第二章-光源色度学
现代色度学-第二章 CIE标准色度系统part1
第二章CIE标准色度系统(CIE calorimetric system)Three Parties in Colorimetry物体（Objects ）–观察模式（Viewing geometries ） 观察者（Observers ）–标准观察者（Standard observers ） 照明（Illuminants ）–光源（Light sources ）黑体辐射（Black-body radiators ）CIE 照明（CIE illuminants）图1-9. 人眼知觉颜色三要素：光源、物体、人眼(及大脑)图1-10. 视觉知觉颜色过程∫=λλλd E L L )()(∫=λλλd E M M )()(∫=λλλd E S S )()(（1-1）人眼三种类型的锥细胞，每一种锥细胞吸收光后，将入射到它上面的所有波长的光谱融合编码成三种信号L 、M 、S ，分别对应每个锥细胞吸收光的数量。
这一过程也成为所有颜色测量及辐射探测器的设计原理。
其中E (λ)是入射光谱，L (λ)、M (λ)、S(λ)分别是L 、M 、S 锥细胞光谱响应。
Color当我们使用颜色时，需要一个标准目录（6课时）2.1 前言2.2 颜色匹配实验（CIE Color Matching Experiment）2.3 CIE 1931-RGB2.4 CIE 1931-XYZ （2°视场XYZ）2.5 CIE 1964 补充标准色度系统（10°视场X10Y10Z10）2.6 CIE 标准照明体和标准光源2.7 均匀色空间(uniform color space)2.7.1 亮度与明度2.7.2 颜色分辨力2.7.3 CIE 1960 UCS均匀色空间2.7.4 CIE 1964W*U*V*均匀色空间及色差公式2.7.5 CIE 1976L*u*v*均匀色空间及色差公式2.7.6 CIE 1976L*a*b*均匀色空间及色差公式2.7.7 其它色差公式(Colour difference formula) 研究题目λ物体的颜色。
色度学及应用3长春光机所出品
第3章 CIE标准色度学系统
CIE1931标准色度学系统
2020/7/20
第3章 CIE标准色度学系统
CIE1931标准色度学系统
2020/7/20
第3章 CIE标准色度学系统
CIE1931标准色度学系统
2020/7/20
第3章 CIE标准色度学系统
CIE1931标准色度学系统
2020/7/20
第3章 CIE标准色度学系统
CIE1964补充色度学系统
2020/7/20
第3章 CIE标准色度学系统
CIE1964补充色度学系统
2020/7/20
第3章 CIE标准色度学系统
CIE1964补充色度学系统
2020/7/20
第3章 CIE标准色度学系统
CIE色度计算方法
第2章 颜色视觉
颜色视觉理论
2020/7/20
第2章 颜色视觉
颜色视觉理论
2020/7/20
第2章 颜色视觉
颜色视觉理论
2020/7/20
第2章 颜色视觉
颜色视觉理论
2020/7/20
第2章 颜色视觉
颜色视觉理论
2020/7/20
第2章 颜色视觉
颜色视觉理论
2020/7/20
2020/7/20
第3章 CIE标准色度学系统
CIE1931标准色度学系统
2020/7/20
第3章 CIE标准色度学系统
CIE1964补充色度学系统
2020/7/20
第3章 CIE标准色度学系统
CIE1964补充色度学系统
2020/7/20
第3章 CIE标准色度学系统
CIE1964补充色度学系统
色度学2-2
同样由混光原理 可以知道，RGBWA系 统比RGB和RGBW系 统多出了一个小的三 角形RAG，也就是说 它的色域大了一些， 通俗地讲，在黄绿光 这个区域，其颜色更 加鲜角形，如有图。
光源的功率谱
光源的功率普决定了光源所有的色度学参 数。下面是各种光色LED的功率谱，认识一 下。
RGB、RGBW、RGBWA系统的比较 、 、 系统的比较
从混光原理可以看出，RGB和RGBW 能混合出的颜色是一样多的，也就是说它 们的色域是相同的，之所以有RGBW四色 系统的出现，是因为W的光效比R、G、B 的光效要高很多，因此可以将三角形RGB 分成三个小的三角形RGW，RBW，GBW， 这样就可以充分利用白光光效高的特点， 提高整个灯具的光效，达到相对节能的目 的。下面我们来看RGBWA五色系统的特点：
《光度学与色度学》课件
03
光的相干性
相干光是指频率、振动方向和 相位都相同的光，具有干涉和
衍射等特性。
光度量基本概念
03
光照度
发光强度
光亮度
表示单位面积上接受到的光通量，单位为 勒克斯（Lux）。
表示光源在给定方向上的光强，单位为坎 德拉（Candela）。
表示单位面积上发出的光强，单位为尼特 （Nit）。
《光度学与色度学》PPT课 件
目录
• 光度学基础 • 色度学基础 • 光度测量与照明设计 • 色度测量与显示技术 • 光度学与色度学的应用
01
光度学基础
光的本质与特性
01
光的波动性
光是一种电磁波，具有振幅、 频率和相位等波动特性。
02
光的粒子性
光具有粒子特性，可以表现为 能量子的形式，具有能量、动
亮度计
测量物体表面的反射光亮度，常用于显 示屏幕亮度的测量。
照明设计基础
照明目的与需求
根据不同的使用场景和需 求，如阅读、工作、娱乐 等，选择合适的照明方式 和灯具。
照明质量
包括照度、均匀度、色温 、显色指数等参数，直接 影响照明效果和舒适度。
灯具选择
根据照明需求和场景，选 择合适的灯具类型和规格 ，如吊灯、壁灯、台灯等 。
照明设计案例分析
家庭照明设计
根据家庭成员的生活习惯和喜好，结合房间的功能和布局，进行合理的照明规 划和布置。
商业照明设计
根据商业场所的特点和需求，如商场、餐厅、办公室等，进行专业的照明设计 和布置，提高商业空间的品质和吸引力。
04
色度测量与显示技术
色度测量设备与技术
色度测量设备
色度计是用于测量物体颜色的仪器，其原理基于光谱光度测 量。常用的色度计类型包括光谱光度计和积分球光度计。
《光度学与色度学》课件
光源的颜色混合：不同颜色的光源混合后，会产生新的颜色
光源的匹配：根据色度学原理，选择合适的光源进行匹配，以达到理想的照明效果
光源的色度学特性：光源的颜色、亮度、色温等特性，对色度学研究具有重要意义
光源的颜色混合与匹配的应用：在照明设计、摄影、电影制作等领域，光源的颜色混合与匹 配具有广泛的应用。
物体对光的反射与 吸收
光通量：表示光源发光能力的物理量 发光强度：表示光源在单位立体角内发出的光通量 照度：表示单位面积上接收到的光通量 亮度：表示单位面积上发出的光通量 色温：表示光源的颜色特性，单位为K（开尔文） 显色指数：表示光源对物体颜色的还原能力，数值越高，颜色还原越真
实
光度学基本概 念：光度学是 研究光的强度、 亮度和色度的
机遇：随着科技的 发展，光度学与色 度学在多个领域都 有广泛的应用前景
机遇：随着人们对生 活质量的要求不断提 高，光度学与色度学 在照明、显示等领域 的需求将持续增长
感谢您的观看
汇报人：
色度学基本概念
色相：颜色的基本属性，如红色、蓝色、绿色等 饱和度：颜色的纯度，即颜色的鲜艳程度 明度：颜色的亮度，即颜色的深浅程度
颜色混合：将两种或多种颜色 混合在一起，形成新的颜色
颜色匹配：将两种或多种颜色 混合在一起，形成新的颜色
颜色混合原理：根据光的叠加 原理，将不同颜色的光混合在
一起，形成新的颜色
科学
光度量之间的 关系：光度学 中，光度、亮 度和色度之间 存在一定的关
系
光度与亮度的 关系：光度是 光源发出的光 通量，亮度是 观察者接收到
的光通量
光度与色度的关 系：光度与色度 之间没有直接的 关系，但色度会 影响观察者对光
度的感知
现代色度学-第二章 CIE标准色度系统part2
第二部分CIE标准色度系统(CIE calorimetric system)2.6 CIE我们知道，照明光源对物体的颜色影响很大。
不同的光源，•标准光源标准照明体A：代表完全辐射体在2856K发出的光（X0=109.87，Y0=100.00，Z0=35.59）；标准照明体B：代表相关色温约为4874K的直射阳光（X0=99.09，Y0=100.00，Z0=85.32）；标准照明体C：代表相关色温大约为6774K的平均日光，光色近似阴天天空的日光（X0=98.07，Y0=100.00，Z0=118.18）；标准照明体D65：代表相关色温大约为6504K的日光（X0=95.05，Y0=100.00，Z0=108.91）；标准照明体D：代表标准照明体D65以外的其它日光。
•CIE标准照明体A、C、D的相对光谱能量分布•CIE标准照明体A、B、C的相对光谱能量分布•CIE标准照明体D55、D65、D75的相对光谱能量分布CIE standard illuminant(1)连续光谱(2)线状光谱(3)组合光谱•Fluorescent lamps•人造光源来实现标准照明体的规定CIE规定的标准照明体是指特定的光谱能量分布（《色度学》p229-），是规定的光源颜色标准。
它并不是必须由一个光源直接提供，也并不一定用某一光源来实现。
为了实现CIE规定的标准照明体的要求，还必须规定标准光源，以具体实现标准照明体所要求的光谱能量分布。
CIE推荐下列人造光源来实现标准照明体的规定：√标准光源A：色温为2856K的充气螺旋钨丝灯，其光色偏黄(白织灯)。
√标准光源B：色温为4874K，由A光源加罩B型D-G液体滤光器组成。
光色相当于中午日光。
√标准光源C：色温为6774K，由A光源加罩C型D-G液体滤光器组成，光色相当于有云的天空光。
√标准光源D65：CIE标准照明体A、B、C由标准光源A、B、C实现，但对于模拟典型日光的标准照明体D65，目前CIE还没有推荐相应的标准光源。
【精选】色度学、色坐标,色温,容差,显色指数
色坐标，色温，容差，显色指数是什么关系?该如何控制?2700K X:0.463 Y:0.420 4000K X:0.380 Y:0.3805000K X:0.346 Y:0.359 6400K X:0.313 Y:0.337色坐标反映的是被测灯管颜色在色品图中的位置,他是利用数学方法来表示颜色的基本参数。
色温就是说灯管在某一温度T下所呈现出的颜色与黑体在某一温度T0下的颜色相同时,则把黑体此时的温度T0定义为灯管的色温。
容差是表征的是光源色品坐标偏离标准坐标点的差异,是光源颜色一致性性能的体现.显色指数实际上就是显示物体真实颜色的能力，这里的真实颜色指的是在太阳光下照射所反映出的颜色。
显色指数与色温是有关系的，一般而言，色温越低显色指数越高，白炽灯就是100，节能灯通常在75-90之间。
显色指数反映了照明体复现颜色的能力,根据人们的生活习惯,认为日光下看到的颜色为物体的真实颜色.色坐标和容差\色温是有关系的,坐标确定后容差和色温也就确定.但他们和现色指数无关.控制它们主要是要稳定制灯工艺,特别是粉层厚薄和真空度,充氩量.然后用荧光粉进行调配,不要随意更换荧光粉厂家.色坐标与色容差是有关系的，色坐标是根据色标图而算出来的，色差就是实际测出的色坐标与标准的差。
色差大从一方面来说也就是你的灯管的稳定性怎么样，以我的经验，你可以去检查一下氩气是否达到工艺要求(氩气适当多一些可增强灯管的一致性)，由于T5是自动圆排机，所以也要检查一下系统的真空度是否良好(真空度差也会使颜色产生较大的差异，最后去测一下，圆排机烘箱的上下端温度差是否在40以内。
白光LED光通量随色坐标增大而增加研究了在蓝光芯片加黄色荧光粉制备白光LED方法中,色坐标位置对光通量的影响。
在同样蓝光功率条件下,我们对标准白光点(色坐标x=0.33±0.05,y=0.33±0.05)附近不同色坐标位置的光通量进行了计算。
假设(0.325,0.332)位置流明效率为100 lm/W,计算得出,最大光通量对应的色坐标位置为(0.35,0.38),光通量为112 lm;最小光通量对应的色坐标位置为(0.29,0.28),光通量为93.5 lm。
《光度学和色度学》课件
显示技术
Hale Waihona Puke 光度学和色度学在显示技术中帮助实现更准确、 更逼真的颜色显示。
原色视频技术
光度学和色度学在原色视频技术中提供准确的 颜色还原和显色能力。
人类视觉研究
光度学和色度学在人类视觉研究中帮助我们更 好地了解人类对光和颜色的感知。
光度学和色度学在研究中的挑战
述颜色的方式，常用的有RGB、
CMYK和Lab等。
3
CIE色度图和CIE色度系数
CIE色度图是用来表示不同颜色的图
形，CIE色度系数是用来描述颜色的
显色指数和颜色一致性
4
数值。
显色指数是衡量光源显示物体真实颜 色能力的指标，颜色一致性是颜色在
不同光源下显示一致性的能力。
光度学和色度学的应用
照明工程
《光度学和色度学》PPT 课件
这是一份关于光度学和色度学的PPT课件，将介绍这两个领域的定义、概述、 应用和挑战等内容。让我们一起探索光与色的奥秘吧！
什么是光度学
定义和概要
光度学研究光的特性和量度，包括光通量、 光照度等。
辐射度和辐射通量
辐射度是单位面积上的辐射功率，辐射通量 是某个角度范围内通过的辐射能量。
1 测量技术和标准化
准确测量光和颜色需要先进的仪器和标准化的方法。
2 颜色缺陷和色盲
颜色缺陷和色盲对光和颜色的感知造成一定影响，需要进一步研究。
3 多色彩的处理和应用
现实世界中存在各种复杂的多色彩情景，如何处理和应用这些色彩成为一个挑战。
总结
光度学和色度学的 概念
光度学和色度学研究了光和 颜色的特性和量度。
《光源的色度学》幻灯片
色温用绝对温度表示，单位是K。
一、标准照明体 为了统一颜色测量的标准，CIE推荐四种标准照明体A、
B、C、D。 标准照明体是指特定的光谱功率分布。这一光谱功率
分布不是必须由一个光源直接提供，也不一定能用光源 来实现。
CIE标准照明体A、B、C由标准光源A、B、C来实现， 则两者的相对光谱功率分布应接近一致。标准照明体D, 目前还不能由真实的光源准确地实现,国际上正在研究具 有标准照明体D相对光谱功率分布的标准光源。
《光源的色度学》幻灯片
本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！
第一节 光源的色温
一、绝对黑体
不同的光源有着不同的光谱能量分布，同时不同的光谱能 量分布又决定着光源有不同的颜色。光源的颜色特性取决于 发出的光线中不同波长的相对能量的比例。光源的光谱分布 既是它本身光色的的决定因素，又是影响物体呈色的重要因 素之一。
有了色温的概念，对于表达光源的光色提供了一个 有效的方法。但是仅靠色温并不能完全准确地表达所有 光源的光色。一般来说，当光源的加热情况与黑体的加 热情况相似时，光源的光色变化是根本符合黑体轨迹的。 比方白炽灯这一热辐射式的光源，当灯的钨丝通过电流 加热时，近似黑体的加热情况，所以色温对白炽灯光源 的表达恰如其分。但是有很多光源，其色度不一定能与 黑体加热时的色度完全一样，因此只能用与之最接近的 黑体的温度的色温来确定光源的色温。通过这种方法确 定的色温称之为相关色温。
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。
第2章_基本色度学及相关知识
谱功率分布，亦称为典型日光或重组日光。 它是由一条位于普朗克轨迹上方的一条典型 日光色度轨迹。 标准照明体D与实际日光具有比较相近的相 对光射功率分布，并且比标准照明体B、C更 符合实际日光的色度坐标，因此CIE优先推 荐了标准照明体D65(相当于相关色温大约为 6504K的日光 ) 。
某一光源的光谱功率分布函数 S 光谱三刺激值与波长的关系函数 r g b 在某一波长λ的三刺激值为
d r KS 有：
d b KS
r d
r g b
dg K S g d
b d
标准照明体B
标准照明体B代表相关
色温约为4874K的直射 阳光，它的色度坐标紧 靠普朗克轨迹。 相对光谱功率分布曲线
标准照明体C
标准照明体C代表相
关色温大约为6774K的 平均日光，其光色近似 阴天天空的日光，色度 坐标位于普朗克轨迹的 下方。 相对光谱功率分布曲线
标准照明体D
0.3721 0.4091 0.4402 0.3138 0.3779 0.3129 0.3458 0.3741 0.3458 0.3805 0.4370
0.3751 0.3941 0.4031 0.3452 0.3882 0.3292 0.3586 0.3727 0.3588 0.3769 0.4042
蓝色和红色染料染样品的反射率曲线
100 80
反射率 (%)
A B C D 460 520 580 640 700
60 40 20 0 400
波 长 (nm)
A—艳蓝色染料1%（owf） B—艳蓝染料2%（owf） C— 深蓝色染料 D—红色染料
光度学与色度学-2
• 表征颜色的深浅程度，即颜色的浓度 表征颜色的深浅程度，
光度学与色度学基础
杨晓占 光电信息学院
人眼是一个光轴可变的成像系统，具有快速无极变 人眼是一个光轴可变的成像系统， 焦，自动光圈调整等功能，且能自动适应环境亮度 自动光圈调整等功能，
• 例：1. 谱辐射通量为 谱辐射通量为164W的660nm红光与 的 红光与1W的 的 红光与 555nm绿光发生雷同亮暗感触。求660nm红光的 绿光发生雷同亮暗感触。 绿光发生雷同亮暗感触 红光的 视见函数值。 视见函数值。
• 色度：色调和饱和度合称色度。 色度：色调和饱和度合称色度。
– 既说明彩色光颜色的类别，又说明彩色的深浅 既说明彩色光颜色的类别， 程度。 程度。 – 在彩色电视系统中，所谓传输彩色图像，实际 在彩色电视系统中，所谓传输彩色图像， 上是传输图像像素的亮度和饱和度。 上是传输图像像素的亮度和饱和度。
• 问：如何测量手电或者LED的发光强度？ 如何测量手电或者 的发光强度？ 的发光强度
– 答：在黑暗中把照度表的探头放到地上，距离1米处 在黑暗中把照度表的探头放到地上，距离 米处 的把手电或LED向下照射测得照度的勒克司值，就是 向下照射测得照度的勒克司值， 的把手电或 向下照射测得照度的勒克司值 其发光强度的cd值 其发光强度的 值。
色度学
• 色光的明暗程度，与能量有关 色光的明暗程度， • 彩色光的亮度正比于光通量 • 物体各点的亮度正比于该点反射和透射光通量 • 光源功率越大，物体反射能力越强，越亮，反之 光源功率越大，物体反射能力越强，越亮， 越暗。 越暗。
光源原理1-2
K代表黑色。因为在实际应用中， 青色、品红色和黄色很难叠加形成 真正的黑色，最多不过是褐色而已。 因此才引入了K——黑色。黑色的 作用是强化暗调，加深暗部色彩。
相减混色规律
青色＝白色－红色 品红＝白色－绿色 黄色＝白色－蓝色
相减混色规律 黄色＋品红＝白色－蓝色－绿色＝红色 黄色＋青色＝白色－蓝色－红色＝绿色 品红＋青色＝白色－绿色－红色＝蓝色 黄色＋青色＋品红＝白色－蓝色－红色
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
格拉斯曼颜色混合定律，适用于色光相加混色，不 适用于减混色。
如何获得我们想要的 各种色光呢？
四、颜色匹配
颜色匹配——通过改变参加混色的各颜色的量，使混合色 与指定颜色达到视觉上相同的过程。
色光三原色：红（red）、绿（green）、蓝（blue）
RGB 模式
1931年，国际照明委员会 （CIE）规定R～ 700nm； G～546.1nm； B～ 435.8nm 为红、绿、蓝基色光。当红、 绿、蓝三束光比例合适时，就 可以合成自然界中常见的大多 数彩色。
不是单色光
三原色选700nm/546.1nm/435.8nm单 色光是因为700nm是可见光谱的红色末 端，546.1nm和435.8nm为明显的汞谱 线，三者都能比较精确地产生出来。
－ 绿色＝黑色
白光穿过透明的彩色薄膜
白光
白光
？光பைடு நூலகம்
以光为笔。。。
如何定量衡量光 源的色表？
光源的色温
色温（CT——Color Temperature） 当某一光源所发出光的颜色与某一温度下 的黑体的发光颜色相同时，称此时黑体的 温度为该光源的颜色温度，简称色温Tc。
光度学和色度学
2.2 光度学
光度学——研究光的强弱的学科称为光度学（包括光的辐射、 吸收、照射、反射、散射、漫射等有关光的度量） 人眼可见的图像可以用光度学来度量， f(x,y)——表示 (x,y)点处，图像的光强度。
几个重要概念：
发光强度I（intensity）
光源发光的功率称为发光强度。其单位主要有两种：
亮度的衡量有两种不同单位 A－以每单位面积上的发光强度来表示的。尼特 1尼特＝1cd/m2 B- 以每单位面积发出的光通量来表示的。朗伯 1朗伯＝1lm/cm2
一些实际情况下的光照度值（单位：lx）
对比度（contrast） 图像中最大亮度Bmax与最小亮度Bmin之比。
C1 Bmax / Bmin
（对绿色最敏感、红色次之、蓝色最弱，所以常作为三基色） – 人类利用它分辨物体细节。
• 杆状体（柱细胞）---夜视觉（适暗视觉）
– 约75,000,000～150,000,000个； – 对颜色不敏感，适应于低照度；
– 柱细胞主要提供视野的整体视象。
因此看到的物体白天有色彩，夜里看不到色彩
（2）人眼的亮度感觉特性
• 亮度表示光的强度，物体表面或光源的亮度越高，人感觉到的明度就越 高。但两者的关系并不固定； • 光谱是由不同波长的光组成的，不同波长所引起的不同感觉就是色调； • 纯色是指没有混入白色的窄带单色光，在视觉上就是高饱和度的颜色。 可见光谱的各种单色光是最饱和的彩色。当光谱色掺入白光成分越多时， 就越不饱和。
object物体
• 物体对照射光 – 反射 – 吸收 – 折射 • 对着色剂进行混合， 可以控制看到的颜 色 – 反射光的颜色决 定物体颜色 – 着色剂不一样， 反射、吸收不同 波长的光，影响 物体的颜色
光度学和色度学简介
一、辐射通量 设光源表面 S(图 3-1)向所有方向辐射出各种波长的光。此 光源表面一个面积元 dS 的辐射情况，可以用单位 时间内该面积元 dS 辐射出来的所有波长的光能量 (也就是通过该面积的辐射功率)来表示， 这就是面 积元 dS 的辐射通量。可用ε来表示，单位为瓦特。 于光源上任一面积元的辐射通量， 不同波长的 光在其中所占的相对数值是不同的。 为了表示光源 面积元所辐射的不同波长的光的相对辐射通量， 我 们引入分布函数 e(λ)的概念。 它就是在单位 时间内通过光源面λ积的某一波长附近的单 e(λ ) 位波长间隔内的光能量。是波长`λ的函数，它又称谱辐射通量 密度。 从光源面积元 dS 辐射出来的波长在λ到λ+d 间的光辐射通 量为
从光源面积元ds辐射出来的波长在到d间的光辐射通量为于是从面积元ds发出的各种波长的光的总辐射通量为deddde0二视见函数辐射通量代表的是光源面积元在单位时间内辐射的总能量的多少而我们感兴趣的只是其中能够引起视觉的部分相等的辐射通量由于波长不同人眼的感觉也不相同
光度学和色度学简介
§1 光度学基本概念
φ = ∫ dϕ ∫ Iθ ,ϕ sin θ ⋅ dθ
0 0
2π
π
如果 I 不随θ和φ而变化(均匀发光体)，则得总光通量 Φ=4πI 。 总光通量表征光源的 特性。对于指定的发光体， 光具组不能增加总光通量， 光具组的作用只是把光通 量重新分配。 例如， 使它比 较集中在某些选定的方向 上， 而相应地减小其它某些 方向的发光强度。 在国际单位制中， 发光 强度的单位为坎德拉 (Candela)，单位代号：坎 (cd)。 1979 年第 16 届国际 计量大会(决议 3)规定坎 德拉的定义为： “坎德拉是一光源在给定方向上的发光强度，该 光源发出频率为 540×1014Hz 的单色辐射，而且在此方向上的辐 射强度为(1／683)W／sr。 ” 此处 sr 为球面度。 空气中波长为 5550A 明视觉的视见函数为 1)的辐射对应的频率为 5400086×1014Hz。 略去尾数，则坎德拉新定义中的频率实际上就是明视觉最灵敏谱 线的频率。 值得指出的是，在国际单位制中，发光强度的单位是国际 单位制中七个基本单位之一，光度学中其它单位均为导出单位。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
标准照明体与标准光源
GB/T39围内所定义的相对光谱功率分布 标准照明体：由CIE用相对光谱功率分布定
义的照明体A、B、C、D。 标准光源：由CIE规定的人工光源，他们的
辐射近似标准照明体。
第二章-光源色度学
标准照明体
标准照明体A：代表完全辐射体在2856K发出的光 （X=109.87，Y=100.00，Z=35.59）；
第二章-光源色度学
分光辐射度计
一般的光源是不同波长的色光混合而成的复色 光，如果将它的光谱中每种色光的强度用传感 器测量出来，就可以获得不同波长色光的辐射 能的数值。
第二章-光源色度学
光谱密度
在分光辐射度计的接收器上记录的是光谱中各 种不同波长色光的辐射能。 若以φe表示光的辐射能，λ表示光谱色的波长， 则定义：在以波长λ为中心的微小波长范围内的 辐射能与该波长的宽度之比称为光谱密度。
标准照明体B：代表相关色温约为4874K的直射阳 光（X=99.09，Y=100.00，Z=85.32）；
标准照明体C：代表相关色温大约为6774K的平均 日光，光色近似阴天天空的日光（X=98.07， Y=100.00，Z=118.18）；
标准照明体D65：代表相关色温大约为6504K的 日光（X=95.05，Y=100.00，Z=108.91）；
标准照明体D：代表标准照明体D65以外的其它日 光D50、 D55、 D75（5003K,5503K,7504K) 。
第二章-光源色度学
标准光源
CIE推荐下列人造光源实现标准照明体 ：
标准光源A：色温为2856K的充气螺旋钨丝灯，其光色 偏黄。
标准光源B：色温为4874K，由A光源加罩B型D-G液体 滤光器组成。光色相当于中午日光。
CIE标准照明体D（D50,D55,D65,D75) 称为典型 日光，光谱功率分布与实测日光接近。
模拟标准照明体的人工光源，根本问题是复制它 的光谱功率分布。
完全模拟非常困难，标准光源A与标准照明体A的 光谱分布仍存在差别，标准照明体D目前还不能由真 实光源准确再现。（国际上正在研究）
第二章-光源色度学
第二章 光源的色度学
1.光的本质 2.光与色的关系*** 3.标准光源* 4.光源的色温** 5.光源的颜色与视觉的关系
第二章-光源色度学
1.1 光的本质
人们对光的本质的认识，最早可以追 溯到十七世纪。从牛顿的微粒说到惠 更斯的弹性波动说，从麦克斯韦的电 磁理论，到爱因斯坦的光量子学说， 以至现代的波粒二象性理论。
光按其传播方式和具有反射、干涉、衍射和偏振 等性质来看，有波的特征；但许多现象又表明它 是有能量的光量子组成的，如放射、吸收等。在
这两点的基础上，发展了现代的波粒二象性 理论。
第二章-光源色度学
在电磁波辐射范围内，只有波长380nm到780nm的辐 射能引起人们的视感觉，这段光波叫做可见光。
光的物理性质由它的波长和能量来决定。波长决定了 光的颜色，能量决定了光的强度。
第二章-光源色度学
色温定义
黑体辐射的发射本领只与温度有关。严格地说， 一个黑体若被加热，其表面按单位面积辐射光谱 能量的大小及其分布完全决定于它的温度。因此 我们把任一光源发出的光的颜色与黑体加热到一 定温度下发出的光的颜色相比较，来描述光源的 光色。
光映射到我们的眼睛时，波长不同决定了光的色相不 同。波长相同能量不同，则决定了色彩明暗的不同。
第二章-光源色度学
1.2 色与光的关系
白光
屏
棱镜
可见光谱:
英国科学家牛顿在1666年所做的色散实
验
第二章-光源色度学
色与光的关系?
光
物体
颜色是物体对光的选择性吸收后反射或透射出 的光进入人眼形成的感觉。 没有光就没有色，光是人们感知色彩的必要条 件，色来源于光。 光是色的源泉，色是光的表现。
第二章-光源色度学
〈光色试验〉
第二章-光源色度学
1.3 标准光源
能自行发光的物体叫做光源。光源 的种类繁多，可以分为自然光源和 人造光源。
自然光源受自然气候条件的限制， 光色瞬息万变，不易稳定，如太阳。 人造光源有各种电光源和热辐射光 源，如电灯光源等。
标准光源工作台
同一物体在不同的光源下呈现的颜色不同,测量颜色 时必须在光谱性能稳定的光源下进行,为了统一测量 标准,CIE规定了色度学的标准照明体A、B、C、D,和 标准光源A、B、C。
绝对黑体的吸收本领是一切物体中 最大的，加热时它辐射本领也最大。 天然的、理想的绝对黑体是不存在 的。人造黑体是用耐火金属制成的 具有小孔的空心容器，如图所示
进入小孔的光，将在空腔内 发生多次反射，每次反射都 被容器的内表面吸收一部分 能量，直到全部能量被吸收 为止，这种容器的小孔就是 绝对黑体。
CIE标准光源A、B、C的 相对光谱能量分布曲线
第二章-光源色度学
1.4 光源的色温
不同的光源，由于发光物质 不同，其光谱能量分布也不 相同。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，我们用色温来 描述(定量)。
第二章-光源色度学
绝对黑体
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。 黑色物体对光能具有较大的吸收能 力。如果一个物体能够在任何温度 下全部吸收任何波长的辐射，那么 这个物体称为绝对黑体。
标准光源C：色温为6774K，由A光源加罩C型D-G液 体滤光器组成，光色相当于有云的天空光。
滤光器由无色光学玻璃做成溶液池
溶液C1: 硫酸铜 3.412g
甘露糖醇 3.412g
吡啶
３０ml
加蒸馏水配成 １０００ml
第二章-光源色度学
标准照明体与标准光源
标准照明体与标准光源有何不同
CIE标准照明体A、B、C由标准光源A、B、C来 产生
φe(λ)=dφe∕dλ （W/nm）
第二章-光源色度学
相对光谱能量分布
光谱密度表示了单位波长区间内辐射能的大小, 光 谱密度与波长之间的函数关系称为光谱分布。
在实用上以光谱密度的相对值与波长之间的函数关 系来描述光谱分布，称为相对光谱能量（功率）分 布，记为S（λ）。
相对光谱能量分布通常是取波长λ=555nm处的辐射 能量为100，作为参考点，与之进行比较而得出的。 若以光谱波长λ为横坐标，相对光谱能量分布S（λ） 为纵坐标，就可以绘制出光源相对光谱能量分布曲 线。