色度学
色度学
L* = 903.3( Y/ Yn)
u* = 13 L* ( u’ – uo’)
( Y/ Yn < 0.008856 )
v* = 13 L* ( v’ – vo’)
式中X、Y、Z为颜色样品的三刺激值；
u’ = u、v’ = 1.5 v为颜色样品的色度坐标；
380 780
X K S C ( ) x ( ) 380 色坐标公式 780 Y K S C ( ) y ( ) 380 780 Z K S C ( ) z ( ) 380
X x X Y Z Y y X Y Z Z z X Y Z
色盲测试
辨别图中数字是什么?
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。 色度学是一种主观的科学, 它以人类的平均感觉为基础, 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。 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。
色度学的基本原理和应用
色度学的基本原理和应用1. 色度学的定义色度学是研究颜色的科学，包括颜色的感知、测量和应用。
色度学对于设计、艺术、心理学等领域具有重要意义，在工业生产、产品设计等方面也有广泛的应用。
2. 色度学的基本原理2.1 颜色感知人眼感知的颜色来自于光的频率和波长的变化。
不同频率和波长的光刺激了不同类型的感光细胞，进而产生不同的颜色感知。
2.2 颜色空间颜色空间是指将颜色以多维数据表示的数学模型。
常见的颜色空间有RGB色彩模式、CMYK色彩模式和HSV色彩模式等。
2.3 颜色测量颜色的测量是通过仪器来完成的，常见的颜色测量仪器包括光谱仪和色差计。
光谱仪可以将光分解成不同频率和波长的成分，从而获取颜色的光谱数据。
色差计用于比较样品与标准颜色之间的差异。
3. 色度学的应用3.1 设计与艺术色度学在设计与艺术领域中起到重要的作用。
设计师和艺术家可以通过研究颜色的组合和搭配，来创造出各种视觉效果和情绪表达。
色彩搭配的合理运用可以增强作品的吸引力和表现力。
3.2 印刷与出版在印刷与出版领域，色度学被广泛用于颜色的管理和控制。
通过色彩管理系统，可以确保在不同设备上印刷出一致的颜色效果。
色度学还可以帮助设计师选择合适的印刷材料和工艺，以获得符合要求的色彩效果。
3.3 产品设计色度学在产品设计方面起到了重要的指导作用。
通过研究用户的颜色喜好和心理反应，设计师可以选择适合的颜色方案，从而提升产品的吸引力和体验感。
3.4 心理学与行为学颜色对人的心理和行为产生影响，这是色度学与心理学和行为学相关的重要领域。
不同颜色可以引起不同的情绪和行为反应，例如红色可以引起兴奋和注意力，蓝色可以带来平静和放松。
3.5 照明工程色度学在照明工程中也有广泛应用。
通过合理设计照明系统的颜色温度和色彩分布，可以提高环境的舒适度和适应性。
色度学还可以帮助解决照明中的色彩溢出、光源选择等问题。
4. 总结色度学作为研究颜色的科学，对于设计、艺术和心理学等领域都具有重要意义。
0.3 色度学基础
颜色，一般需要三种颜色就可以达到匹配目的。 通常称在颜色匹配实验中选取的三种颜色为三原 色。 三原色可以任意选定； 但是三原色中任何一种原色不能由另外两种原
色相加混合得到； 最常用的是红（Red）、绿（Green）、蓝
（Blue）三原色。
4、色品坐标计算
反射物体色： () R()S()
为波长λ的光谱 三刺激值
4、色品坐标计算
计算出物体的颜色三刺激值后，由下式计算色品度 坐标，即归一化的颜色三刺激值。
x
X
X Y
Z
y
X
Y Y
Z
z
X
Z Y
Z
5、两种颜色合成
颜色相加计算 已知两种颜色各自的色品度坐标计算x1、y1、亮度
Y1， x2、y2、亮度Y2。 方法：混合色的三刺激值为各个混合色的三刺激值
1、归一化光谱功率分布函数S(λ)
光谱宽度：
光谱半波宽Δλ定义：相对光谱能量分布曲线上， 两个半极大值强度处对应的波长差。
LED的发光光谱的半宽度：一般为30－100nm。 物理意义：光谱宽度窄意味着单色性好，光谱
纯度高，发光颜色鲜明 。
峰值波长 λp：最大值处对应的波长。 注：光谱功率的图形有分立、不规则等图。
也就是光通量比例，但若是光功率的比例 则要用辐射度和光度学换算色视觉规律、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 以光学、视觉生理、视觉心理、心理物理等学 科为基础的综合性科学。
现代色度学，是一门实验性非常强的学科。
内容
10、三原色配白光比例计算
3.色度学
3. 色度学
光是一种一定频率的电磁波辐射。 可见光波长为0.38～0.78μm。
颜色 红 橙 黄 黄绿 绿 青 蓝 紫
波长范围 620~ nm 780
590~ 560~ 530~ 500~ 470~ 430~ 380~ 620 590 560 530 500 470 430
表面色：非自发光物体色（反射系数：白色—1，黑色—0） 光源色：自发光体色，由光源色温决定
20 15 10 5 0
420
460
500
540
580
620
660
3. 色度学
• 人眼对亮度的辨别 亮度辨别有600多级。
人眼可分辨颜色：130×10×600，约一百万种
实际可分辨颜色：一万多种
常用颜色：几千种
彩色视野： 垂直：135～140 水平：150～160，两眼重叠60 在同一亮度条件下，白色视野最大，依此按黄蓝、 红、绿减小
3. 色度学
• 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。 例如：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。 再如：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。
3. 色度学
• 颜色的三个基本特征： 黑白系列或无色系列：黑→灰→白
彩色系列或有色系列：色调、饱和度、明度
• 色调：物体反射的光线中以哪种波长占优势来决定
不同波长产生不同颜色感觉
• 饱和度：颜色的鲜明程度，取决于波长范围的狭窄性 饱和度高，则物体呈现深色 中等明度下可获得最大饱和度 • 明度：刺激物强度作用于眼睛所发生的效应
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。
色度学
2 RGB计色系统
• •
其中，m称为色模，代表彩色光所含三基色单位的总 量，也是三色系数的总和；r、g、b称为相对色系数，也称 色坐标，分别表示当三基色单位总量为1时，混配某一色光 所需的[ R ]、[ G ]、[ B ]的系数。显然，r+g+b=1。
•
由于相对色系数的总和为1，所以r、g、b三个值中只有 任两个值是独立的，也就是说，用其中的两个量就可以明确 表示色度。这样一来，各种彩色的色度就可以用二维的色度 图来表示。一般采用r、g两个参量，并以r-g平面直角坐标标 记色度。即以r、g两值为坐标值，每种颜色的色度可在r-g直 角坐标系中一一表示出来。这样得到的平面几何图形称为 RGB色度图或r-g色度图，如 下页图示RGB色度图 。
3.混色方法
3.2 1853年格拉斯曼（H.Grasman）教授总
结也下列相加混色定律：
1.补色律：自然界任一颜色都有其补色，它与它的 补色按一定比例混合，可以得到白色或 灰色。 • 2.中间律：两个非补色相混合，便产生中间色。 • 其色调决定于两个颜色的相对数量， • 其饱和度决定于二者在颜色顺序上的 • 远近。 • 3.代替律：相似色混合仍相似，不管它们的光谱成分是否 • 相同。 • 4.亮度相加律：混合色光的亮度等于各分色光的亮度之 • 和。
4、麦克斯韦计色三角形
麦克斯韦（J.C.Maxwall）首先用等边三角形简单而 直观地表示颜色的色度，这个三角形称为Maxwell颜色 三角形，
它的三个顶点分别表示 [R]、[G]、[B]，三角形 内任一点都代表自然界 的一种颜色， (G＋B)+G =2G+B
G＋B
G
如果设每个顶点到对 边的距离为1，则三 角形内任一点P到三 边距离之和等于1 （这由几何知识不难 证明）。 R＋B R＋(G+R) =2R+B
色度学介绍汇总
1
1 相关定义 2 颜色视觉 3 CIE标准色度学系统 4 色温及标准照明体的定义
2
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
色彩感知
光源（Light） 物体（Object） 观察者（Observer）
3
光通量—按照CIE规定的人眼的视觉特性来评价的辐通 量。 单位：流明（lm）
绿，蓝三原色的数量（三刺激值），颜色方程为
Ｃ* ≡R[R] +G[G] +B[B]
如果被匹配的颜色很饱和，用红，绿，蓝三原色实现不 了匹配，这种情况下可把一种原色加到被匹配的颜色上， 再用另外两原色进行匹配，这一颜色关系可用下式表示：
Ｃ* +R[R] ≡G[G] +B[B]
这一方程在色度学中写成：
和g两个坐标即可表示一 个颜色
B (0,0,1)
(R,G,B)
某一颜色C*的一个单位
(C)≡ r(R)+g(G)+b(B)
(1,0,0)
(0,1,0) G
(r,g)
R
11
根据格拉斯曼颜色混合的代替律，可以得到颜色相加原
理为：R3 = R1 + R2， G3 = G1 + G2， B3 = B1 + B2
饱和度：表示彩色的纯洁性，可见光谱 的各种单色光是最饱和的彩色。
7
孟塞尔标号： H V/C=色调 明度值/彩度
8
把两个颜色调整成视觉上相同或相等的方法称之颜色匹配
以三原色R(700nm)；G(546.1nm)；B(435.8nm)匹配等能白光 (匹配相同能量各波长的光谱色)
9
Ｃ*代表被匹配的颜色，以[R]，[G]，[B]分别代表产生混 合色的红，绿，蓝三原色，又以R，G，B 分别代表红，
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
色度学的发展历程及亮度的魅力作者：王伟描述颜色最简单的方法是颜色名词，即给每种颜色一个固定的名称，并冠以适合的形容词，将这些名词汇编成颜色名词词典，为人们互相交流色知觉信息提供了一种简单、古老的方式，但它不能定量的表示色知觉量。
为了解决这个问题，人们应用心理物理学方法研究了人眼的视觉规律，在大量实验的基础上，逐步开创了色度学。
从而建立了国际照明协会的CIE色度系统,它用数字量表示颜色,即用物理仪器代表人眼来测量颜色。
色度学主要是研究颜色度量和评价方法的学科。
它是一门涉及光学、视觉心理、心理物理学等学科的综合性科学,也是一门以大量实验为基础的实验性科学。
颜色感觉与听觉、嗅觉、味觉等都是外界刺激使人感觉器官产生的感觉.。
光经过物体反射或透射后刺激人眼，人眼产生了此物体的光亮度和颜色的感觉信息，并将其传至大脑中枢进行处理，形成色知觉。
心理物理学就是研究知觉量与外界刺激量之间关系而发展起来的一门学科。
色度学要解决颜色的度量问题首先需找到外界光刺激与色知觉量之间的对应关系，以便能用对光物理量的测量间接地测得色知觉量,因此应用了心理物理学的方法。
现代色度学已经初步解决了对颜色作定量描述和测量的问题。
而色度三种属性有色彩、饱和度、亮度。
其中的亮度更是重要，而且在我们的生活中更是常见。
亮度指的是光所产生的亮暗感觉，就黑、白、灰色而言，白色最亮，黑色最不亮，灰色则居中。
亮度是指发光体（反光体）表面发光（反光）强弱的物理量。
人眼从一个方向观察光源，在这个方向上的光强与人眼所“见到”的光源面积之比，定义为该光源单位的亮度，即单位投影面积上的发光强度。
亮度的单位是坎德拉/平方米（cd/m2）亮度是人对光的强度的感受。
它是一个主观的量。
与亮度不同的，由物理定义的客观的相应的量是光强。
这两个量在一般的日常用语中往往被混淆。
其物理表达式：式中: Φ:光通量Ω:立体角θ: 给定方向与单位面积元ds法线方向的夹角亮度(lightness)是颜色的一种性质，或与颜色多明亮有关系的色彩空间的一个维度。
第二章色度学
第二章色度学§1概论：色度学的基本问题§1-1 颜色学是多学科的交叉。
（1）颜色是光学现象：光源、光谱、辐射、反射、透射。
----物理学（2）颜色是视觉现象：生理学和心理学（3）颜料与染料：物理化学（4）颜色与艺术:：美学、设计、流行色等（5）颜色与环境：管理技术、行为科学、（6）颜色与历史、政治、民族、宗教等。
有关颜色的许多问题不可能以严格的科学方法来解决，色彩史年表§1-2 色度学及其基本问题：色度学是关于颜色的定量与度量的科学，基本问题：（1）颜色的定义（2）颜色知觉，颜色视觉理论。
（3）颜色知觉的量化：颜色刺激值的计算。
（4）颜色的测量及色差的测量（5）光源问题（6）颜色的复现颜色匹配理论（7）颜色的的排列颜色空间，色序系统。
（8）应用问题§1-3部分颜色的术语：心理学概念：（1）颜色的定义：（讨论）目视知觉的一种属性，凭借这种属性一个观察者能够识别两个同样大小，同样形状、同样结构的视场之间的差别。
（2）颜色的三个属性：色调、明度（亮度）、饱和度（心理学的概念）色调：目视知觉的一种属性，给出颜色的名称：红、黄、绿、蓝等明度：非自发光体黑白、或完全透明到完全不透明的划分。
亮度：自发光体亮暗程度的划分。
饱和度：纯色在总的色知觉中的比例。
彩度：春彩色的量，随明度的增加提高。
心理物理学概念：（1）颜色：目视刺激的一种特征，凭借这种特征一个观察者能够识别两个同样大小，同样形状、同样结构的视场之间的差别。
这种差别由光刺激的光谱成分之间的差别所引起，（2）色刺激：进入人眼引起彩色或非彩色感觉的可见光辐射〉（3）原色：用以混合产生其他各种颜色的基本色，其本身不能互相混合长生（一般取红绿蓝）（4）光源色：有光源发射的可见光的颜色（5）物体色：光被物体反射或透射的颜色。
（6）互补色：两种颜色混合产生非彩色的灰色。
§2 颜色视觉现象与颜色视觉理论：§2-1 颜色视觉现象（常见）（1）三原色与颜色混合现象：用红绿蓝三色相加混合可以引起人眼的各种不同的彩色知觉。
实验报告色度学(中大)
实验报告：色度学测量中山大学 光信一、 色度学相关概念解释：1）色度学主要是研究人眼彩色视觉的定性和定量规律及应用。
自然界中所有的颜色分黑白和彩色两个系列，黑白以外的所有颜色均为彩色系列，其波长范为在380~780nm 之间。
彩色有三个特性，即明度、色调、色纯度（也成为饱和度）2）明度（又称亮度纯度）：是指一种主波长的光谱色被白光冲淡的程度，实质上是表示了主波长光谱色的三刺激值在样品三刺激值中所占的比重。
在计算时，用样品的主波长的y 坐标与样品色坐标的y 值的差值乘以兴奋纯度来表示。
3）色调（也称主波长）：反映颜色的类别。
彩色物体的色调决定与在光照明下反射光的光谱成分。
对于透射光，其色调由透射光的波长分布或光谱决定。
色调又称主波长，一种颜色的主波长指的是某一种光谱色的波长，这种光谱色按一定比例与一种确定的参照光源相加混合，能匹配出该颜色。
4）色纯度（也称饱和纯度、饱和度）：饱和度是指彩色光所呈现颜色的深浅或纯洁程度。
对于统一色调的彩色光，饱和度越高，颜色越深；反之颜色越浅。
饱和度实际上表征了掺入白光的多少。
色调与饱和度合称色度，它既说明彩色光的颜色类别，又说明颜色的深浅程度。
5）色度纯度：是指主波长的光谱色在样品中所占亮度的比例，在CIE 色度图上用白光到样品点的距离与样品点到主波长点的距离的比例表示。
6）1931 C.I.E 系统：是国际照明委员会为统一对物体颜色的度量效果而制定的一套标准色度系统。
在C.I.E 系统中，三个基本颜色被称为“基础激励”，一个颜色 使用的的三色激励值（又称三刺激值）表示，三刺激值即为混合某一种颜色时所需的三个基色的数量，分别用X 、Y 、Z 表示。
理论上为了定量地表示颜色，采用平面直角色度坐标：Z Y X X x ++= Z Y X Y y ++= ZY X Z z ++= （1） x 、y 、z 分别是红、绿、蓝三基色的比例系数，x +y +z =1。
用C 代表一种颜色，R,G,B 表示红、绿、蓝三基色，则)()()()(B z G y R x C ++=λ （2）所有光谱色在色坐标上为一马蹄形曲线，该图称为CIE1931色坐标，图中以三基色为顶点的三角形内的所有颜色都能用三基色按一定量匹配得到。
色度学基础知识
色度学基础知识什么是色度学？色度学是研究色彩的科学，也被称为颜色学。
它涉及颜色的感知、产生、测量和应用等各个方面。
色度学不仅仅关注颜色的外观，还研究颜色的物理和化学特性以及其在人类生活和工业中的应用。
主观与客观颜色在色度学中，我们经常讨论主观和客观颜色。
主观颜色是指人们通过视觉系统感知到的颜色，它受到个体的视觉特性和观察条件的影响。
相比之下，客观颜色是测量和描述颜色特性的科学方法。
在主观颜色的研究中，我们了解了人类视觉系统的工作原理。
视觉系统通过不同类型的感光细胞和神经传递来识别和解释外部光线的不同波长。
这些信息被传递到大脑中的视觉皮层，并被解释为不同的颜色。
客观颜色的研究则使用了各种仪器和方法来测量和描述颜色。
光谱仪是一种常用的工具，可以将光线分解为其组成的不同波长。
通过测量各个波长的强度，可以确定光线的颜色。
色彩空间色彩空间是用来描述颜色的一种系统。
它由不同的坐标轴组成，每个坐标轴表示颜色的一个特定属性。
常见的色彩空间有RGB、CMYK和HSB等。
•RGB色彩空间是由红色（Red）、绿色（Green）和蓝色（Blue）三个原色组成的。
这种色彩空间常用于电子设备和计算机上的颜色显示。
•CMYK色彩空间是由青色（Cyan）、品红色（Magenta）、黄色（Yellow）和黑色（Black）四个颜色组成的。
它常用于印刷行业，用于混合油墨来产生不同的颜色。
•HSB色彩空间代表色相（Hue）、饱和度（Saturation）和亮度（Brightness）。
色相表示颜色的种类，饱和度表示颜色的纯度，亮度表示颜色的明暗程度。
不同的色彩空间可以用来描述不同的颜色特性，选择适合的色彩空间可以更准确地表示和处理颜色。
颜色的应用在生活和工业中，颜色有许多应用。
颜色可以通过情绪而产生不同的影响，对于个人和品牌来说具有重要的影响力。
在设计领域，颜色可以用来传达特定的情感和理念。
例如，在广告中使用红色可以引起人们的注意力和兴奋感，而使用蓝色则可以传达平静和安全的感觉。
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
Y k S ( ) ( ) y ( ) d
Z k S ( ) ( ) z ( ) d
S ( ) : 光源光譜功率分佈 ( ) : 物體反射率 k : 調整因數
物体色度坐标：
x
X X Y Z
,y
Y X Y Z
X= (1) ( ) x( )d =
即满足
Y= (1) Z= (1)
( ) y( )d = ( ) z( )d =
(2) ( ) x( )d
(2)
( ) y( )d
(2)
( ) z( )d
条件:
( ) = ( ) S( )
L* 116 (
适用于量测自发光物体
例如 : 含荧光物质
Y 13 Y ) 16 , 0.01 Y0 Y0
' ' u* 13L* (u ' u0 ) , v* 13L* (v ' v0 )
4X 9Y , v' X 15Y 3Z X 15Y 3Z 4X0 9Y0 ' ' u0 , v0 X 0 15Y0 3Z 0 X 0 15Y0 3Z 0 u'
吸收.反射.透射
1.3物体光的刺激后，视网膜的兴奋传到大脑中枢而
产生的感觉。因此颜色与人的生理状况和心理情绪有关。颜色
是主观量而非客观量。 • • • 光源的类型（日光，灯光）及性质。 被照明物体的性质（组成成分）及状态（表面光洁度）。 观察者所处的周围环境（明暗程度），照明条件，观察角度。
2.1如何看到颜色
至20世纪70年代后，三色 所证实。例如，有人用不超过 的细小单色光束，逐个检查并 的光谱吸收曲线，发现视网膜 收光谱，其峰值分别在564nm 处，相当于红、绿、蓝三色光 用微电极记录单个视锥细胞感 也观察到不同单色光引起的超 的幅度在不同的视锥细胞是不 情况也符合三色学说。
色度学
11.顔色相加
颜色相加原理不仅使用于两个颜色的相加，而且可以扩展到 很多颜色的相加.
一个光源发出的光是由许多不同波长的辐射组成的,我们可以 看成是很多颜色的相加,一个任意光源的三刺激值应等于匹配该光 源各波长光谱色的三刺激值之和。
若
C*1=R1+G1+B1
C*2=R2+G2+B2
C*3=C*1+C*2=R3+G3+B3
目录
➢ 前言 ➢ 光、视觉与颜色 ➢ CIE标准色度学系统 ➢ 同色异谱 ➢ 光源的色度学
前言
色度学是研究人的颜色视觉规律、颜色测 量的理论和技术的科学。这是一门上世纪发展 起来的，以物理光学、视觉生理、视觉心理、 心理物理学等学科领域为基础的综合性科学。 色度学的建立，对颜色能够做定量的描述和控 制，为颜色工作者统一了标准。
三原色：用来产生混合色的红、绿、蓝。 三刺激值：为了匹配某一特定颜色 所需的三原色数量。 三原色 一定要用红、绿、蓝三种颜色吗？
最优三原色：三个原色不必定是红、 绿、蓝三色，也可以是其它三种颜色， 条件是三个原色中的任何一个不能由 其余两个相加混合出来。实验证明， 用红、绿、蓝三原色产生其他颜色最 方便，所有这三种颜色是最优三原色。
1.人的视觉只能分辨颜色的三种变化：明度、色调、饱和度。
2.在由两个成分组成的混合色中，如果一个成分连续地变化，混合色的 外貌也连续地变化。
补色律：如果某一颜色与其补色以适当比例混合，便产生 白色或灰色,即：A+A补=白色或灰色
中间色律：任何两个非补色混合，便产生中间色，其色调 决定于两颜色的相对数量，其饱和度决定于二者在色调顺序上 的远近。
中央轴为孟塞尔明度值，代表无彩色白黑系列中性色 的明度等级。
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
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色度学
色度学基本知识姜恒BACK （辽宁石油化工大学石油化工学院，绿色化学与催化研究室）颜色测量理论与技术是色度学的组成部分．它是本世纪发展起来的一门以物理光学、视觉生理、视觉心理、光电子学、电子计算技术为基础的综合性科学技术。
彩色电视、彩色摄影、彩色录像、彩色图像电话、彩色视觉机器人、彩色印刷以及染料、涂料、纺织、造纸、交通信号、照明技术、美化环境、工农业生产、科学技术和文化事业等各种产品、各个部门，都要涉及到颜色学和颜色测量。
颜色测量成为评价人们生活的氛围．评定产品质量的重要依据和手段。
这就要求颜色测量能在人眼视察能力的基础上、满足工业中精确测量和控制颜色的需要，实现获得巨大经济效益和社会效益的目的。
颜色可分为彩色和非彩色两类。
非彩色指白色、黑色及它们之间过渡的灰色系列，称为白黑系列。
纯白色反射比为100%，纯黑色为0。
非彩色只有明度的差异。
彩色是指白黑系列以外的各种颜色。
彩色除了有明度差异，还有色调和饱和度的差异。
明度是人眼对物体表面的明暗感觉，光反射比越高，明度越高。
色调是彩色彼此相互区分的特性，即：红、黄、绿、蓝、紫等。
饱和度是指彩色的纯洁性，彩色合灰的成份越多，则饱和度越低。
实验证明，每一种颜色都能用三个选定的原色按适当比例混合而成，称颜色匹配。
三原色可以任意选定。
与待测色达到颜色匹配时所需要的三原色的数量，称三刺激值。
颜色是眼睛和神经系统对光源的感觉，它是光源在眼睛的视网膜上形成的讯号刺激大脑皮层产生的反应，这种生理的反应就是颜色的感觉。
颜色的三要素是：光源、观察物体和观察者(器)。
可见光是一种电磁波,不同类型的电磁波是按照其波长的不同来区分其光谱的类型的。
可见光只占自然界中光谱的一小部分，由于波长在380-760nm之间的光,可以被人的肉眼看见，物理学上把之称为可见光，在可见光谱中,蓝光的波长在400-480nm之间,红光的波长在630-760nm。
当物体受到光源的照射时，会产生三种情况:穿透、吸收和反射。
古诗词中的色度学知识
古诗词中的色度学知识古诗词作为中华文化的瑰宝，集中展现了古人对于自然、人情和社会的深刻感悟。
在古诗词中，色彩常常被用来形容自然景色、描绘人物情感或者抒发思想感慨。
随着对古诗词的研究日趋深入，我们逐渐发现古诗词中蕴含着丰富的色度学知识。
一、色度学基础知识色度学是研究颜色特性、色彩组合和色彩感知的学科，它主要包括色彩的基本属性、色彩的色相、明度和饱和度以及色彩的相互关系等内容。
在古诗词中，我们可以看到作者运用了丰富多样的色彩，来表达他们对于自然或者人生的独特感受。
二、古诗词中的色彩描写1. 明亮的阳光：在古诗词中，金黄色常常被用来描绘阳光的明亮和温暖。
比如杜牧的《秋夜将晓出篱门迎凉有感》中写道：“微雨过，烟光如黛金色堆。
梧桐院落溶溶月，栏杆冷落五更风”。
这里的“黛金色堆”就是形容了阳光穿过微雨后的明亮光辉。
2. 清新的翠绿：在古诗词中，翠绿色常常被用来描绘春天的新绿。
例如苏轼的《春日》中写道：“银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤。
天阶夜色凉如水，卧看牵牛织女星。
”这里的“天阶夜色凉如水”描绘了夜晚清新的绿意。
3. 深沉的紫色：紫色在古诗词中常常被用来形容沉郁的氛围。
比如李清照的《如梦令》中写道：“常记溪亭日暮，沉醉不知归路。
”这里的“溪亭日暮”中的紫色意味着夜幕的降临和情感的沉郁。
4. 娇艳的红色：红色常常被用来形容热烈、热情的景色或者情感。
例如杜甫的《月夜忆舍弟》中写道：“戍鼓断人行，边秋一雁声。
露从今夜白，月是故乡明。
有弟皆分散，无家问死生。
寄书长不达，况乃未休兵。
”这里的“边秋一雁声”中的红色意味着战乱环境中的悲壮与热情。
三、色度学知识与古诗词的联系通过对古诗词中色彩描写的观察，我们可以发现古人对于色彩的运用非常丰富，并且与现代色度学的基本原理相契合。
例如，古人常用红色来表达喜庆和热情，这与现代色度学中红色代表兴奋和活力的特点一致。
又如，古人用翠绿色来描绘春天的新绿，这与现代色度学中绿色代表生机和清新的概念相符。
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图5-24 颜色匹配实验
②三原色的单位量
国际照明委员会（CIE）规定红、绿、蓝 三原色的波长分别为700nm、546.1nm、 435.8nm，在颜色匹配实验中，当这三原色光 的相对亮度比例为1.0000：4.5907：0.0601 时就能匹配出等能白光，所以CIE选取这一比 例作为红、绿、蓝三原色的单位量，即（R）： （G）：（B）=1：1：1。尽管这时三原色的 亮度值并不等，但CIE却把每一原色的亮度值 作为一个单位看待，所以色光加色法中红、绿、 蓝三原色光等比例混合结果为白光，即（R） +（G）+（B）=（W）。
西 南 大 学
Southwest University
色度学
第一节 颜色视觉基础
第一节 颜色视觉基础
一．颜色的定义
1. 颜色是除了空间的和时间的不均匀性以 外的光的一种特性，即光的辐射能刺激 视网膜而引起观察者通过视觉而获得的 景象。——美国光学学会（Optical Society of America）色度学委员会 颜色是光作用于人眼引起除形象以外的 视觉特性。——在我国国家标准GB5698-85中
380
780
400nm
500nm
600nm
700nm
400
490
570
700
②
光谱色：组成光谱的各种颜色。
第一节 颜色视觉基础 3. 相对光谱能量分布
分光辐射度计原理图
常见光源相对光谱能量分布曲线
第一节 颜色视觉基础
4.光源色温 色温定义：某一种光源的色度与某一温度下的绝 对黑体的色度相同时绝对黑体的温度。
它是CIE在对等能光谱色进行匹配时用来表示红、绿、蓝三 原色的专用符号。因此，匹配波长为l的等能光谱色C（入） 的颜色方程为：
C r ( )(R) g ( )(G) b ( )(B)
式中（R）、（G）、（B）为三原色的单位量，分别 为1.0000、4.5907、0.0601；C（入）在数值上表示等能光 谱色的相对亮度，其中最大值为C（555）。 且兹的三色学说， 赫林的对立颜色学说， 阶段学说。
Y-B L R-G
颜色视觉机制示意图
1.
杨一赫姆霍尔兹学说
① 假设在视网膜上有三种视神经纤维（感红纤维、 感绿纤维和感蓝纤维），除了有各自的主感色 光外，也能对其它不同波长的色光有一定的感 受兴奋水平。
① 每种神经纤维的兴奋都引起一种原色的感觉。光 作用于视网膜上虽然能同时引起三种纤维的兴奋， 但是，由于光的波长特征，其中一种纤维的兴奋 特别强烈，产生一种颜色感觉。 ② 在产生某一种颜色感觉时，虽然是一种纤维兴奋 最强烈．但是，另外两种纤雏也兴奋｛很弱〕即 同时有三种纤维活动．所以每种颜色都有白光成 分；即有亮度感觉。 ③ 在颜色混合中，混合色是三种纤维按特定比例同 时兴奋的结果。
光源显色性和色温是光源的两个重要的颜色 指标。色温是衡量光源色的指标，而显色性 是衡量光源视觉质量的指标。
6.光源三刺激值
在定量研究中我 们发现，某种光源所 发出的光，可以通过 红、绿、蓝三种单色 光按不同比例混合匹 配产生。这种用来匹 配某一特定光源所需 要的红、绿、蓝三原 色的量叫做该光源三 刺激值。光源的红、 绿、蓝三刺激值分别 用X0、Y0、Z0来表示。
B
G
R
Y-B
L
R-G
颜色视觉机制示意图
第二节 颜色表示方法
第二节 颜色的分类和特性
一．颜色的分类
颜色分为非彩色和彩色两大类。
1. 非彩色就是黑、白以及从黑暗到最亮的各种灰色。 白色、黑色和灰色物体对光谱各波长的反射没有 选择性，称为中性色.
当物体表面对可见光谱所有波长的辐射的反射 率都在80％～90％以上时，视觉上的感觉便是 白色。若反射率均在4％以下则是黑色。白色、 黑色和灰色物体对光谱各波长的反射没有选择性， 称它们为中性特色。
C(555) r (555)(R) g (555)(G) b (555)(B) 1.0000
0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 -0.05 -0.1 -0.15
西 南 大 学
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刺激值
380
405 430
455 480
第一节 颜色视觉基础 7. 标准光源
① 标准光源A：色温为2856K的充气螺旋钨丝灯，其 光色偏黄。 （X0=109.87，Y0=100.00，Z0=35.59） ② 标准光源B：色温为4874K，由A光源加罩B型DG液体滤光器组成。光色相当于中午日光 （X0=99.09，Y0=100.00，Z0=85.32） 。 ③ 标准光源C：色温为6774K，由A光源加罩C型DG液体滤光器组成，光色相当于有云的天空光 （X0=98.07，Y0=100.00，Z0=118.18） 。 ④ 模拟D65人造光源分别为：带滤光器的高压氙弧灯、 带滤光器的白炽灯和荧光灯 （X0=95.05，Y0=100.00，Z0=108.91） 。
3、阶段学说 第一阶段：视网膜上三种锥体细胞感受光的刺 激产生兴奋。 第二阶段：经过编码的视觉信息向大脑皮层传 导时，变成了四色机制。第一种颜色编码信号 是红-绿信号，它接受来自红、绿两种锥体的 输入，然后依据它们相对的强弱发生信号。第 二种颜色信号是黄-蓝信号，在这里黄色信息 是由来自红和绿两种锥体的输入加以混合而得 到的。第三种颜色编号信号是光的亮度（白黑）信号。 第三阶段：大脑皮层的视觉中枢接受这些输送 来的信息，通过整理加工，产生各种色彩感觉。
环境色对物体颜色的影响
为何感觉不真实？？？
五、人眼
参考：人眼的视觉特性
视网膜内的 光感受器
视杆细胞（rods）负责 低分辨率的、单色的、 夜间的视觉。【暗视觉】 视锥细胞（cones）负 责高分辨率的、彩色的、 白天的视觉。【明视觉】
六、大脑
B G R
颜色视觉理论
颜色视觉理论共有三类：
孟塞尔颜色标定方法
1. 任何颜色都可以用颜色立体上的色相、明度值和彩度这三项坐 标来标定，并给一标号：
例如标号为10Y8/12的颜色：它的色相是黄（Y）与绿黄（GY） 的中间色，明度值是8，彩度是12。这个标号还说明，该颜色比较 明亮，具有较高的彩度。3YR6/5标号表示：色相在红（R）与黄红 （YR）之间，偏黄红，明度是6，彩度是5。 2. 对于非彩色的黑白系列（中性色）用N表示，在N后标明度值V，斜 线后面不写彩度。
第一节 颜色视觉基础
三．色彩的物理理论
1. 色光加色法
① ② ③ 色光原色：红、绿、蓝色光波长分别为 700.2nm,546.1nm, 435.8nm。 色光加色： 红（R）＋绿（G）＝黄（Y） 红（R）＋蓝（B）＝品红（M） 蓝（B）＋绿（G）＝青（C） 红（R）＋绿（G）＋蓝（B）＝白（W） 色光的相加（混合）所获得的新色光其亮度等 于相加色光的亮度之和。
中央轴代表无彩色黑白系列中性色的明度等级，黑色在 底部，白色在顶部，称为孟塞尔明度值。它将理想白色定为 10，将理想黑色定为0。孟塞尔明度值由0-10，共分为11个 在视觉上等距离的等级。
孟塞尔颜色立体:
孟塞尔颜色立体水平剖面上 表示10种基本色： 5种原色：红（R）、黄（Y）、 绿（G）、蓝（B）、紫（P） 5种间色：黄红（YR）、绿黄 （GY）、蓝绿（BG）、紫蓝 （PB）、红紫（RP）。 在上述10种主要色的基础上 再细分为40种颜色，全图册 包括40种色相样品。 孟塞尔颜色立体水平剖面
9 8 5Y9/14
7
6 5 4 5PB3/12 3 2 1 0
《孟塞尔颜色图册》是以颜色立体的垂直剖面 为一页依次列入。整个立体划分成40个垂直 剖面，图册共40页，在一页里面包括同一色 相的不同明度值、不同彩度的样品。
三．CIE标准色度学系统
1. CIE1931RGB 真实三原色表色系统
① 颜色匹配实验 C=R（R）+G（G）+B（B）
饱和度(Saturation)
0
3.
颜色立体:用三维空间的立体表示色相、 亮度和饱和度。
饱和度
明度 色相
二．孟塞尔颜色系统表示法
孟塞尔所创建的颜色系统是用颜色立体 模型表示颜色的方法。它是一个三维类似球体 的空间模型，把物体各种表面色的三种基本属 性色相、明度、饱和度全部表示出来。以颜色 的视觉特性来制定颜色分类和标定系统，以按 目视色彩感觉等间隔的方式，把各种表面色的 特征表示出来。目前国际上已广泛采用孟塞尔 颜色系统作为分类和标定表面色的方法。
③CIE-RGB光谱三刺激值
CIE-RGB光谱三刺激值是317位正常视觉者， 用CIE规定的红、绿、蓝三原色光，对等能光谱 色从380nm到780nm 所进行的专门性颜色混合 匹配实验得到的。
实验时，匹配光谱每一波长为入的等能光谱色所对应 的红、绿、蓝三原色数量，称为光谱三刺激值，记为：
r ( )、g ( )、b ( )
2.
第一节 颜色视觉基础
二．色彩感觉的形成过程 光
彩色的物体
人眼
大脑识别，产生色感觉
第一节 颜色视觉基础 1. 光与色的关系
① 光的色散
a. b. 单色光： 复色光：
第一节 颜色视觉基础 2. 可见光
①
ץ 射 线
能够在人的视觉系统上引起明亮的颜色感觉 的电磁辐射。
射 线 紫 外 线 红 外 线 X 电磁波
④
网点并列
2.
色料减色法
① ② 色料三原色：黄色（减蓝色）、品红色（减绿 色）、青色（减红色） Y＋M＝W－B－G＝R Y＋C＝W－B－R＝G C＋M＝W－R－G＝B Y＋M＋C＝W－B－G－R＝O（黑） 色料的相加（混合）所获得的颜色其明度降低， 故称色料的混合为减色法
③
在CorelDRAW 9.0（或Photoshop）中，可以看出 色彩的明度顺序是：白、黄、青、绿、品红、红、蓝、黑。 RGB模式为加色法模式，色光混合亮度增加，RGB 的值相加数值越大色彩越明亮。 CMY模式为减色法模式，色料混合光能量减小， CMY的值相加数值越大色彩越深暗。