色彩管理学 第一章

4、色彩描述系统
定量描述色彩 显色系统 色彩的三属性
表色值称为显色值 混色系统
4、色彩描述系统
显色系统 定量描述色彩
混色系统
三刺激值
表色值称为色度值
白色 10/
4、色彩描述系统
(1)孟塞尔表色系统
度 明
9/ 8/ 7/ 6/ 5/ 4/ 3/
孟塞尔表色系统是最具有代表性 的的显色系统，它采用色卡表示色彩 的色调、明度、彩度三种属性。色卡 用圆筒坐标进行配置，纵轴表示明度， 圆周方向表示色相，半径方向表示彩 度C。 孟塞尔表色系统的缺点是：（1） 色卡数目有限，因此会出现待测色和 孟塞尔色卡不一致的现象。(2) 插补 的表色值精度很低(3) 依靠视觉估计 判定色彩很不精确，不同的观测者可 能得到不同的结论。
一、色 彩 基 础
3、色彩的描述 白光： 1931年CIE建议：以等能量光谱作为白光的 定义。即：S（λ）＝ C 印刷工业中通常将400～500的蓝光、500～ 600的绿光和600～700的红光等量混合而成的光 作为白光。 白光通常采用色温来表征其光谱特性。CIE 定义的标准光源有A、B、C、D65
当代印刷的构成
印刷产品的质量要素 色 彩 次 层 晰 度 性 清 一 致
色彩是产品质量的基础，直接决定了产品质量的优 劣。色彩控制或管理始终是印刷专业人员研究与分析的 热点和技术关键。
一、色 彩 基 础
1、什么是色彩？
• 色彩是一种物理现象
• 色彩是一种心理现象
一、色 彩 基 础
2、色彩的三属性
2/ 1/ 0/ 黑色
（2）、RGB表色系统
三刺激值的定义：
匹配函数rλ(λ)，gλ(λ) ，bλ(λ) 光谱分布为P(λ) 的光的三刺激：
0. 4
b(λ) g(λ)
三 刺 激
0. 2
r(λ)
R = ∫ P(λ) • r(λ)dλ
G = ∫ P(λ) • g(λ)dλ
0. 0 400 nm 500 nm 600 nm 700 nm
0.0~0.5 0.5~1.5 1.5~3.0 3.0~5.0 5.0以上
感觉色差的程度
感觉极微（微小色差） 感觉轻微（小色差） 可以感觉（较小色差） 感觉明显（较大色差） 感觉强烈（大色差）
4、色彩描述系统－色彩的定量描述
色彩的定量描述： 色彩的定量描述：
色彩是一种视觉神经刺激，它的产生是由于视觉神经 对光的反应。定量的表示色彩称为表色，所表示的数值称为表 色值。把为了表色而采用的一系列规定和定义所形成的体系称 为表色系统。
光谱分布为 P(λ) 的光的三刺激：
三刺激值 三刺激值
1.5
X = k∫ Φ(λ) • x(λ)dλ
1.0
0.323 0.5 0.272 0.0040 0 400 500 600 700 nm
Y = k∫ Φ(λ) • y(λ)dλ
Z = k∫ Φ(λ) • z(λ)dλ
波长
XYZ表色系统优缺点
Y
CMYK与LAB色空间的转换过程
(1)K与CMY的关系 (1)K与CMY的关系
K实际 = K计算 + K补偿
K计算 = Max(C, M,Y ) − Min(C, M,Y )
α
K补偿 = KGCR或KUCA
一、色 彩 基 础
3、色彩的描述
同色异谱现象 （1）、同色同谱色：在特定照明和观察条件下，若两个物体具有完 全相同的光谱分布曲线，则其在任何光源和任一标准观察者条件下会 是相同的颜色。 （2）、同色异谱：三刺激相同，光谱分布不同的颜色。（若两个色 刺激在某参考光源D65下，具有相同色彩外观，但在第二种光源下A， 则呈现不同的色彩外观）
色彩的同色异谱可以通过色度适应模式来预测与评估色彩的稳定 性，因而印刷工业的色彩控制与评估需要满足照明条件一致。
一、色 彩 基 础
3、色彩的描述
）、加色法原理 （1）、加色法原理 ）、 ( Additive Color-Mixing Principle) ）、减色法原理 （2）、减色法原理 ）、 (Subtractive Color-Mixing Principle)
色域（Color Gamut) 色域
色域 色域是指某种设备能够再现的色彩光谱范围 （1）、 RGB色域 （2）、 CMYK色域 （3）、 LAB色域 （4）、 CIEXYZ色域
CIELAB色空间 ( CIELAB Color Space) 色空间
L=100 White
+b Yellow +a Red
B = ∫ P(λ) • b(λ)dλ
435. 8 nm 516. 1 nm 700.0 nm
RGB表色系统优缺点
G
优点： 优点： 具有真实的三原色 缺点： 缺点： 色匹配函数出现负值，增 色匹配函数出现负值， 加了运算的复杂性。 加了运算的复杂性。
R
(3)XYZ表色系统
匹配函数rλ(λ)，gλ(λ) ，bλ(λ)
优点： 消除了负刺激值 缺点： (1)表色不直观 (2)色度上呈不均匀性
520 530 540 510 550 560 500 580 600 490 620 700 480 460
X
ຫໍສະໝຸດ Baidu
0
(4) 、LAB表色系统
色度公式：
1 3
L = 116(Y / Yn )
*
−16
− (Y / Yn )
1 3
{ b = 200{ Y / Y ) (
精 于 色 彩 点 点 精 彩
Excellent in color Dot dot excellent
色彩管理讲座之一
色彩理论基础
王 强 教授
武 汉 大 学
引 言
人类对外部客观世界信息的获取80%是通过人的视觉来实现， 而人们在观察客观物体时，视觉神经对色彩反映最快，其次 才是形状、表面质感和细节，因此色彩对客观物体的表达至 关重要。近年来，随着计算机技术的发展和广泛应用，利用 计算机来处理彩色信息，即对彩色信息的描述、获取、存储、 变换和输出已成为图像处理的热点。由于人们对色彩感觉的 形成由光源、彩色物体、眼睛和大脑等四大要素综合形成， 从而构成了对研究色彩这一涉及物理学、生理学和心理学等 的复杂性，加之与色彩相关的彩色印刷、彩色摄影、彩色电 子及多媒体计算机技术应用的不断扩大，使得如何生成和处 理彩色信息的数字化色彩管理成为色彩工业和彩色复制工业 重点研究领域，其中如何实现数字化色彩管理与应用是关键。
XB YB ZB
−1
R G B
XYZ与LAB色空间的转换
L = 116(Y / Yn )
*
1 3
−16
1 3
a = 500 ( X / X n )
*
{ b = 200{ Y / Y ) (
* n
1 3
− (Y / Yn )
1 3
− (Z / Zn )
3、色彩的描述
加色法原理( Additive Color-Mixing Principle)
♦ R+G=Y ♦ R+B=M ♦ G+B=C ♦ R+G+B=W
R M Y W B C G
3、色彩的描述
减色法原理 (Subtractive Color-Mixing Principle)
♦ Y+M=R ♦ Y+C=G ♦ M+C=B ♦ Y+M+C=K
色差（Color error)
色差是指标准色与测量色之间的数值差别。 根据色差可以比较样品色彩与已知标准色彩的比较或接近程 度，根据色差的大小来对设备、工业和材料进行调整，以保证色 彩在满足产品规范基础上的一致性 色差计算方法： ∆Ε ＝（ ∆L2＋ ∆ a2＋∆b2) ½
色差（NBS）与色彩差别的关系 色差（NBS）
1 3
} }
5、色彩空间转换
CMYK与LAB色空间的转换
（1）、常见方法
（2）、转换过程
CMYK与LAB转换的常见方法
（1）基于纽介堡（Neugebauer）方程的转换 （2）基于黑箱模型的转换 （3）基于查找表的转换
(1) 基于纽介堡（Neugebauer）方程的转换方法 根据彩色印刷的呈色原理推导出来的关于网点面积率和颜色三刺激值 之间的数学模型的方程。使用Neugebauer方程，不但可完成从PCS色空间（ CIELAB）到设备色空间（CMYK）的转换，也可以完成从设备色空间（CMYK ）到PCS色空间（CIELAB）之间的转换。但缺点是Neugebauer计算量特别大 ，实际上是不适用的。 (2) 黑箱模型 通过印刷(或打印)制作出数百乃至数千种由CMYK组合的色标，并进行 测色，得出CMYK值与lab的关系，此方法不过问网点构造等的物理状态，也 不过问设备类型。只需要构建一个函数来连接输入输出的值。黑箱模型的 优点在于：它适用于任何方式的硬拷贝输出。但缺点 缺点是：为提高精度，要 优点 缺点 制作非常多的色标，在色标数量不足时，模型不可靠。 (3) 查找表转换方法 将源三维空间分割成网格状，每个格子点对应的目的色彩空间数据都 记录在一个参照表格中，通过查表对应及内插计算，就可以实现相应的色 彩空间坐标转换。查找表方法的优点是可以实现非线性关系之间的转换。 因此，cmyk与lab的转换多采用基于查找表的转换方法。
Y G C R K B M
3、色彩的描述
CMY与RBG的色彩关系：
R M
Y
G C
B
色彩空间 Color Space
色彩空间也叫色彩模型，是指基于色彩的基本参数来描述与记录颜色的方式。
（1）、 CIERGB色空间 ( CIERBG Color Space) 色空间 （2） 、 CMY/K色空间 ( CMYK Color Space) 色空间 （3） 、CIEXYZ色空间 ( CIELAB Color Space 色空间 （4） 、 CIELAB色空间 ( CIELAB Color Space) 色空间
色相(Hue) ◆ 色相
R
Y
G
C
B
M
一、色 彩 基 础
明度(Lightness) ◆ 明度
0
Lightness
+100
饱和度 饱和度 饱和度 饱和度 饱和度(Saturation) 饱和度 饱和度 饱和度
一、色 彩 基 础
饱和度(Saturation) ◆ 饱和度
100
0
一、色 彩 基 础
3、色彩的描述 光： 光是能对人的视觉系统 产生明亮的颜色感觉的电磁 波辐射，又叫可见电磁辐射。 其波长范围一般取380～ 780nm。（GB/T5698-2001）
一、色 彩 基 础
3、色彩的描述 红绿蓝（R G B ）三原色 的颜色匹配实验
一、色 彩 基 础
3、色彩的描述
格拉斯曼定律： （1）、人的视觉只能够分辩出颜色的三种变化：色相、明度、饱和度； （2）、在由两个色光混合匹配颜色时，如果其中一个色光连续变化， 则混合色的外貌也随之连续变化； （3）、外貌相同的色光（具有相同的色相、明度、饱和度）不管它们 的光谱组成是否相同，在颜色混合中具有相同效果，即视觉上相同的颜 色都是等效的； （4）、混合色光的亮度等于组成混合色的各个色光亮度相加的总和。
5、色彩空间转换
色彩空间转换的基本过程
彩色扫描仪 彩色扫描仪RGB Profile Profile 彩色印刷机 CMYK 彩色印刷机
CIE XYZ CIE LAB
彩色显示器 彩色显示器RGB Profile
彩色打印机 Profile
CMYK 彩色打印机
5、色彩空间转换
RGB与LAB色空间的转换
（1）RGB与XYZ色空间的转换
（2） XYZ与LAB色空间的转换
RGB与XYZ色空间的转换
R X R G = YR B Z R
X XR Y = YR Z Z R
XG YG ZG
XG YG ZG
X B X YB Y ZB Z
-a Green -b Blue L=0 Black
Saturation
CIELAB色空间 ( CIELAB Color Space) 色空间
-b L
-a
+a
+b
CIELAB色空间 ( CIELAB Color Space) 色空间
不同色域的对比：
LAB色空间 色空间 天然色正片色域 RGB色域 色域 CMYK色域 色域
*
a = 500 ( X / X n )
* n
1 3
1 3
− (Z / Zn )
1 3
} }
L*表示心理明度，a* 、b*为心理色度
LAB表色系统优缺点
优点： (1)CIELAB空间是视觉均匀的色彩空间 (2)该空间有利于对图像的处理 (3)与设备无关的色彩空间，其色域比与设备相关 的色彩空间要大 缺点： 非真实的色彩空间