同色异谱PPT

麦克斯维颜色三角形
图 2-2 麦克斯维颜色三角形
§ 2.2 CIE 标准色度系统


本节概要介绍 CIE 色度学系统。 主要内容有CIE1931-RGB系统、 CIE1931XYZ标准色度系统（重点）。
一、CIE 1931 RGB 色度学系统

用三刺激值来定量描述颜色是一种 经得起实践检验的可行方法。

类似于 CIE1931 标准色度系统为了消除这一 部分负值，用 CIE RGB 系统向 CIE XYZ 系统 进行坐标转换的方法，将光谱三刺激值转换成 新的 CIE 1964 XYZ 系统 10 °视场补充标准 色度观察者光谱三刺激值。
CIE 1964 补充标准色度观察者光谱三刺激值曲线， 如图 2-8所示。这一系统的 (x10,y10) 色度图如 图 2-9所示。
把进行颜色匹配实验的人叫做“标准色 度观察者”。




进行实验后，将他们的实验数据加以平 均，从而确定出一组匹配等能光谱色所 需要的三原色的数据 把这组数据叫做“标准色度观察者光谱 三刺激值” （表2－1，图2－3）。 用这一数值来代表人眼的平均颜色视觉 特性，使颜色得以量化表达。这一系统 叫做CIE1931－RGB系统。
1．标准照明体

人为定义的光谱能量分布，用于颜色测 量计算的需要，并不都真实存在。
2．标准光源


对于实际上可以制造出来的标准照明体， 称为标准光源。 标准光源是真实存在的光源，它的光谱 能量分布可用实验手段测出，且符合标 准照明体的光谱能量分布曲线。



只关心颜色的彩色特性，不关心明度； 在实际色度学中并不是直接用三刺激值来表示 颜色，而是用三原色各自在总量中的比例来表 示颜色。 把三原色各自在 R+G+ B 总量中的相对比例叫 做色度坐标，用 r ， g, b 表示。

某一特定颜色 C 的色度坐标（色品坐标） 可以表示为：
由于 r+g+b=1 ，则 b=1-r-g 的，因此， 表示一个颜色时，只用 r 和 g 就可以。
人工黑体
天然的、理想的绝对黑体是不存在的。
黑体的光谱辐射情况完全依赖于本身的温度，黑 体在不同温度下相对光谱功率分布曲线如图所示
CIE1931色度坐标（色品坐标）
CIE1931色度图
绝对黑体不同温度的色度轨迹
2.光源的色温

如果某一光源与黑体在某一温度时的相对光谱功 率分布相吻和，那么这一光源的光色就可以用此 时黑体的温度来表示，称为光源的颜色温度，简 称色温。
一、颜色匹配实验
转盘实验
色光匹配
1.转盘实验
2.色光的匹配实验


比较精确的颜色匹配实验是用色光来实 现的。 实验证明，用红、绿、蓝三原色光混合 其它颜色的光最方便，所以这三种原色 是最理想的三原色。
2.色光匹配
3.颜色匹配实验的特点


颜色匹配实验只是外在形式上的相同，而不是 本质上的相同 同色异谱
CIE 1931 标准色度观察者光谱三刺 激值曲线
图 2-5 CIE 1931 标准色度观察者光谱三刺激值曲线
等能光谱色品坐标
x x x yz y y x yz z 1 x y
CIE 1931 RGB 向 CIE 1931 XYZ 的转换
CIE 1931 色度图
图 2-6 CIE 1931 色度图
CIE 1931 XYZ 色度图
CIE 1931 色度图与 Yxy 表色方法




ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
色度坐标只规定了色度，没有规定亮度， 不能准确定义一个颜色。 准确地定义一个颜色，必须有一个亮度 特征，也就是 Y 值的大小。 把用 Y 和色度坐标 xy 表示颜色的方法 叫做 Yxy 表色方法。 如果用一个立体来表示， Yxy 表色方法 就如图所示。
图 2-8 CIE1964 补充标准色度观察者光谱三刺激值曲线
图 2-9 CIE1964 补充色度学系统色度图

CIE 1964 补充标准色度学系统色度图光 谱轨迹的色度坐标与 CIE 1964 补充标准, 观察者光谱三刺激的关系公式为：
图 2-10 CIE 1931 与 CIE 1964 光谱三刺激值曲线的比较

1931 CIE RGB 系统是建立在莱特 （ W.D.Wright ）吉尔德 (J.Guild) 两项 颜色匹配实验的基础之上的，并根据分 们分别实验的结果，取其平均数规定为 标准色度观察者光谱三刺激值。


CIE 总结了上述两项实验结果，将他们 所使用的三原色转换成了 700 nm( R )， 546.1 nm(G), 435.8nm(B) 的三原色光 这三种可见光都是可以精确地产生出来 的，这也就是把它们定为三原色光的原 因,并以相等数量的三原色刺激值匹配出 等能白光来确定三刺激值的单位。2°视 角下测定的三刺激值用 表示。


如果是色光的匹配，将会用到色 光加色混合的原理；如果是色料 的匹配，则会用到色料的减色混 合原理。
一、颜色匹配实验



要达到颜色的匹配可以通过颜色匹配的 实验来完成。 由于原色混合后可以得到几乎所有的颜 色，所以颜色匹配实验所用的混合色往 往选取原色。 最普通的方法是用颜色转盘进行颜色混 合来实现颜色的匹配。
1.绝对黑体



黑体是对入射光能全部吸收的物体，在 辐射作用下既不反射也不透射，而是能 把落在它上面的辐射全部吸收的物体， 又称作完全辐射体。 根据能量守恒定律：物体吸收的能量越 多，加热时它辐射的本领愈大。 因此黑体也是物体中发射本领最强的物 体，
色温


色温：当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。 色温是以温度的数值来表示光源颜色的 特征。
第二章
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 第八节

CIE 标准色度系统
颜色匹配 CIE 标准色度系统 CIE1964 补充标准系统 光源的颜色特性 CIE 色度计算方法 主波长与色纯度 均匀颜色空间 同色异谱
颜色的表示

定性描述：如颜色的习惯表示法。

直观，但表示的颜色有限， 人为因素影响 大，不准确，缺乏科学性。 准确，科学。
4.颜色匹配方程

颜色转盘和颜色光的匹配实验结果可以 用数学的形式表示出来，称为颜色匹配 方程，简称配色方程。
配色方程
C ≡ R（R）+G（G）+B（B）
其中C 表示待配色光； （R）、（G）、（B）代表产生混合色的红、 绿、蓝三原色的单位量； R、G、B分别为匹配待配色所需要的红、绿、 蓝三原色的数量，称为三刺激值； “≡”表示视觉上相等，即颜色匹配。
3.相关色温

用与之最接近的黑体色度的色温来确定 光源的色温。通过这种方法确定的色温 叫做相关色温。
4.色温的应用

根据光色的舒适感选择色温 根据人的生理和心理需求合理运用色温 根据不同的被照场所使用色温 印刷行业对光源色温的要求
光源的色温，对印刷复制过程 中选择光源有着重要的意义
CIE 1931 与 CIE 1964 色度图的比较
§ 2.4

光源的颜色特性
主要内容 一、色温与相关色温 二、光源的显色性

难点：黑体、色温概念、标准照明体 重点：色温与相关色温、光源的显色性、 标准光源
一、色温与相关色温



色温是用来描述光源颜色的概念,重点掌 握绝对黑体和色温概念。 一定的光谱能量分布表现为一定的光色， 对光源的光色变化，借助于黑体，用色 温来描述。 为了能够对光源的光色做出一个定量的 描述，把光源的光与黑体的光相比较来 表达光源的光色。
（二）光谱三刺激值


如果将各单色光的辐射能量值都保持相同（等 能光谱）来做颜色匹配实验，这时所得到的三 刺激值称为光谱三刺激值。 也可以理解为匹配等能光谱色的三原色的数量， 用 表示。 任何颜色的光都可以看作是由不同的单色光组 成的，所以光谱三刺激值能够作为颜色计算的 基础。
（三）色度坐标与色度图
图 2-4
CIE 1931 RGB 色品图
二、CIE 1931标准色度系统

CIE 1931 RGB 系统中的三刺激值是从实 验得出来的，可以用于色度学的计算， 但是由于用来标定光谱色的原色本身就 出现了负值，所以计算起来很不方便， 又不太容易理解，于是， 1931 年， CIE 又推荐了一个新的国际通用的色度系统， CIE 1931标准色度系统（CIE 1931 XYZ） 系统。

三原色


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，常用某一特定的白光作为标准，三原色的比 例为 1 ∶ 1 ∶ 1 的等量关系： R=G= B=1 。 将标准白光的三刺激值代入公式中，则其色度坐标为：。
色品图
2－7 Yxy 表色方法
§ 2.3 CIE1964补充标准色度学系统

1931 CIEXYZ 系统适用于 1 °~4 °视角， 为了适应大视场颜色测量的需要，CIE 于 1964 年又另外规定了一组 “ CIE 1964 补充标准色度观察者光谱三刺激 ” 和相 应的色度表这一系统称为 “ CIE 1964 补 充标准色度系统 ” 。是经过多名观察者 在 10 °视场上进行观察测试。

1931X,Y,X系统是在 1931 RGB 的系 统基础之上建立起来的。它用三个 假想的原色 X ， Y , Z在 CIE建立了 一个新的色度系统。这一新系统避 免了 1931 CIERGB 色度系统中出现 负值的现象，色度系统更加方便直 观。