色度学
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。
《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
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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
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
0.00 400 500 600 700
0.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0
波长 /nm
波长/nm
CIE标准照明和观测条件
0／45 45／0
CIE标准照明和观测条件
0／ d d／0
CIE均匀颜色空间
人眼对光谱颜色的差别感受性
围人 眼 对 颜 色 的 恰 可 分 辨 范
围椭麦 圆克 形亚 宽当 容的 量颜 范色
CIE l964 均匀颜色空间
国际照明委员会(CIE)
国际照明委员会(Commission Internationale ed I'Eclairage-CIE)
主要研究照明的专业术语、光度学和色度学的国际学术研究机构。设在巴 黎。 早在1924年前就已从事标准色度学系统的研究， 1931年根据莱特(W.D.Wright)在1928-1929年和吉尔德(J. Guild)在1931 年研究三原色的角度观察效果，加以平均，规定了CIE 1931标准色度观 察者光谱三刺激值，并据以绘制出偏马蹄形曲线的*色度图，称为“1931 CIE-RGB系统色度图”，后经修改被推荐为1931 CIE-XYZ系统，为国际 通用色度学系统，称为“CIE标准色度学系统”，所作的图则称“CIE 1931色度图”。 1964年又综合斯泰尔斯(W.S. Stiles)和伯奇(J.M.Bruch)以及斯伯林斯卡 婭(N.I.Speranskaya)1959年发表的研究结果，制定了CIE1964补充色度 学系统以及相应的色度图，为世界各国广泛采用，据以进行色度计算和色 差计算。 1964年又提出了“均匀颜色空间”的三维空间概念，1976年加以修订， 并正式被采用。CIE为此还提出了确定的参照光源，称“CIE标准光源”。
LED色度学基本知识
Ri=100-4.6 ΔEi 式中,4.6是对原则荧光灯Ra=50时旳调整系数. 对1-8个样品旳一般显色指数Ra:
Ra=Σ Ri/8.
有关特殊显色指数R i数值旳感性阐明: ΔEi旳单位是NBS色差单位,Ri旳数值1(1%) 相当于0.22个NBS色差单位. Ri相差5就是1 个NBS单位. 那么1个NBS单位代表什么呢? 1个NBS单位即ΔEi=1,相当于最优试验条件 下人眼能感知恰可觉察旳5倍,∴ 0.2个NBS色
功率效率 (%)
12.0 3.0 0.6 0.6 0.1 0.3 0.02 0.01
LED光谱图
白光旳产生 1)用红(R),绿(G),兰(B)三色混合.(加色法)
RGB混色在色品图上旳体现
2)用蓝光LED+黄色荧光粉YAG（BY法） 在480nm处有低谷
荧光粉旳进步
变色灯中旳减色法,白光透过三种颜色旳滤 色片后变成黑色.
和630nm,542nm,460nm(1931)真实旳光.但在匹配 某些颜色时和计算中出现了负值。
为此必须选择实际不存在旳另外三个原色。 实线:1931(2º); 虚线:1964(10º).
使新旳三原色在色度图上符合下列要求： 1）包括整个光谱轨迹，且为正值； 2）光谱轨迹在540nm-700nm在色度图中
两种不同视觉细胞旳光谱光视效率 明视觉:555nm; 暗视觉:507nm.
眼睛内锥状视觉细胞旳特点之一。 锥状细胞中有视红质､视绿质和视蓝质。
看到物体颜色。
锥状细胞对颜色旳辨别就是色度学旳基础。
物体旳颜色 应由眼睛定义旳,
不是天生旳。
颜色旳辨别､定量肯定与视觉细胞旳分布有关。 先后有2º和10º旳试验数据。原因见图。
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
色度学实验报告
色度学实验报告
实验名称：色度学实验
实验目的：
1.了解色度学基本概念及常用色度学参数。
2.通过测量不同颜色的刺激物，在CIE坐标系中求出各个颜色的坐标，并分析不同颜色之间的关系。
实验器材：
1.色度计
2.标准光源
3.标准色卡
4.黑白参照板
实验原理：
色度学是旨在描述人类视力系统，特别是对于颜色的感受。
常
用色度学参数有CIE 1931三刺激值方法和CIE L*u*v*方法，其中CIE L*u*v*方法是一种亮度有序的色度空间，它包括三个颜色度：亮度(L*)、红绿性(u*)和黄蓝性(v*)。
实验步骤：
1.将色度计调零，并放入标准光源下。
2.根据实验要求，选取不同的色块进行测量，并将数据记录在
实验笔记本上。
3.根据测得的数据，在CIE坐标系中，求出各个颜色的坐标值，并绘制出不同颜色的坐标点图。
4.根据色度学理论，分析不同颜色之间的亮度、饱和度和色度
等参数之间的关系。
实验结果：
通过实验我们得到了一些有用的数据和图表。
例如，我们可以看到不同颜色之间的坐标值；我们还可以分析CIE坐标系中各颜色之间的关系，识别哪些颜色是相似的，哪些颜色是相反的。
实验结论：
通过此次实验，我们学习到了色度学的一些基本概念和参数，并通过实测，进一步了解了不同颜色之间的关系。
我们深刻认识到，色彩是人类感官的重要组成部分，它不仅可以带来美感，还能影响我们的情感和心理状态。
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。
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。
色度学实验
察可以发现：光谱的红色波段集中在色度图的右下部，绿色波段集中在色度图的上部，蓝
色波段集中在色度图的左下部。中心的白光点E的饱和度最低，光源轨迹线上饱和度最高。
马蹄图中往x和y色度坐标延伸，会发现颜色往红与绿两种颜色过渡，因此可以将x与y
彩色有三个特性，也称为“色彩三要素”，即明度（Value或Brightness）、色调（又名色
相，Hue）和色纯度（也称为饱和纯度，saturation）。
自然界中各种物体所表现出的不同色彩，都是由蓝色、绿色和红色光线按适当比例混合
起来，即通过不同的吸收或反射作用而呈现在人们眼中的。所以，蓝色、绿色和红色就是组
色度图上的各等色温线往下延伸,就会发现4000K～10000K范围内的等色温线会聚在一点
上。会聚点以O表示,其色坐标为(0.329, 0.187)。色温在4000K以下时,会聚点稍有偏离,但是
对于一般照明光源的色温范围2500～8000K来讲,此会聚点的平均色坐标是充分可靠的。若
已知光源的色品坐标为G(xg,yg)，则可知O点和G点连线的斜率，色温T可由斜率的倒数A求
一致程度进行定量化，并称之为显色指数。
在了解显色指数之前，需要先掌握色差的概念。所谓色差，从字面上理解， 就是颜色的
差别。对于两个颜色之间的差别的视觉判断主要有两种直观的评价， 即可感知性和可接受
性。可感知性是指观察者能够看到颜色的差别或者能够判断两个颜色样品之间色差的大小
的视觉属性，而可接受性则表示观察者是否认为可以接受被观察颜色差别的视觉判断，色
：
（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，
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
色度学的技术基础
色度学的技术基础色度学是研究色彩的科学，涉及到色彩的感知、测量、表示以及应用等方面。
色彩在我们的日常生活中起着重要的作用，不仅影响着我们对事物的认知，还在许多行业中广泛应用，如设计、印刷、制药等。
要理解色彩的本质，了解色彩学的技术基础就显得尤为重要。
光谱分布与色彩色彩是由光的不同波长组成的，不同波长的光对应着不同的颜色。
色彩的感知取决于光的波长和光的强度，这种波长和强度的分布称为光谱分布。
光谱分布决定了我们所看到的色彩，通过测量和表示光谱分布，我们可以准确地描述和分析色彩。
色彩空间与色彩表示色彩空间是用来描述和表示色彩的数学模型，常见的色彩空间有RGB、CMYK、Lab等。
其中，RGB色彩空间由红、绿、蓝三个分量组成，通过调节这三个分量的强度可以得到不同的颜色。
CMYK色彩空间则用青、洋红、黄、黑四个分量表示，主要用于印刷行业。
Lab色彩空间则以明度（L）和两个色度分量（a、b）来表示，主要用于色彩差异的计算。
色彩测量与光谱仪色彩的测量是通过使用光谱仪来进行的，光谱仪能够测量光的波长和强度，从而得到光的光谱分布。
光谱仪通常由光源、光栅、光电二极管等组成。
通过将待测样品照射到光栅上，光栅会将光分解成不同的波长，然后通过光电二极管测量不同波长的光的强度。
色彩检测与色度计色度计是用来进行色彩检测的仪器，它可以测量光的颜色，并将其转换成数值，以表示色彩的属性。
色度计通常通过测量标准样品的颜色参数，来校准仪器，然后再对待测样品进行测量。
常见的颜色参数包括色度坐标（如CIE L a b*中的a、b）和色差值（如△E值）等。
色彩管理与ICC配置文件在一些需要准确表现色彩的行业中，如设计、印刷等，色彩管理非常重要。
色彩管理通过建立一套标准的色彩工作流程，以保证不同设备（如显示器、打印机）之间的色彩一致性。
ICC配置文件是色彩管理的关键，它包含了设备的色彩特性和校准参数，以及色彩转换的算法等。
色度学在应用中的挑战尽管色度学的技术基础已经相当成熟，但在实际应用中仍面临一些挑战。
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。
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。
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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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。
一块颜色离开中央轴的水平距离代表饱和度，即彩度。 因为各种颜色的最大彩度不一样，故孟塞尔颜色立体 不是标准的球体。
顔色立体水平剖面上的各个方向代表10种孟塞尔色调：5种主色调，5种中间 色调。每一种色调又分成10个等级，每种主色调和中间色调的等级都定为5。
颜色混合匹配实验时，匹配光谱每一波长为 λ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。
如图在一些情况下光谱三刺激值是负值（负刺激值），这是因 为待配色为单色光，其饱和度很高，而三原色光混合后饱和度 必然降低，无法和待配色实现匹配。为了实现颜色匹配，在实 验中须交将三原色光之一移到待配色一侧。
彩色标定:HV/C=色调 明度值/彩度 例如标号为10Y8/12的颜色：它的色
调是黄（Y）与绿黄（GY）的中间 色，明度值是8，彩度是12。
中性色标定:NV/=中性色 明度值/ 例如标号N5/的意义：明度值是5的
灰色。
8.颜色方程
C* ≡R[R] + G[G] + B[B] “≡”代表匹配，视觉上相等。
视觉的两重功能：视网膜中央的“椎体细胞 视觉”和视网膜边缘的“杆体细胞视觉”，也叫 “明视觉”和“暗视觉”。
明视觉
暗视觉
5.颜色感知
必须的三个要素：
1.光源（环境光与背景） 2.物体（含穿透与反射） 3.人眼视觉
6.颜色分类
非彩色
白色、黑色、和各种 深浅不同的灰色。对 光谱的各波长的反射 没有选择性，是 中性色。
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：
C* ≡－ R[R] + G[G] + B[B]
9.色度坐标
10．格拉斯曼（Grassmann）颜色混合定律：
13.计算光谱功率分布不同的光源的三刺激值的方法: 将待测光的光谱功率分布 S(λ)，按波长加权
光谱三刺激值，得出每一波长的三刺激值，再进行 积分，就得出该待测光以外的各种 颜色。
明度 色调 饱和度
7.颜色立体、颜色环、孟塞尔颜色系统
为了便于理解颜色三 特征的相互关系。我们采 用孟塞尔颜色立体(一个 三维空间的类似球体模型) 来表示各种表面色的三种 基本特性。由孟塞尔所创 立的色调(H)、明度(V)和 彩度(C)表示颜色的方法， 是从心理学的角度来讲。
光、颜色与视觉
1.辐射度学、光度学、色度学
辐射度学：纯粹以物理观点对电磁辐射现象进行计量 的科学。
光度学：电磁辐射与人眼交互作用为基础，探讨电磁辐 射对人眼产生的明暗度科学。
色度学：研究人眼与色彩之间感应的科学。
2.可见光谱
在电磁辐射范围内，只有从380nm-780nm波长的电 磁辐射能够引起人的视觉，这段波长叫做可见光谱。
3.相对光谱功率分布
光的颜色决定于进入人眼的可见光谱不同波长辐射的 相对功率分布，简称相对光谱功率分布。
单一波长的光表现为一种颜色，成为单色光。
4.明、暗视觉
人眼结构图：
锥体细胞 (Cones）：明视觉,光亮条件下作用，一个椎体细 胞与一个双极细胞相连，可分辨颜色与物体细节。 杆体细胞 (Rods）：暗视觉,黑暗中起作用，多个杆体细胞与 一个双极细胞相连，无法分辨颜色与细节。
3. 代替律：凡是在视觉上相同的颜色都是等效的。 A=B，C=D,则A+C=B+D
4.亮度相加律：混合色的总亮度等于组成混合色的各颜色光亮度的总和。 LC=LA+LB
Grassmann适用于各种颜色光的相加混合，不适合染料 或涂料的混合。染料、涂料的混合是颜色的减光过程。
颜色减法：利用颜料、染料等的吸色性质来实现混色的。在相减 混色法中常用黄、品红、青作为三基色，它们分别吸收各自的补色， 即蓝、绿、红光。因此相减混色法中将三基色按不同比例混合时在白 光照射下蓝、绿、红光也将按相应比例被吸收从而呈现各种不同颜 色。
其中：R3=R1 + R2, G3=G1 + G2, B3=B1 + B2
对一个光源的光谱，用特定的三原色光匹配每一波长的光谱色， 所需的三刺激值的大小是不同的．但是对于任何光源，匹配同波长光谱 色的三刺激值比例关系却是固定的。
12.颜色匹配
把两个颜色调节到视觉上相同或相等的方法叫做颜色匹配。
通过颜色相加混合的方法，改变一个颜色或两个颜色的 明度、色调、饱和度三特性，使二者达到匹配。