第二章色度学
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
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。
色度原理
Color Basics Technical Training CBT
4.2. CIE L*u*v* 和 CIE L*a*b* (1/4)
第2章:色度学基础
XYZ色彩体系不能够表示出色彩的线性变化和差异； LUV和LAB是基于XYZ色彩体系，并且是模拟人类 感官的线性体系； L表示亮度标尺； U&V，A&B是色彩坐标。
Computer
HSL CIE LAB
HSB CIE LAB
iMac
CIE是Commission 是 Internationale de I’Eclairage（国际照 明委员 明委员会）的简称
Standard Color Space CIE LAB
CIE LAB CMYK CIE LAB RGB
Scanner Printer
基本色彩体系 RGB（加色） CMY/CMYK（减色） CMY/CMYK
Computer
iMac
人类色彩感官体系 HSB HSL
CMYK
RGB
CMYK
RGB
Scanner Printer
Color Basics Technical Training CBT
3.1. RGB 色彩体系
第2章:色度学基础
Color Basics Technical Training CBT
4.2. CIE L*u*v* 和 CIE L*a*b* (2/4)
第2章:色度学基础
统一的色彩空间
匹配人类颜色敏感度色品图被称为统一色度图.而相应的函数曲线也反映了亮度的敏 感度被称为亮度函数曲线。 合并在3维空间中表示为统一色彩空间. CIE在1976年发布了2个色彩空间。 1)CIE1976 L*u*v* 色彩空间。 2)CIE1976 L*a*b* 色彩空间。
第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座
于染料的混合）
• 格拉斯曼定律是颜色混合现象的总结与描述。
2
2.2.2 颜色方程
•颜色匹配方程 •如果 （C）为待匹配的目标色 • （R）（G）（B）为三原色 •C R G B目标色及三原色的量， •当用三原色混合实现与颜色（C）的匹配时有 •（C）=R（R）+G（G）+B（B） •此式即为颜色匹配方程。 •根据颜色方程任何一种颜色可以用匹配该颜色的三原 色的量来表示， •匹配该颜色所需要三原色的数量——颜色的三刺激值 •这就是将颜色“量化”的思想
• 标准照明体D65：相当于色温约为6504K的日 光，其色度点在黑体轨迹的上方。
• 标准照明体D：代表标准照明体D65以外的其 他日光。
2
X、Y、Z 三点在rg图中的坐标是： X：r = 1.2750，g = - 0.2778，b = 0.0028 Y：r = -1.7392，g = 2.7671，b = - 0.0279 Z：r = - 0.7431，g = 0.1409，b = 1.6022 在1931 CIE-XYZ 色度图中，等能的白光，
2
2.8.2 CIE 标准照明体A、B、C、D
CIE推荐了四种标准照明体A、B、C、D和三种 标准光源A、B、C。
1、CIE标准照明体
标准照明体：指一定的光谱功率分布，这种标 准的光谱功率分布并不是必须由一个光源直接 提供，也不一定能用一个光源来实现。
•标准照明体A：相当于绝对黑体在加温到2856 K时所辐射出来的光，它的相对光谱功率分布可 根据普朗克辐射定律计算：
2
2.6 色度转换
2.6.1 色度坐标的转换
三原色
R*、G*、B* X*、Y*、Z*
单位向量： [R]、[G]、[B] {X}、{Y}、{Z}
第二章 人类视觉与色度学
四、发光强度 发光强度为光源在单位立体角内发出的光通 量，简称光强，用I表示，它和光通量的关系为
dF (2-4) I d 单位为坎德拉（cd）。 若光源是各向同性的，发光强度为I的点光源， 它向全空间发射的光通量为
F 4I
(2-5)
光通量的单位流明（lm）等于坎德拉· 球面度。
五、亮度
人眼的分辨力还和被观察对象的相对对比度 Cr有关,如果用B和Bo分别表示对象和背景的亮度， 则相对对比度Cr定义为
B Bo Cr 100% (2-12) Bo
当Cr小时，表明对象和背景的亮度很接近， 此时，分辨力下降。 此外，运动速度也会影响分辨力，速度大， 则分辨力下降。
人眼对灰度图像灰度分别率一般为32级，图为 不同灰度等级下的图像。
不同灰度等级下的图像
人眼对彩色的分辨能力要比对黑白的分辨能 力低。就是对于不同彩色，人眼的分辨能力也不 相同。表给出了当把对黑白细节的分辨能力定为 100见时，人眼对其他彩色的分辨力。
三、视觉适应性
暗适应性：当我们从明亮处走进黑屋时，眼 前会感到一片漆黑，但过一会后，视觉便会逐渐 恢复，人眼这种适应暗环境的能力称为暗适应性。 和暗适应性相比，亮适应性过程要快得多， 通常只需几秒钟。
六、照度
受照面上某点的照度E是通过包含该点单位面积的光 通量，即
dF E ds
(2-7)
其单位是勒克司（lx）。1勒克司是1平方米表面上照 射1流明的光通量。照度是光源对物体辐射的一种度量。 在自然光照射下，各环境中的照度列于表2－1中。
第三节 人眼的视觉特性
一、明暗和彩色视觉
由于光照条件不同，人眼的锥状细胞和杆状 细胞在视觉过程中起的作用不同，于是就有了人 眼的明、暗视觉视敏函数曲线之分。
色度学2
λ
并可求出色品坐标： 并可求出色品坐标：
X Y x= y= X +Y + Z X +Y + Z Z z= X +Y + Z
该图为CIE1931-xyz色品图 色品图 该图为
所有真实颜色的色品都落在图中马蹄形的轨迹 所包围的范围内或边界上， 所包围的范围内或边界上，图形以外的点则代 表假想的色品。 表假想的色品。 边界上是所有单色光的色品 不包括马蹄口的直线） （不包括马蹄口的直线） 该边界称为光谱轨迹 该边界称为光谱轨迹 马蹄口的直线称为紫红线， 马蹄口的直线称为紫红线， 紫红线 它代表红、 它代表红、蓝两色混合后 产生的部分红色和全部紫色色品，这些颜色 产生的部分红色和全部紫色色品， 具有最大饱和度，但非光谱色。 具有最大饱和度，但非光谱色。 色品点越接近边界饱和度越高
S(λ) 为光源的光谱功率分布 为光源的光谱功率分布
τ 对于物体色，颜λ) = S(λ) (λ) 物体色
对于反射体，颜色刺激函数： 对于反射体，颜色刺激函数：
τ(λ) 为物体 透明体 的光谱透射比 为物体(透明体 透明体)的 ϕ(λ) = S(λ)ρ(λ)
1931 CIE-XYZ 系统，是在 系统，是在1931 CIE-RGB 系统 基础上， 基础上，经重新选定三原色和数据变换而确定的 三原色的选定遵从以下原则： 三原色的选定遵从以下原则： 1）用此三原色匹配等能光谱色，三刺激值不应 ）用此三原色匹配等能光谱色， 出现负值。 出现负值。 2）实际不存在的颜色在色品图上所占的面积 ） 应尽量小。 应尽量小。 3）用Y刺激值表示颜色的亮度，同时也表示 ） 刺激值表示颜色的亮度， 刺激值表示颜色的亮度 色度， 刺激值只表示色度不表示亮度。 色度，而X和Z刺激值只表示色度不表示亮度。 和 刺激值只表示色度不表示亮度
色度学2
色度学张兴龙色度学色度学中的几个概念颜色相加原理及光源色和物体色的三刺激值CIE标准色度学系统均匀颜色空间及色差公式光度测量仪器第一节色度学中的几个概念一. 颜色刺激能够引起颜色知觉的可见辐射的辐射量---颜色刺激颜色刺激函数（纯物理量）：二. 三原色通常选用红、绿、蓝作为三原色。
（1）几乎可以匹配所有的颜色；（2）人眼视网膜上的锥细胞对这三种颜色敏感。
三. 三刺激值刺激值：匹配某种颜色时所需的三原色的量。
颜色方程中的R 、G 、B 就是三刺激值。
三刺激值是用色度学单位来度量的，规定匹配特定的标准白光的三刺激值相等，均为1个单位。
)(λϕ四. 光谱三刺激值和颜色匹配函数光谱三刺激值：匹配等能光谱色所需的三原色的量；是波长的函数，又称颜色匹配函数。
等能光谱是指各波长辐射能量相等，保证可比较和有意义。
五. 色品坐标和色品图颜色的色品：三刺激值各自在三刺激总量中所占的比例。
五.色品坐标和色品图颜色的色品：三刺激值各自在三刺激总量中所占的比例。
三原色的色品点；麦克斯韦颜色三角形各光谱色色品点形成一条马蹄形曲线----光谱色品轨迹光谱色的色品坐标为：六. 色度学中常用的光度学概念1.光谱透射比2. 光谱反射比因数和辐量度因数在限定的方向上、在指定的立体角范围内，所考虑物体反射的光谱辐通量与相同照明、相同方向、在相同立体角内由完全漫反射体反射的辐通量之比。
光谱反射比因数：立体角趋向于0条件下的光谱反射比因数---光谱辐亮度因数完全漫反射体是指对各种波长辐射反射比均为1的理想漫反射体，它无损失的反射入射辐射，并且在各个方向有相同的亮度。
3. 光谱反射比物体反射的光谱辐通量和入射光谱辐通量之比：在光谱反射比因数定义中。
若立体角等于2π，则求得的光谱反射比因数就是光谱反射比。
第二节颜色相加原理一. 颜色相加原理混合色的三刺激值为各组成色相应的三刺激值之和。
第三节CIE标准色度学系统国际照明委员会（CIE）规定的颜色测量原理、基本数据和计算方法，称为CIE标准色度学系统。
3.色度学
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
3. 色度学
不同的颜色在视觉上也有不同的饱和度：红色的饱 和度最高，绿色的饱和度最低，其余的颜色饱和度适 中。 照片中，高饱和度的色彩能使人产生艳丽亲切的感 觉；低饱和度的色彩易使人感到淡雅中包含着丰富。
3. 色度学
• 亮度： 亮度或明度是光作用于人眼时所引起的明亮程度的 感觉，是指色彩明暗深浅的程度，也可称为色阶。 亮度有两种特性：同一物体因受光不同会产生明度 上的变化；强度相同的不同色光，亮度感不同。 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。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。
3. 色度学
• 正常锥体细胞光敏色素的吸收光谱
3. 色度学
• 四色说 视网膜内存在三对视色素：
白-黑视素、黄-蓝视素、红-绿视素
每对视素的代谢作用包括分解和合成两种对立过程。 这三对视素：在分解时产生白、黄、红的感觉； 在合成时产生黑、蓝、绿的感觉。
有光刺激，使白-黑视素分解——产生白的感觉 无光刺激，使白-黑视素合成——产生黑的感觉 三对视素的代谢作用表现出：四种颜色感觉和黑白感觉。
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。
第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座ppt课件
2
§2-4 等能白光的光谱色品坐标
在颜色科学中，我们不直接用三刺激值R、G、B来表示颜色， 而用三原色各自占R+G+B总量的相对比值表示颜色， 即。色度坐标：三原色各自占R+G+B总量的相对比值。 对等能白光的光谱色而言，其色度坐标为： r
r r /( r g b ) g g /( r g b ) b b /( r g b )
选定三原色的单位量
2
•等能白：SE
Red Green Blue Mixture
nm
700 546.1 435.8
单位量（流明） 1.0000 4.5907 0.0691 5.6508
1 Red unit = [R] = 1.0000 cd/m2 ; 1 Green unit = [G] = 4.5907 cd/m2 ; 1 Blue unit = [B] = 0.0691 cd/m2 . （亮度比和光通量比是等效的）
2、三色之间的光谱间隔大，匹配色覆盖的颜色最多
3、容易实现
CIE确定：
Red
Green Blue
nm
700
546.1
435.8
为标准三原色
这样規定的原因是上述三者都比较容易精确地产生出
來。是采用汞弧光谱中经滤波后的单一谱线获得，色度 稳定而准确，配出彩色也较多。
•§2-2 从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。
由此即可得出 ：r+g+b=1﹐即色品坐标r﹑g﹑b中﹐只有兩个独
立﹐因此可用二維空间表示彩色光的色品。
•对于等能白光﹐R=G=B=1﹐因此等能白光的色坐标为r=g=b=1/3
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
2-第二章人类视觉与色度学知识
对比度C定义为：C＝Bmax／Bmin。
Bmax和Bmin是重现图象或景物时的最大和最小亮度。
只要保持该C常数，就可实现人眼亮度分辨的重现。
二、人眼的分辨力 1.分辨角和分辨力 人眼的分辨角：指刚能看出两黑点时，两黑点对人眼的张角。 在量值上，分辨角用 表示，有分辨角计算原理图可知：
2.2.2相对视敏函数
人眼对波长为380~780nm内不同波长的光具有不同 的敏感程度，称为人眼的视敏特性，描述人眼视敏特性 的物理量为视敏函数和相对视敏函数。
1）视敏函数
在相同亮度感觉的条件下，不同波长光辐射功率 P ( ) 的 倒数用来衡量人眼对各波长光明亮感觉的敏感程度。称：
K ( ) 1 P( ) 为视敏函数。
2.3.3 视觉适应性
1.人眼适应性 （1） 暗适应：亮→暗：慢（10～30秒左右） （2） 亮适应：暗→亮：快（1～2秒左右）
2 .同时对比效应 由于人眼对亮度有很强的适应性，因此很难精确判断刺激 的绝对亮度。即使有相同亮度的刺激，由于其背景亮度不同， 人眼所感受的主观亮度是不一样的。图2.9可用来证明同时对 比的刺激，图中小方块实际上有着相同的物理亮度，但因为 与它们的背景亮度不同，故它们的主观亮度显得大不一样。 这种效应就叫同时对比效应。
图2.4相对视敏函数曲线
2.2.3光学的术语和计量单位
光通量：每秒钟内光流量的度量。单位：流明（lm）。 发光强度：光源在单位立体角内发出的光通量，用符号 表示 。单位：坎德拉（cd)。 亮度：用来描述物体表面发光的量度，光源单位面积上 I 在法线方向上的发光强度来表示，记为B，单位是：单位 面积上的坎德拉，cd / m2 。是客观亮度。 照度：受照面上某点的照度是通过包含该点单位面积的 光通量。
色度学
2、光谱反射比(spectral reflectance)
3、完全漫反射体(perfect reflecting diffuser)
4、光谱反射因数(spectral reflectance factor)
三、光的吸收和透射 1、光透射比(luminous trasmittance) 2、光谱透射比(spectral trasmittance) 3、光谱内透射比(spectral internal trasmittance) 4、透射密度(trasmittance density) 5、光谱透射密度(spectral trasmittance density) 6、光谱内透射密度(spectral internal trasmittance density) 7、光谱吸收比(spectral absorptance)
第二节 物体的光谱特性
根据物体对照明光的反射、透射量的大小及光束的
几何分布的不同，可以将物体分为四类。 ⑴不透明非金属物体：主要产生漫反射光。 ⑵金属表面：主要产生镜产生规则透射光。
一、物体与光的相互作用
当光照射到物体表面上后将会发生四种主要作用。
⑴物体的第一表面的镜面反射，也成规则反射，产
生光泽。
⑵在物体材料内部的散射，产生漫反射和漫透射。
⑶物体材料内部的吸收，产生颜色。
⑷直接透过物体的规则透射，只有在物体有些透明
时才会产生（产生物体的透明度）。
二、光的反射
光射到物体表面上时，部分光被反射。研究
物体对光的反射引入下列一些概念。
1、光反射比(luminous reflectance)
第一节 光源
一、可见光辐射
在整个电磁波谱中，能引起人眼睛视觉的只
是一小部分。刺激人眼能引起视觉的光辐射成为
第二章人类视觉与色度学知识
红绿蓝三基色按照不同的比例相加合成混色称 为相加混色。
图2.11相加混色的三基色
红色+绿色=黄色 绿色+蓝色=青色 红色+蓝色=品红 红色+绿色+蓝色=白色 黄色、青色、品红都是由两种颜色相混
合而成，所以它们又称相加二次色。
另外： 红色+青色=白色 绿色+品红=白色 蓝色+黄色=白色 所以青色、黄色、品红分别又是红色、蓝
2.4 图像质量的评价方法
图像质量评价的研究是图像信息学科的基础研究 之一。对于图像处理系统，其信息的主体是图像，衡 量这个系统的重要指标，就是图像的质量。
图像质量的含义包括两方面：一个是图像的逼真 度。即被评价图像与原标准图像的偏离程度；另一个 是图像的可懂度，是指图像能向人或机器提供信息的 能力。
对比度C定义为：C＝Bmax／Bmin。 Bmax和Bmin是重现图象或景物时的最大和最小亮度。 只要保持该C常数，就可实现人眼亮度分辨的重现。
图2.8人眼分辨力的计算
人眼分辨图像细节的能力称为分辨力，可用分辨角来衡量，分辨角 的倒数1/θ为分辨力。它反映了人眼的视力。 研究表明人眼的分辨力有如下一些特点： ①当照度太强、太弱时或当背景亮度太强时，人眼分辨力降低。 ②当视觉目标运动速度加快时，人眼分辨力降低。 ③人眼对彩色细节的分辨力比对亮度细节的分辨力要差，如果黑白分辨 力为1，则黑红为0.4，绿蓝为0.19。
色、绿色的补色。
由于每个人的眼睛对于相同的单色的感受有
不同，所以，如果我们用相同强度的三基色混合 时，假设得到白光的强度为100%，这时候人的 主观感受是，绿光最亮，红光次之，蓝光最弱。
相加混色不仅运用三基色原理，还进一步利用人眼的视 觉特性，产生较相减混色更宽的彩色范围。常用的相加混色 方法有以下三种：
色度学昆山第二稿ppt文档
产生物体色的条件： 人眼 + 光 + 反射（吸收）
光
物体
影响颜色的因素
• 颜色是人眼在接受光的刺激后，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。
(4) 以染料或颜料色的名称命名，例如靛青、 阴丹士林 蓝、甲基红等。
(5) 以形容色调的深浅、明暗等形容词命名，例如朱红、 墨绿、深紫、浅绿、暗蓝、鲜红等。
(6) 其他习惯命名，如酱色、肉色、西洋红等。
色谱表示法
色谱表示法是一种以基本色分量来表 示色彩的方法。以某些颜料为基本色调并 按一定比例和形式编排后，组成一个含有 一定数量的色块并有规律排列起来的色彩 图样，就称为色谱。
• 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。
• 一朵黄色的菊花在蜜蜂眼里是蓝紫色的。
光与色彩
一般人眼中的草莓 红绿色盲眼中的草莓
颜色分类：黑白与彩色
• 黑白色系(非彩色或中性色)是指： 白色、黑色和各种深浅不同的灰色。 （黑白电视）
孟塞尔色彩系统的等级划分
•色调（H）
R YR Y GY G BG B PB P RP
红 黄红 黄 绿黄 绿 蓝绿 蓝 紫蓝 紫 红紫
•明度 （V）
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
白
灰
黑
•饱和度（C）
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18……
中性色
彩色
饱和色
Munsell 空间
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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。
（2）色对比现象：时序对比：产生补色负后像。
同时对比：互相增加饱和度。
边沿处产生补色像
（3）色适应：（色记忆）
（4）色盲：红绿色盲、黄蓝色盲。
§2-2 颜色视觉理论：
1、三色学说：在三原色颜色混合现象的实验基础上提出,1807年有英国物
理学家（医学家）杨（T、yong）提出后来（1860？1867？）有德国生理、
物理学家亥姆霍兹（H、L、F、von Helmholtz）完善形成,主要论点：人眼视网膜上存在三种感色细胞，即有感红细胞，感绿细胞，感蓝细胞，分别对红光、绿光、蓝光敏感。
三种细胞对对不同强度的三色刺激，反映程度也不同，产生各种不同的颜色知觉。
优点：能够说明颜色混合规律。
彩色印刷，彩色电视、彩色摄影建立在三色学说基础上。
缺点：不能解释色盲：…….（应该有三种色盲，色盲无法感知灰色，红绿色盲无黄色感觉等都是错的）
2、对立学说（颉抗学说）（四色学说）
德国赫林（E。
Hering）1878年提出：依据：颜色现象总是以红-绿、黄-蓝、黑-白成对关系发生。
主要论点：视网膜中存有三对视素：黑-白视素、红-绿视素和黄-蓝视素，在光刺激情况下这三对视素发生建设和破坏两种对立过程：白光刺激视破坏过程，产生“白色”感觉，无光刺激是建立过程，产生年“黑色”感觉，同样红色是破坏过程，绿色是建立过程，黄色是破坏过程，蓝色是建立过程。
优点：能很好的解释色盲
能解释色适应和色对比现象
缺点：不能说明三原色混合现象。
3、阶段学说：
依据：近三十年实验技术表明：（1）视网膜中确实存在三种感色锥体细胞，能够分别对三种色光敏感，并每一种细胞都对光刺激又明暗感觉，符合颜色相加混合规律
（2）在神经兴奋得传导过程中，三种反应有重新组合成三对对立的反应信号，符合赫林的对抗学说，
由此阶段学说认为：人的颜色视觉过程可以分成几个阶段，第一阶段是信号接收阶段，符合三色学说；第二阶段是传导阶段，符合四色对抗学说，第三阶段是大脑的知觉过程（如下图）
这样两个似乎对立的学说经过一个世纪的发展统一了起来，比较满意的说明了颜色视觉现象。
需要说明的是颜色视觉机理的研究远没有结束。
有许多新的现象需要解释，如杆体细胞在明视觉情况下的作用。
§3颜色匹配
§3-1颜色匹配定义和方法
颜色匹配的定义：两个视场的颜色在视觉上相等。
颜色匹配的方法：
（1）光谱匹配：不同光谱成分的混合（调节光源的发射光谱、物质的吸收与反射光谱。
（2）时许混合：用色转盘，调节转盘上颜色块的面积。
（3）空间混合：调节不同色颗粒的比例。
其基础是光谱的混合，后两种混合方法是利用了人眼的视觉特性。
§3-2格拉斯曼定律
（1）人眼只能分辨出颜色的三种变化：明度、色度、饱和度
（2）在有几个成分组成的混合色中，如果一个成分连续变化，则混合色的成分也连续变化。
由此导出：
补色律：如果两个补色成分以适当混合产生灰色或白色，以其它比例混合产生近似于比重较大的颜色的非饱和色。
中间色律：如果两个非补色成分混合，便产生中间色，其色调云饱和度随这两种颜色的相对数量的不同而变化。
（3）颜色外貌相同的个光，不管他们的光谱组成是否一样，在颜色混合中具
有相同的效果。
颜色的代替律: 感觉上相同的颜色在颜色混合中可以互相代替
①如果
A=B，C=D
则A+C=B+D
②如果A=B
则nA=nB
（4）亮度相加定律：混合色的亮度等于参与混合的个颜色的亮度的总和。
（颜色的加法混合，不适用于染料的混合）
格拉斯曼定律是颜色混合现象的总结与描述。
§3-3颜色匹配方程
如果（C）为待匹配的目标色
（R）（G）（B）为三原色
C R G B目标色及三原色的量，
当用三原色混合实现与颜色（C）的匹配时有
（C）=R（R）+G（G）+B（B）
此式即为颜色匹配方程。
根据颜色方程任何一种颜色可以用匹配该颜色的三原色的量来表示，
匹配该颜色所需要三原色的数量——颜色的三刺激值
这就是将颜色“量化”的思想
方法何在？
有以下问题需要解决：
（1）怎样选定三原色？
（2）怎样确定三原色的单位量？
（3）怎样确定任何一种颜色的三刺激值，是否比必需做匹配实验？（4）怎样利用颜色的光谱构成确定颜色的三刺激值？
§4 CIE标准色度学系统。