律：相似色混合，混合色仍相似。 代替律可用公式表示如下： 颜色 A=颜色 B 、颜色 C=颜色 D 、颜色 A+C=颜色 B+D ，代替律表明，在混色中，某种颜色用外貌相同的另外颜色 代替，最后效果不变。 A-4-4-混合色的亮度等于各色光亮度之和 亮度相加定律：假定参加混色各色光亮度分别为 L1、L2…Ln,, 则混合色光的光亮度 L 为 L=L1+L2+…+Ln A-5-颜色匹配 通过改变参加混色各颜色的量， 使混合色与指定颜色达到视觉上相同的过程， 称做颜色匹配。 A-6-颜色刺激 能够引起颜色知觉的可见辐射通量称做颜色刺激。 颜色刺激按波长的分布， 称做颜色刺激函 数。颜色刺激是纯物理量。 A-7-三刺激值
色度学基础
• 例如，某个混色后的色效果，可以表示成下式。 • F=3.6（R）+4.8（G）+0.8（B） • 这个表达式的意义是： • 红色分量是3.6个红单基色量 R=3.6 • 绿色分量是4.8个绿单基色量 G=4..8 • 蓝色分量是0.8个蓝单基色量 B=0.8 • 可见（2.3）式中的R、G、B在实际应用中是一些具体 的数字量。这三个值称为“三刺激值”。这三个值决 定了混色光的结果颜色性能，还决定了混色光的光通 量。
色度学
• 色度学是研究人的颜色视觉规律、颜色测量理论与技 术的学科。颜色感觉与听觉、嗅觉、味觉等一样都是
外界刺激使人的感觉器官产生的感觉。
• 色度学是研究颜色度量和评价方法的学科，是宜光学、
视觉生理、视觉心理、心理物理等学科为基础的综合
性科学。
基本物理量
1、色品坐标 色品坐标（x，y）和色品坐标（u，v）来自色度学，这个坐标 是人为构建的一个颜色坐标体系，最初来源于颜色匹配实验，构 建出 R G B 坐标系，后来发现这个坐标系不便于计算，又利用数 学方法转换成没有负值的xy坐标系，这个时候 里面对应的坐标值 就是你说的色品坐标（x，y），在这个坐标之后人们发现x,y坐标 和人眼对颜色的感知上来说并不是均匀的，为了改变色度坐标图 中颜色宽容量不等的缺陷，国际照明委员会于1960年，建立了U-V 色度坐标图，也称均匀色度坐标图。两者在数学的关系是：
基本物理量
基本物理量
8、色偏差 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。
归一化光谱功率分布函数S(λ)
• 归一化光谱功率分布：辐射功率与波长的函数关系。
色度学基础
4、色调、明度 、色调、 与饱和度之间的 关系
三、颜色混合和颜色混合定律
• 各种颜色可以通过两种或几种颜色混合得 颜色混合有2种方式，色光和色料混合。 到。颜色混合有2种方式，色光和色料混合。
色光三原色： 色光三原色：红、绿、蓝。
色料三原色：品红、 色料三原色：品红、黄、青。
1、 色光混合 、
（二）色觉的形成
• 人辨别颜色的能力是指视网膜对 不同波长 光的感受特性。 • 视锥细胞对红、绿、蓝吸收率最高，红、 绿、蓝三种光混合比例不同，就可形成不 同的颜色，从而产生各种 色觉
• 人眼对任一色彩的视觉反应取决于红、绿、 蓝三色输入量的代数和--格拉斯曼定律
二、颜色的分类及其属性
• 1、非彩色和彩色
• 再如你在电灯前闭眼三分钟，突然睁开注视电灯 两三秒钟，然后再闭上眼睛，那么在暗的背景上 将出现电灯光的影像。以上现象叫正后像。电视 机、日光灯的灯光实际上都是闪动的，因为它闪 动的频率很高，大约100次／秒上，由于正后像 100 作用，我们的眼睛并没有观察到。
• 电影技术也是利用这个原理发明的，在电 影胶卷上，当一连串个别动作以16图形／ 秒以上的速度移动的时候，人们在银幕上 感觉到的是连续的动作。现代动画片制作 根据以上原理，把动作分解绘制成个别动 作，再把个别动作续起来放映，即复原成 连续的动作。
间色：两种原色混合得到的颜色，例如... 复色：两种或者两种以上间色组成的颜色，例如 白色。 补色：混合得到白色或灰色的两种色，称为补色 • 如绿色与紫色互补，蓝色与黄色,红色与青色互补
关于视觉后像
• 当外界物体的视觉刺激作用停止以后，在 眼睛视网膜上的影像感觉并不会立刻消失， 这种视觉现象叫做视觉后像。视觉后像的 发生，是由于神经兴奋所留下的痕迹作用， 也称为视觉残像。如果眼睛连续视觉两个 景物，即先看一个后再看另一个时，视觉 产生相继对比，因此又称为连续对比。
色度学基础(色温)
r
X
1.275
Y
-1.739
Z
-0.743
g -0.278 2.767 0.141
b 0.003 -0.028 1.602
CIE-RGB与CIE-XYZ系统的转换关系:
三刺激值关系:
X = 0.490 0.310 0.200
R
Y = 0.177 0.812 0.011
摄影用钨丝灯 早晨及午后阳光 摄影用石英灯 平常白昼 220V日光灯 晴天中午太阳 普通日光灯 阴天 HMI灯 晴天时的阴影下 水银灯 雪地 电视萤光幕 蓝天无云的天空
3200K 4300K 3200K 5000~6000K 3500~4000K 5400K 4500~6000K 6000K以上 5600K 6000~7000K 5800K 7000~8500K 5500~8000K 10000K以上
CIE表色系统 CIE1931RGB CIE1931XYZ CIE1976 L*a*b* CIE1960 L*u*v*
孟塞尔表色系统
竖直方向 中央轴代表明度，它在底盘位置的明度为0，代表黑色；而在中央轴的顶端的照度为102，代表白色；在此 二位置的中间则均分为10等分。由此，照度轴上共有11个刻度。 水平方向 孟塞尔立体的剖面还用横竖线分成很多小格,离中央轴的水平距离则用饱和度表示。饱和度C的竖直有2、4、 6.8、10、12、14。 底盘弧度方向 底盘有五个主要色相：红（R）、黄（Y）、绿（G）、蓝（B）、紫（P）和五个中间色调：黄红（YR）、 绿黄（GY）、蓝绿（BG）、紫蓝（PB）、红紫（RP）。
4.00
5.00
6.00
7.00
L公L사司BByLU
色度学基本知识
光谱分布
• 自然光和人造光源大都是由单色光组成的
复色光。光源的辐射能按波长分布的规律 随着光源的不同而变化。光源的光谱密度 与波长的关系称为光谱分布。
• 光源的光谱分布既是它本身光色的决定因
素，又是它照明下观察物体时，影响颜色 的重要因素之一。
几种典型的光谱分布
二 物体的光谱特性
在太阳光照射下，不同物体呈现出不同颜 色。原因就在于物体对光谱成分有选择吸 收和选择反射的性质。物体本身的光谱特 性是物体产生不同颜色的主要原因。光照 射到物体上后，部分被反射，部分被吸收， 部分透过。透明体的颜色主要由透过的光 谱组成决定；不透明体的颜色则由它的反 射光谱组成决定。
第二部分 颜色的分类和特性
• 颜色可分为彩色和非彩色两类 • 非彩色指白色、黑色和各种深浅不同的灰
色组成的系列，称为白黑系列。当物体表 面对可见光谱所有波长反射比都在80—90 ％以上时，该物体为白色；其反射比均在4 ％以下时，该物体为黑色；介于两者之间 的是不同程度的灰色。
• 彩色是指白黑系列以外的各种颜色。彩色
光的色散
使一束太阳光通过一个三 棱镜，我们可以看到图中的 一条彩色的谱带，红、橙、 黄、绿、青、蓝、紫。而各 谱带之间并没有明显的界限， 是一条连续的谱带，人们把 这种现象称之为光的色散。 像这样由不同波长的光组合 在一起的光，在物理学上中 称为复色光，而把单一波长 的光称为单色光。
自然界人们见到单色光的机会不多， 一般都是复色光。一定成分的复色光， 有一种确定的颜色与之对应；但是反 过来，一种颜色感觉并不只对应一种 光谱组合，就是说两种成分完全不同 的复色光有可能引起的颜色感觉完全 一样，这就是同色异谱。
可见光的波长不同，引起人眼的颜色感
觉就不同。单色光的波长由长到短，对
优选第一彩色电视色度学基础
4000 6400～6900 8500～22000
光源 白炽灯（10W） 白炽灯（40W） 白炽灯（100W） 白炽灯（500W） 日光色荧光灯 冷白色荧光灯 暖白色荧光灯 普通高压钠灯
色 温/K 2400 2700 2750 2900 6500 4300 2900 2000
1926年，贝尔德向英国报界作了一次播发 和接收电视的表演，开创了电视技技术把 图像从摄像机传输到接收器上，这是公 认的电视诞生标志
1、电视的诞生
1936年贝尔德电视公司在英国 开始了电子方式的黑白电视 广播，从此电子电视的时代 开始了。
1957年的电视机 法国
☻绝对黑体：能完全吸收入射光的物体；
（不反射光、也不透射光），其所辐的光谱与它的温 度密切相关。(温度升高，绝对黑体光谱蓝色成分 升高)
3.0
由图看出，随
着温度的增加 相
，绝对黑体辐 对 2.0
辐
射能量增大； 射
其功率波谱的
功 率 1.0
峰值向短波方
向移动。
0
可见光区
500nm
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优选第一彩色电视色度学基础
前言
一、电视技术是20世纪人类最伟大的发明 之一
二、电视技术发展历程 三、我国电视事业的发展
一、电视技术是20世纪人类最伟大 的发明之一
1.电视是人类进行信息传播变革中影响最 大的研究成果
2.电视技术是现代科学技术最先进研究成 果的集合体：
现代电视技术集电子学、大规模集成电路、光学、电 磁学、材料科学、卫星技术、数字信号处理、色度学、 人类视觉科学等多学科成果于一身的综合性技术
1963年，美国发射了世界第一颗同步通信 卫星“同步二号”
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1-1 彩色光三要素（HSB彩色模式）
2. 饱和度（Saturation） 饱和度（色纯度）表示颜色的深浅程度（颜色的
浓淡程度、颜色的鲜艳程度）。对于同一色调的彩色 光，其饱和度越高，说明它的颜色越深，反之亦然。
高饱和度的彩色光可以因掺入白光而被冲淡，变 成低饱和度的彩色光。例如，投射到白纸上一束高饱 和度的红光，则人们看到白纸呈现为深红色。如再将 一束白光同时投射到该纸上则人眼虽然仍感觉到红色 色调，但已变成了淡红色，即饱和度降低了。投射的
1-1 彩色光三要素（HSB彩色模式）
4. 三要素相互关系 在无彩色中，明度最高的色为白色，明度最低的色
为黑色，中间存在一个从亮到暗的灰色系列。在有 彩色中，任何一种纯度色都有着自己的明度特征。 例如，黄色为明度最高的色，处于光谱的中心位置， 紫色是明度最低的色，处于光谱的边缘，一个彩色 物体表面的光反射率越大，对视觉刺激的程度越大， 看上去就越亮，这一颜色的明度就越高。
1-1 彩色光三要素（HSB彩色模式）
5.相关名词 色环 实质上就是在彩色光谱中所见的长条形的色彩
序列，只是将首尾连接在一起，形成一个圆环，使红 色连接到另一端的紫色。
1-1 彩色光三要素（HSB彩色模式）
色性 色彩基本分为暖色（也称热色）和冷色（也称寒
色）两类。红、橙、黄为暖色，给人以热烈、温暖、 外张的感觉；青、蓝、紫为冷色，给人以寒冷、沉 静、内缩的感觉。
3. 三种基色应该是相互独立的。也就是说，三基 色的任何一种都不能由另外两种基色合成产生。
1-3 相加混色（RGB彩色模式）
彩色电视技术中采用的是将红、绿、蓝三种基
色光按不同比例相加，从而获得不同的彩色光的方
法，称为相加混色法，又称RGB彩色模式，在这种
彩色模式中，红、绿、蓝被称为基色光。
红光+绿光=黄光
1-1 彩色光三要素（HSB彩色模式）
3. 亮度（Brighness） 亮度（明度）是指彩色光的明亮程度。即光作用
于人眼时所引起的明亮程度的感觉。一般来说，彩色 光的光功率大则感觉亮，反之则暗。就物体而言，其 亮度决定于由其反射（或透射）的光功率的大小。若 照射物体的光功率为定值，则物体反射（或透射）系 数越大，物体越明亮，反之则越暗。对同一物体来说, 照射光越强(即光功率越大)，越明亮，反之则越暗。
三基色原理为彩色电视奠定了基础，极大地 简化了彩色图像的传输问题。根据三基色原 理，先把被摄景物的彩色光分解成红、绿、 蓝三种基色光，再变换成三个基色电压予以 传送。在接收端，用三个基色电压分别控制 彩色显像管中红、绿、蓝三种荧光粉的发光 量，由其合成出被摄景物的彩色。
色调（亦称调子）
在一定的色相和明度的光源色的照射下，物体表 面笼罩在一种统一的色彩倾向和色彩氛围之中，这种
统一的氛围就是色调。
1-2 三基色原理
1. 自然界中任何一种颜色都可分解为 三种基色来反映。
2. 用三种基色可以合成自然界中绝大多数颜色， 合成颜色的亮度由三个基色的亮度之和决定； 合成颜色的色度由三个基色分量的比例决定。
红光+青光=白光
绿光+蓝光=青光
Hale Waihona Puke 绿光+紫光=白光蓝光+红光=紫光
蓝光+黄光=白光
红光+绿光+蓝光=白光
补色：与基色相加为白色的彩色，称为其基色的
补色。红、绿、蓝的补色为青、品（紫）、黄。
1-3 相加混色（RGB彩色模式）
1-3 相加混色（RGB彩色模式）
计 色 三 角 形
1-3 相加混色（RGB彩色模式）
优选第一色度学基础
1-1 彩色光三要素（HSB彩色模式）
任何一种彩色光对人眼引起的视觉感受 都可以用以下三个参量来表示： 1. 色调 （Hue） 2. 饱和度（Saturation） 3. 亮度 （Brightness）
用这三个参量表示彩色的模式，称为HSB 彩色模式，又称彩色光三要素。在诸多表示彩 色的模式中， HSB 彩色模式与人眼的主观感 受最为直接。
1-1 彩色光三要素（HSB彩色模式）
1. 色调（Hue） 色调（色相）表示颜色的类别。通常所说的红色、绿
色、蓝色等等，就是指的色调。它由作用到人眼的彩色光 的光谱成分决定，不同波长的光呈现的颜色各不相同。
1-1 彩色光三要素（HSB彩色模式）
彩色物体的色调，决定于物体在光照射下所 反射的光谱成分。不同波长的反射光使物体呈现 不同的色调。
1-1 彩色光三要素（HSB彩色模式）
白光越强，则感到红色越淡。饱和度下降的程度反映 了彩色光被白光冲淡的程度，而饱和度则反映了某种 色光的纯度。如100％饱和度的某色光，就代表完全 没有混入白光的某种纯色光。
色调和饱和度又总称为色度，它即说明颜色的类 别-色调，又说明颜色的深浅-饱和度。
1-1 彩色光三要素（HSB彩色模式）
1-1 彩色光三要素（HSB彩色模式）
我们的视觉能辨认出的有色相感的色，都具有一定程度的鲜 艳度。比如绿色，当它混入了白色时，虽然仍旧具有绿色相 的特征，但它的鲜艳度降低了，明度提高了，成为淡绿色； 当它混入黑色时，鲜艳度了降低了，明度变暗了，成为暗绿 色；当混入与绿色明度相似的中性灰时，它的明度没有发生 变化，纯度降低了，成为灰绿色。
在人的视觉中所能感受的色彩范围内，绝大部分是非高纯度 的色，也就是说，大量都是含灰的色，有了纯度的变化，才 使色彩显得极其丰富。
纯度体现了色彩内向的品格。同一个色相，即使纯度发生了 细微的变化，也会立即带来色彩性格的变化。
1-1 彩色光三要素（HSB彩色模式）
彩条信号
关闭了色度 信号分量的 彩条信号
1-1 彩色光三要素（HSB彩色模式）
明度在三要素中具较强的独立性，它可以不带任何 色相的特征而通过黑白灰的关系单独呈现出来。色 相与纯度则必须依赖一定的明暗才能显现，色彩一 旦发生，明暗关系就会同时出现，在我们进行一幅 素描的过程中，需要把对象的有彩色关系抽象为明 暗色调，这就需要有对明暗的敏锐判断力。我们可 以把这种抽象出来的明度关系看做色彩的骨骼，它 是色彩结构的关键。