色度学基础
4.11_色度学基础
色度学基础色度学是对颜色刺激进行测量、计算和评价的学科§颜色的分类和特性一颜色及其分类颜色：不同波长可见光辐射作用于人的视觉器官后所产生的心里感受颜色和波长的关系并不是完全固定的光谱上除572nm（黄）、503nm(绿)和478nm(蓝)是不变的颜色外，其它颜色在光强增加时都略向红色或蓝色变化“贝楚德－朴尔克效应”色度学则是将主观的颜色感受和客观的物理刺激联系起来的科学二颜色的表观特征•明度：表示颜色明亮的程度对于光源色，明度值与发光体的光亮度有关物体色，和物体的透射比或反射比有关•色调：区分不同彩色的特征•饱和度：颜色接近光谱色的程度，彩色的纯洁性§颜色混合•颜色混合Ø色光混合：加混Ø色料混合：减混色•格拉斯曼颜色混合定律Ø人的视觉只能分辨颜色的三种变化Ø两种颜色混合，如果一种颜色成分连续变化，混合色的外貌也连续变化补色律：每一种颜色都有相应补色中间色律•混合色的总亮度等于组成混合色的各颜色光亮度的总和Ø亮度相加定律•颜色外貌相同，不管它们的光谱组成是否一样，在颜色混合种等效Ø凡是视觉上相同的颜色是等效的Ø代替律§颜色匹配一颜色匹配实验•把两个颜色调节到视觉上相同的方法叫颜色匹配颜色转盘法色光混合匹配实验利用颜色光相加实现CIE标准色度系统•物体颜色是光刺激人的视觉器官产生的反应，要将观察者的颜色感觉数字化，国际照明委员会(CIE)规定了一套标准色度系统，称为CIE标准色度系统，这一系统是近代色度学的基本组成部分，是色度计算的基础，也是彩色复制的理论基础之一。
•CIE标准色度学系统是一种混色系统，是以颜色匹配实验为出发点建立起来的。
用组成每种颜色的三原色数量来定量表达颜色。
三刺激值和色度图•在颜色匹配中，用于颜色混合以产生任意颜色的三种颜色叫做三原色。
通常加色混色中使用红、绿、蓝三种颜色光为三原色是为了得到最多的混合色。
色度学基础(色温)
饱和度是指色彩的鲜艳程度，也称色彩的纯度。饱和度取决于该色中含色成分和消色成分 （灰色）的比例。含色成分越大，饱和度越大；消色成分越大，饱和度越小。
Brightness亮度
彩色三要素
Hue Lightness Saturation
混色规律及实现方法
相加混色——光的合成，各分色的光谱成分相加，彩色电视就是利用红、绿、蓝三基
表色系统
显色系统(Color Appearance System) (按照所见颜色的心理感受对颜色进行分类、整理)
混色系统 (根据光的混色实验，按照必要的基准色光的混和 量 ，对某种颜色与基准颜色是否相等作出判断)
孟塞尔(Muncell) 表色系统 德国DIN表色系统 瑞典Nature Color system
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）。
冷暖色调
生理上的感觉如，红、橙、黄为暖色系；蓝、绿、黑为冷色系。
色温
早霞 黄昏 正午 其它白天时段 白天正午的阴影和月夜 白炽灯 聚光灯 烛光 新闻灯 三基色日光灯 商场日光灯 蜡烛及火光 朝阳及夕阳 家用钨丝灯 日出后一小时阳光
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
1-3 相加混色（RGB彩色模式） 相加混色（ 彩色模式） 彩色模式
彩色电视技术中采用的是将红、绿、蓝三 红 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 彩色模式，在这种 彩色模式 彩色模式中，红、绿、蓝被称为基色光。 红光+绿光=黄光 绿光+蓝光=青光 蓝光+红光=紫光 红光+绿光+蓝光=白光 补色： 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。
第 14 页
第一章 色度学基础
1-1 彩色光三要素（HSB彩色模式） 彩色光三要素（ 彩色模式） 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。
色调（亦称调子） 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。
第 17 页 第一章 色度学基础
红光+青光=白光 绿光+紫光=白光 蓝光+黄光=白光
1-3 相加混色（RGB彩色模式） 相加混色（ 彩色模式） 彩色模式
第 18 页
第一章 色度学基础
1-3 相加混色（RGB彩色模式） 相加混色（ 彩色模式） 彩色模式
计 色 三 角 形
第 19 页
第一章 色度学基础
第 25 页 第一章 色度学基础
1-3 相加混色（RGB彩色模式） 相加混色（ 彩色模式） 彩色模式
亮度方程
NTSC 制的亮度方程： 制的亮度方程： Y=0.299R+0.587G+0.114B
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。
色度学的技术基础
颜色的代替律：
两个相同的颜色各自与另外两个相同的颜色相加混合 后，颜色仍相同。用公式表示为
A B,C D → A C B D
相减的情况也成立。即
式中符号“ ”代
A B,C D → A C B D 表颜色相互匹配
二、CIE 1931标准色度系统
D. YZ边取与光谱轨迹波长503nm点相切的直线，其方程为
1.45r 0.55g 1 0
E. 假想三原色Ｘ、Ｙ、Ｚ在RGB系统中的坐标 (X)：r =1.2750，g =-0.2778，b =0.0028 (Y)：r =-17392，g =2.7671，b =-0.0279 (Z)：r =-0.7431，g =0.1409，b =1.6022
色品坐标与三刺激值之间的关系如下
r R ,g G , b BRGBRGBRGB
色品图、色度图 标准白光 (等能白点):
R=G=B=1
且
色品坐标只有两
r g b 1 个自由度
r = 0.333, g = 0.333
§5.2 CIE 1931标准色度系统
颜色的定量计算问题：颜色匹配方程和计算任一颜色三刺激值必 须测得人眼的光谱三刺激值，将辐射光谱与人眼颜色特性相联。 可能性：实验证明不同观察者视觉特性有差异，但对正常颜色视 觉的人差异不大，故可根据一些观察者的颜色匹配实验，确定一 组匹配等能光谱色的三原色数据— “标准色度观察三刺激值。” 困难性：由于选用的三原色不同及确定三刺激值单位的方法不一 致，因而数据无法统一 。 CIE(国际照明学会)工作：1931年在CIE第8次会议统一了实验结 果, 提出了CIE标准色度观察者和色品坐标系统；并规定了三种标 准光源(A, B, C)；对测量反射面的照明观测条件进行了标准化。 建立起CIE 1931标准色度系统，奠定了现代色度学的基础。
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
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
4_第五章 色度学基础
CIE1931标准色度观察者
• 1931CIE-RGB系统 • 物体的颜色既决定于外界物理刺激，又决定于人 的视觉特性。颜色的测量和标定应符合人眼的观 察结果，为了标定颜色，首先改变必须研究人眼 的颜色视觉特性。 • 为此，许多科学家做了大量实验，如莱特 （W.D.Wright）和吉尔德（J.Guild），他们各自选 择了原色，由多名观察者在2⁰视角范围内匹配等 能光谱的各种颜色，绘制了多名观察者的平均结 果曲线和表示光谱轨迹的色度图。
• 用上式求出1931CIE-RGB色度图中同一波长光谱刺激在 CIE1931色度图中的色度点，将各点连接，成为CIE1931 色度图的光谱轨迹。
CIE1931标准色度观察者
E
1931CIE-XYZ系统
• RGB系统和XYZ系统三刺激值之间的转换关 系式： • X=2.7689R+1.7517G+1.1302B • Y=1.0000R+4.5907G+0.0601B • Z=0.0000R+0.0565G+5.5943B
R r R+G + B G g R+G+ B B b R+G+ B
1931CIE-RGB系统
• 在色度图中，偏马蹄形曲线是光谱轨迹。1931CIERGB系统规定用等量的R、G、B匹配等能白光。 • 1931CIE-RGB系统的光谱三刺激值是从实验得出的， 可用于色度学计算和标定颜色。但是用来标定光 谱色的原色出现负值，计算起来不方便，又不易 理解。1931年CIE讨论推荐一个新的国际通用色度 学系统：1931CIE-XYZ系统
所以颜色可用（x,y,Y）表示，其中，x、y表示色度，Y表示明度。
CIE1931标准色度观察者的优点：
色度学基本知识
因此，在颜色视觉实验中，如果 先后在两种光源下观察颜色时，就 必须考虑前一光源对视觉的颜色适 应影响。如在某一光源下观察颜 色时，周围环境还有其它颜色光， 则也要考虑周围光的颜色对比效应 的影响。
色觉缺陷
• 颜色视觉正常的人的视网膜上有三种锥
体细胞，含有三种不同的视色素：亲红、 亲绿、亲蓝色素。他们能够分辨各种颜 色。 • 常见的色觉缺陷
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 面对可见光谱所有波长反射比都在80—90 80— ％以上时，该物体为白色；其反射比均在4 ％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 有三种特性，例如：明度、色调、饱和度
的，功率相同但波长不同的单色光，人眼 感到的明亮程度不同。眼睛的灵敏度与波 长的依赖关系，称为光谱光视效率。因为 人眼有明视觉和暗视觉二重功能，光谱光 视效率也有两种。
• 在光亮条件下，让观察者调节光谱的不
同单色光的强度去匹配一个固定的白光； • 在黑暗条件下，调节各单色光的强度， 达到刚刚可以看到光亮的程度； • 实验结果得到的各单色光的相对辐射能 量与它对应波长的关系，就是光谱光视 效率。 • 明视觉和暗视觉光谱光视效率是光度学 计算的重要依据。
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。
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• 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。
• 作图：横坐标波长，纵坐标归一化辐射功率。
3.0PB 3/11
•
• •
R13：白种人肤色
R14：树叶绿 R15：黄种人肤色
5.0YR 8/4
5.0GY 4/4
•
显色指数Ra，是前8种颜色显色指数的平均值。
基本物理量
两种显色指数： 忠实显色 能正确表现物质本来的颜色需使用显色指数 (Ra)高的光源，其数值接近 100，显色性最好。 效果显色 要鲜明地强调特定色彩，表现美的生活可以利用加色的方法来加强显色 效果。采用低色温光源照射，能使红色更加鲜艳；采用中等色温光源照 射，使蓝色具有清凉感；采用高色温光源照射，使物体有冷的感觉。
“CIE 1931色度坐标图”
• 意义 • 这 是 1 9 3 1 年 国 际 照 明 委 员 会 CIE 确 认 的 色 度 坐 标 图 ， 故 简 称 “CIE1931色度坐标图。”实际上，CIE1962年做了某些修改，但 实质上没有重大的改变。所以我们还是以CIE 1931年确认的坐标 图为基础，做为解读的对象。 • 图中的颜色，包括了自然所能得到的颜色。 • 这是个二维平面空间图，由x-y直角标系统构成的平面。为了适应 人们习惯于在平面坐标系中讨论变量关系，而设计出来的。在设 计出该图的过程中，经过许多数学上的变换和演算，此过程从略。 • 此图的意义和作用，可以总结成两句话：（1）表示颜色视觉的基 本规律。（2）表示颜色混合与分解的一般规律。
时黑体的温度就称此光源的色温。低色温光源的特征是能量分布中，红 辐射相对说要多些，通常称为“暖光”；色温提高后，能量分布中，蓝
Hale Waihona Puke 辐射的比例增加，通常称为“冷光”。一些常用光源的色温为：标准烛
光为1930K（开尔文温度单位）；钨丝灯为2760-2900K；荧光灯为3000K； 闪光灯为3800K；中午阳光为5600K；电子闪光灯为6000K；蓝天为1200018000K。
时，会使颜色产生明显的色差(color shift)。色差程度愈大，光源对该色的显色
性愈差。显色指数系数(Kaufman)仍为目前定义光源显色性评价的普遍方法。
基本物理量
• 显色指数里的R1到R15，分别表示日光下的颜色。
• • • • • 颜色名称 R1：淡灰红色 R2：暗灰黄色 R3：饱和黄绿色 R4：中等黄绿色 孟塞尔标号 7.5R 5.0Y 6/4 6/4
基本物理量
色容差的意义 • 在荧光灯中由于红、绿、蓝三种粉的密度不同，生产中很容易造成色温 差，一旦出现，需通过调节色容差来调整色温差以保证灯的光色。能够 显示色容差的仪器。 • 作为照明光源的白光LED应当参照色容差的标准来要求指导白光LED新 照明光源的发展和应用。
基本物理量
8、色纯度 为以主波长描述颜色时之辅助表示，以百分比计，定义为待测件色度坐 标与E光源之色度坐标直线距离与E光源至该待测件主波长之光谱轨迹 (SpectralLocus)色度坐标距离的百分比，纯度愈高，代表待测件的色度坐 标愈接近其该主波长的光谱色，是以纯度愈高的待测件，愈适合以主波 长描述其颜色特性。
坐标或是色温。
基本物理量
4、峰值波长 • 光谱发光强度或辐射功率最大处所对应的波长。它是一种纯粹的物理量， 一般应用于波形比较对称的单色光的检测。
•
峰值波长值应主要用在蓝光激发荧光粉形成白光的时候，以判断蓝光
芯片的λ p值与荧光粉的激发波长是否匹配。
基本物理量
5、半波宽 • 相对光谱能量分布曲线上，两个半极大强度处对应的波长差。
基本物理量
7、色容差
• 色容差实际指测量值偏离目标值的距离。 • 在荧光灯中由于红、绿、蓝三种粉的密度不同，生产中很容易造成色温 差，一旦出现，需通过调节色容差来调整色温差以保证灯的光色。标准 光源的光谱随色温改变，则不同色温时，其标准光谱不同（一般检测设 备会自动AUTO识别被测LED光源的色温范围，并确定对应的标准光源 色温取值），色容差不同。在相同色温时，参考标准光谱一致，色坐标 X,Y不同，则色容差不同。
“CIE 1931色度坐标图”
•
20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
R G B
• 其中，700.0nm是可见光的红端，546.1nm和435.8nm都 是汞的亮线。等能白光是由三原色的光通量按下列比 例混合而成。
FR : FG : FB 1: 4.5907 : 0.0601
如果令 （R）=1 Lm （G）=4.5907 Lm （B）=0.0601 Lm （2.2）
5.0GY 6/8 2.5G 6/6
•
• •
R5：淡蓝绿色
R6：淡蓝色 R7：淡紫蓝色
10.0BG 6/4
5.0PB 6/8 2.5P 6/8
基本物理量
颜色名称 • • • • • R8：淡红紫色 R9：饱和红色 R10：饱和黄色 R11：饱和绿色 R12：饱和蓝色 孟塞尔标号 10.0P 6/8 4.5R 5.0Y 4.5G 4/13 8/10 5/8
X E 0.3333
yE 0.3333
ZC 0.3333
• 规定3基色量后，定量表示混色之间的数学关系就有了单位了。 • 混色试验的数学表达式可以写成：
•
F=R（R）+G（G）+B（B）
(2.3)
• F：表示混合后的色效果 • R（R）：表示红色所包函的红单基色的数量 • G（G）：表示绿色所包函的绿单基色的数量 • B（B）：表示蓝色所包函的蓝单基色的数量
• 三者相加混色，可得到白光E=5.608 Lm。 • 在以后的混色表示系统中，通常把（2.2）式中 的（R）、（G）、（B）所代表的光通量值， 选作三个原色的单位量，简称基色量。 E 点所 代表的白光，因为在（x , y）色度坐标中的位 置都相等，所以有时候也称“等能白光点”。
•
E点的色度坐标值：
U 4x (2 x 12 y 3)
V
6y (2 x 12 y 3)
基本物理量
2、色温 色温（colo(u)r temperature）是表示光源光色的尺度，单位为K（开尔 文）,是表示光源光谱质量最通用的指标。一般用Tc表示。色温是按绝对
黑体来定义的，光源的辐射在可见区和绝对黑体的辐射完全相同时，此
4、主波长
• 任何一个颜色都可以看作为用某一个光谱色按一定比例与一个参照光源（如CIE标准光源A、B、 C等，等能光源E，标准照明体D65等）相混合而匹配出来的颜色，这个光谱色就是颜色的主波 长。颜色的主波长相当于人眼观测到的颜色的色调（心理量）。 • 在波长分布曲线上，一条横坐标与曲线之间的垂直线，将曲线下的面积分成左右两边相等， 这条垂线对应的波长值就是λ d。 • 在CIE1931马蹄形坐标中，从E点（0.33，0.33）向被测物体所在的点做延长线与马蹄形曲线 有交点对应的波长。 • • • 一般对于色光来说我们是要看λ d值，因为 λ d值能够更准确的反应它的颜色； 非单色光（复色光），一般是白光，λ d值也只是可以参考，要判断它的颜色还是要看它的色
“CIE 1931色度坐标图”
“CIE 1931色度坐标图”
• 三条特殊线 • （1） 黑体色温轨迹线：在舌形曲线的中部，跨过白色区，有一 条向下弯的曲线，这就是黑体色温轨迹线。这条曲线表示黑体在 不同温度下发光颜色的变化轨迹。色温的变化范围从1000K到无 穷大。但实际上常用的是1000K-1400K范围。 • （2） 单色光轨迹线：即色度坐标图中的舌形曲线，可见光的波 长所对应颜色的轨迹线。曲线上的任意一点，表示一种光的波长， 及其表现的颜色。 • （3） 紫红线：连接舌形曲线两端的直线。表示红色和紫色混 合后颜色的轨迹。称为紫红线