色度学中文版
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色度学2
100 k= ∫ S(λ)y(λ)dλ
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
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PPT精选文档
33
2. 彩色：黑白系列以外的各种颜色称为彩色。任 何一种彩色均由三个量表示：色相、亮度和饱 和度。
① 色相：
R
Y
G
C
B
M
34
② 亮度：在光度学上把颜色的亮度描述成光的数值（即
光的能量）。可以用光度计测量。一般认为，彩色物体 表面的反射率高，它们亮度就大。
35
0
+100
③ 饱和度 S C
C W
视锥细胞（cones）负 责高分辨率的、彩色的、 白天的视觉。【明视觉】
25
六、大脑
颜色视觉理论
BGR
颜色视觉理论共有三类：
杨—赫姆霍尔兹的三色学说， 赫林的对立颜色学说， 阶段学说。
Y-B L R-G 颜色视觉机制示意图
26
1. 杨一赫姆霍尔兹学说
① 假设在视网膜上有三种视神经纤维（感红纤维、 感绿纤维和感蓝纤维），除了有各自的主感色 光外，也能对其它不同波长的色光有一定的感 受兴奋水平。
X ץ
射 线
射 线
紫 外 线
红 外
电磁波
线
380
780
400nm 500nm
600nm 700nm
400
490
570
700
② 光谱色：组成光谱的各种颜色。
6
第一节 颜色视觉基础 3. 相对光谱能量分布
分光辐射度计原理图
常见光源相对光谱能量分布曲线
7
第一节 颜色视觉基础
4.光源色温 5. 色温定义：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。
38
中央轴代表无彩色黑白系列中性色的明度等级，黑色在 底部，白色在顶部，称为孟塞尔明度值。它将理想白色定为 10，将理想黑色定为0。孟塞尔明度值由0-10，共分为11个 在视觉上等距离的等级。
2. 彩色：黑白系列以外的各种颜色称为彩色。任 何一种彩色均由三个量表示：色相、亮度和饱 和度。
① 色相：
R
Y
G
C
B
M
34
② 亮度：在光度学上把颜色的亮度描述成光的数值（即
光的能量）。可以用光度计测量。一般认为，彩色物体 表面的反射率高，它们亮度就大。
35
0
+100
③ 饱和度 S C
C W
视锥细胞（cones）负 责高分辨率的、彩色的、 白天的视觉。【明视觉】
25
六、大脑
颜色视觉理论
BGR
颜色视觉理论共有三类：
杨—赫姆霍尔兹的三色学说， 赫林的对立颜色学说， 阶段学说。
Y-B L R-G 颜色视觉机制示意图
26
1. 杨一赫姆霍尔兹学说
① 假设在视网膜上有三种视神经纤维（感红纤维、 感绿纤维和感蓝纤维），除了有各自的主感色 光外，也能对其它不同波长的色光有一定的感 受兴奋水平。
X ץ
射 线
射 线
紫 外 线
红 外
电磁波
线
380
780
400nm 500nm
600nm 700nm
400
490
570
700
② 光谱色：组成光谱的各种颜色。
6
第一节 颜色视觉基础 3. 相对光谱能量分布
分光辐射度计原理图
常见光源相对光谱能量分布曲线
7
第一节 颜色视觉基础
4.光源色温 5. 色温定义：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。
38
中央轴代表无彩色黑白系列中性色的明度等级，黑色在 底部，白色在顶部，称为孟塞尔明度值。它将理想白色定为 10，将理想黑色定为0。孟塞尔明度值由0-10，共分为11个 在视觉上等距离的等级。
基本色度学及相关
类型
照明体
标准 F1 F2 F3 F4 F5 F6
宽带 F7 F8 F9
三窄带 F10 F11 F12
F照明体
色度坐标
x
y
0.3131
0.3371
0.3721
0.3751
0.4091
0.3941
0.4402
0.4031
0.3138
0.3452
0.3779
0.3882
0.3129
0.3292
0.3458
（一）RGB与XYZ的计算方法
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 r g b
dr KS r d
有：
dg KS gd
db KS b d
在可见光谱范围内进行积分，即得到该光 源的三刺激值 ：
0.3586
0.3741
பைடு நூலகம்
0.3727
0.3458
0.3588
0.3805
0.3769
0.4370
0.4042
相关色温 K
6430 4230 3450 2940 6350 4150 6500 5000 4150 5000 4000 3000
二、 标准色度观察者
红
绿 蓝
黑色隔板
2º
白背景
观测角 限制屏
如图， M和O
分别为样品颜 色（M）和 CIE光源C的
色度点，连接
两色度点，其
直线的延长线
与光谱轨迹相 交与519.4nm 处，519.4nm 就是样品M的 主波长。
不是所有的颜色样品都有主波长。
在色度图上光谱两端与光源色度 点形成的三角形区域（紫色区） 内的颜色，如图中的N点，就没 有主波长。
色度学知识60-105
Ecmc 色差公式
Ecmc = cf SL L * 2 C * 2 H * 2 ÷ ÷ ÷ l SL c SC SH
式中: cf = 商业因子 l:c = 明度对彩度比
SH
SC
椭圆形 Ecmc 色空间
H*
C*
测量颜色
样品
三刺激值色度计
光电探测头 数据显示
X = 41.9 Y = 37.7
光源 红, 绿 和 蓝滤色片
Z = 8.6
一些色度计系统
D25-9000色度计
测量颜色
• 一色度分光光度计或一分光光度计用一 光源照射被测样品，被物体反射的光通 过光栅进行分光后通过二极管矩阵得到 每一波长下的光量。然后光谱数据被送 到处理器，处理器根据所选择的CIE照 明体数据和 2º或 10º标准观察者函数 将其转换成 X、Y、Z 值。
积分球几何构造 d/8º
包括镜面反射
分光器
去除镜面反射
分光器
光源
镜面反射
光源
样品
样品
光的反射
• 对不透光的材料大多数入射光被反射，在 漫反射中看见颜色，在镜面反射中看见光 泽。在镜面角度的反射与任一角度的反射 相比反射量最大。但是镜面反射的总量低 于总反射光的4%，其余的为漫反射。
光的反射
入射光 漫反射 镜面反射
在观察颜色时表面特征的影响
• 当你看一颜色相同但表面特征不同的样品 时，对每一颜色你的感觉是不一样的。表 面光泽高的样品看起来较深和彩度较高， 无光的和粗纹的表面看起来较浅和彩度较 低。
在色差测量中光泽的影响
• 在下一页中，整个卡上是相同颜色的涂料， 右边经过无光表面整理（作为试样测量）， 左边光泽高（作为标样测量）。注意：用 0º /45º几何构造（不包括镜面反射）仪器 所作的色差测量与你所见到的色差相一致 （无光一边稍浅和少红），这是因为0º /45º 测量时除了测量颜色，还考虑了表面对颜 色的影响。0º /45º 几何构造的仪器用于质量 控制应用时是非常好的，它与人眼看的方 式一致，结果也与人眼最接近。
【正式版】色度学知识PPT文档
②波长在380nm-780nm之间。 ③波长由长到短分别引起人眼红、橙、黄、绿、青、蓝、紫 七种色感。即可见光包括七种颜色的光。 ④ 白色光（如：太阳光）是一种复合光，可以分解为红、 橙、黄、绿、青、蓝、紫七种光。
（3）物体的颜色 ①发光物体的颜色：其颜色由该发光体所产生的光谱分布来
决定。 由照射光源决定；
原因：图像彩色的形成必须在光的照射下产生。
人眼对红、绿、蓝比较敏感；
（3）清晰度与图l三像的基扫描色行数必须是相互独立。
（3）混色法：利用三基色按不同比例来获得彩色的方法。
（ 4030）混色50法0：利l混6用0三0合基7色00色按不的同比色例来调获得和彩色饱的方和法。度由三基色的混合比例决定。
（实际存在的）
780
630 600 580
510 450 430 380
混合色亮度等于三基色亮度之和。
①种类：相加混色法和相减单混色法。
②相加混色法：以三圆法来说明。
红 黄紫
白 绿青蓝
混色图
红色＋绿色 = 黄色
绿色＋蓝色 = 青色 蓝色＋红色 = 紫色 红色＋绿色＋蓝色 = 白色 红色 ＋ 青色=白色 绿色 ＋ 紫色=白色 两两互为补色 蓝色 ＋ 黄色=白色
垂直分解力：沿水平方向的像素点数。575线
（4）亮度特性
对同一波长的光，当光的辐射功率不同时，则给人的亮度 感觉也不同；辐射功率相同而波长不同，则给人的亮度感觉 也是不同的。
100
相80 对 视60 敏40 度20
（%） 0 400
500
600 700
视觉灵敏度：同等5能55n量m的光源,人眼对 λ=555nm的黄绿色光的亮度感觉最强。
红、绿、蓝三基色彼此互为独立； 颜色深浅（即色饱和度）
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
色度学
RGB计色制存在的问题： 计色制存在的问题： 计色制存在的问题 • 用物理三基色 用物理三基色[R][G][B]计色时出现负系数。负系数 计色时出现负系数。 计色时出现负系数 代表负光，表示用[R][G][B]三基色相加混合配不出 代表负光，表示用 三基色相加混合配不出 此种颜色的光。 此种颜色的光。 • RGB色度图只表示色度，不表示亮度，需用公式再 色度图只表示色度，不表示亮度， 色度图只表示色度 计算亮度。 计算亮度。 • 谱色的坐标不全在 第Ⅰ象限，作图不方便。 象限，作图不方便。
具有任意功率分布Φe(λ)的彩色光F的三刺激 值计算： ：
离散分布： 连续分布：
R = ∑ r (λi )Φe (λi )
i =1
N
N
R = ∫ r (λ)Φe (λ)dλ
380
780
G = ∑ g (λi )Φe (λi )
i =1
G = ∫ g(λ)Φe (λ)dλ
380
780
B = ∑ b (λi )Φe (λi )
第三章 图像信号的组成原理
内容：图像视频信号的主场组成原理， 内容：图像视频信号的主场组成原理，涉 及色度学和电子扫描的原理、 及色度学和电子扫描的原理、视频信号的 有关标准以及常用的测试视频信号 要求：掌握色度学的基本理论、 要求：掌握色度学的基本理论、图像的扫 色度学的基本理论 描方式（逐行扫描和隔行扫描）、 ）、视频信 描方式（逐行扫描和隔行扫描）、视频信 号的组成。了解常用的视频测试信号 常用的视频测试信号。 号的组成。了解常用的视频测试信号。
F (λ ) = r (λ ) [ R ] + g ( λ ) [ G ] + b (λ ) [ B]
根据分布色系数可以绘出1931CIE-RGB系统光谱 系统光谱 根据分布色系数可以绘出 三刺激值曲线， 制混色曲线: 三刺激值曲线，即RGB制混色曲线 制混色曲线
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。
光度,辐射度,色度学名词解释及中英文对照
用以计算光线颜色成分的方法，是 19 世纪末由英国物理学家洛德.开尔文所创立 的，他制定出了一整套色温计算法，而其具体测定的标准是基于以一黑体辐射器 所发出来的波长。
开尔文认为，假定某一纯黑物体，能够将落在其上的所有热量吸收，而没有损失， 同时又能够将热量生成的能量全部以“光”的形式释放出来的话，它便会因受到 热力的高低而变成不同的颜色。例如，当黑体受到的热力相当于 500—550 摄氏 度时，就会变成暗红色，达到 1050 一 1150 摄氏度时，就变成黄色……因而，光 源的颜色成分是与该黑体所受的热力温度相对应的。只不过色温是用开尔文(K) 色温单位来表示，而不是用摄氏温度单位。打铁过程中，黑色的铁在炉温中逐渐 变成红色，这便是黑体理论的最好例子。当黑体受到的热力使它能够放出光谱中 的全部可见光波时，它就变成白色，通常我们所用灯泡内的钨丝就相当于这个黑 体。色温计算法就是根据以上原理，用。K 来表示受热钨丝所放射出光线的色温。 根据这一原理，任何光线的色温是相当于上述黑体散发出同样颜色时所受到的 “温度”。
辐射照度（W/m2 ）和光照度（lux=lm/m2 勒克斯=流明/平方米）之间，可以通 过乘以光视函数来变换。 (瓦/平方米和流明或勒克斯之间的转换)
如：550nm 的光视函数为 0.9949501 则 1w 的辐射通量对应 683.0*0.9949501=679 lm （流明）
其中 683.0 为：在 555nm，人眼的最大可见光视效率处，1W 辐射通量对应光通量 为 683 流明。
倘若需要用日光型胶片在用钨丝灯照明的条件下拍摄时，还可以用 80 滤光镜。 如果当时不用 TTL 曝光表测光的话，须增加 2 级光圈，以弥补光线的损失。而当 用灯光型胶片在日光条件下拍摄时，就需用 85B 滤光镜，需要增加 2／3 级光圈。
开尔文认为，假定某一纯黑物体，能够将落在其上的所有热量吸收，而没有损失， 同时又能够将热量生成的能量全部以“光”的形式释放出来的话，它便会因受到 热力的高低而变成不同的颜色。例如，当黑体受到的热力相当于 500—550 摄氏 度时，就会变成暗红色，达到 1050 一 1150 摄氏度时，就变成黄色……因而，光 源的颜色成分是与该黑体所受的热力温度相对应的。只不过色温是用开尔文(K) 色温单位来表示，而不是用摄氏温度单位。打铁过程中，黑色的铁在炉温中逐渐 变成红色，这便是黑体理论的最好例子。当黑体受到的热力使它能够放出光谱中 的全部可见光波时，它就变成白色，通常我们所用灯泡内的钨丝就相当于这个黑 体。色温计算法就是根据以上原理，用。K 来表示受热钨丝所放射出光线的色温。 根据这一原理，任何光线的色温是相当于上述黑体散发出同样颜色时所受到的 “温度”。
辐射照度（W/m2 ）和光照度（lux=lm/m2 勒克斯=流明/平方米）之间，可以通 过乘以光视函数来变换。 (瓦/平方米和流明或勒克斯之间的转换)
如：550nm 的光视函数为 0.9949501 则 1w 的辐射通量对应 683.0*0.9949501=679 lm （流明）
其中 683.0 为：在 555nm，人眼的最大可见光视效率处，1W 辐射通量对应光通量 为 683 流明。
倘若需要用日光型胶片在用钨丝灯照明的条件下拍摄时，还可以用 80 滤光镜。 如果当时不用 TTL 曝光表测光的话，须增加 2 级光圈，以弥补光线的损失。而当 用灯光型胶片在日光条件下拍摄时，就需用 85B 滤光镜，需要增加 2／3 级光圈。
现代色度学-第一章光与彩色视觉
现代色度学-第一章光与彩色视觉绪论 Introduction色度学[基本色度学-basic colorimetry] 色度学是研究人类颜色视觉规律、颜色测量的理论和技术的科学。
从十九世纪30年代到80年代结束，色度学建立了光源、颜色测量及条件、标准观察者及察条件、色空间、色差、色貌属性等一整套理论，并得到国际组织广泛采用。
基本色度学这套理论只能描述简单环境下刺激，与色度学最终解决复杂环境下颜色度量问题还有很长的距离。
人眼对颜色感知不仅与视觉细胞接受到颜色本身的刺激有关，而且与周围的颜色、照度、背景等环境有关，不同媒体上的颜色，由于周围环境不同，相同的刺激，人眼的颜色感觉不同。
[先进色度学-advanced colorimetry] 进入90年代，出现了解释各种色貌现象(color appearance phenomena：Simultaneous Contrast, Crispening and Spreading(扩增现象), Bezold-Brucke Hue Shift, Abney Effect, Hunt Effect, Helmholtz-Kohlrausch Effect, Stevens Effect, Helson-Judd Effect, Bartleson-Breneman Equations, Discounting-the-Illuminant)、不同媒体间颜色传递和数字视频、其他工业应用的需求等（Vienna Experts Symposium (1996)、Industrial Demand Uniformity of Practice (like CIELAB) ），对基本色度学提出了扩展要求。
这些现象表明，视场(the visual field)的各个方面对刺激色貌的影响。
色貌模型(color appearance models: CAM)就是要解决特定的照明、背景和观察环境等参数下的CIE色度参数(如三刺激值)进行色貌属性参数(如明度、彩度、色相) 计算或预测的一组数学表达式或数学模型，与基本色度学对应即advanced colorimetry[1]。
色度学原理与CIE标准色度学系统
5.6 色度转换
已知：[X] 的色度坐标：（rX，gX，bX） [Y]的色度坐标： （rY，gY，bY） [Z] 的色度坐标：（rZ，gZ，bZ） 则[X]、[Y]、[Z]在R*、G*、B*中的色向量分别为： [X] = rX [R] + gX [G] + bX [B] [Y] = rY [R] + gY [G] + bY [B] [Z] = rZ [R] + gZ [G] + bZ [B] 对X*、Y*、Z*体系按照不同的规化条件，因此有 {X} = kX [X] = kX rX [R] + kX gX [G] + kX bX [B] {Y} = kY [Y] = kY rY [R] + kY gY [G] + kY bY [B] {Z} = kZ [Z] = kZ rZ [R] + kZ gZ [G] + kZ bZ [B] 其中kX 、kY 、kZ 为确定{X}、{Y}、{Z}单位向量的规化系数。
5.2.2 颜色方程
令 [W] = (1/3)[R] + (1/3)[G] + (1/3)[B] [W]色度坐标：r = 1/3、g = 1/3、b = 1/3 相应 [R]、[G]、[B] 的相对光亮度值： L[R]= 1.0000 、L[G] = 4.5907 、L[B] = 0.0691 ， 从而颜色C*的单位光亮度为 L[C] = r L[R] + g L[G] + b L[B] 若已知颜色C*的光亮度为L，并且测量得颜色C*的r、g、b值，则颜色C*的色量为 C = L / L[C] = L / ( r L[R] + g L[G] + b L[B] )
5.4 色谱图
已知：[X] 的色度坐标：（rX，gX，bX） [Y]的色度坐标： （rY，gY，bY） [Z] 的色度坐标：（rZ，gZ，bZ） 则[X]、[Y]、[Z]在R*、G*、B*中的色向量分别为： [X] = rX [R] + gX [G] + bX [B] [Y] = rY [R] + gY [G] + bY [B] [Z] = rZ [R] + gZ [G] + bZ [B] 对X*、Y*、Z*体系按照不同的规化条件，因此有 {X} = kX [X] = kX rX [R] + kX gX [G] + kX bX [B] {Y} = kY [Y] = kY rY [R] + kY gY [G] + kY bY [B] {Z} = kZ [Z] = kZ rZ [R] + kZ gZ [G] + kZ bZ [B] 其中kX 、kY 、kZ 为确定{X}、{Y}、{Z}单位向量的规化系数。
5.2.2 颜色方程
令 [W] = (1/3)[R] + (1/3)[G] + (1/3)[B] [W]色度坐标：r = 1/3、g = 1/3、b = 1/3 相应 [R]、[G]、[B] 的相对光亮度值： L[R]= 1.0000 、L[G] = 4.5907 、L[B] = 0.0691 ， 从而颜色C*的单位光亮度为 L[C] = r L[R] + g L[G] + b L[B] 若已知颜色C*的光亮度为L，并且测量得颜色C*的r、g、b值，则颜色C*的色量为 C = L / L[C] = L / ( r L[R] + g L[G] + b L[B] )
5.4 色谱图
色度学
颜色视觉基本理论
三、颜色匹配
1、颜色匹配实验
色 度学
颜色视觉基本理论
三、颜色匹配
2．颜色视觉理论
1807年，杨和赫姆霍尔兹根据红、绿、蓝三原色
可以产生各种色调及灰色的颜色混合规律，假设在视网
膜上有三种神经纤维，每种神经纤维的兴奋都引起一种
颜色感觉。光谱的不同部分
红色 纤维
引起三种纤维不同比例的兴
+
+
=
色 度学
颜色视觉基本理论
三、颜色匹配
1、颜色匹配实验
色 度学
颜色视觉基本理论
三、颜色匹配
1、颜色匹配实验
色 度学
颜色视觉基本理论
三、颜色匹配
1、颜色匹配实验
色 度学
颜色视觉基本理论
三、颜色匹配
1、颜色匹配实验
色 度学
颜色视觉基本理论
三、颜色匹配
1、颜色匹配实验
色 度学
种依赖关系，称为视见函数V()
或称光谱光视效率。
视 0.8 见 度 0.6 函 0.4 数
0.2
0.4
0.5 0.6 0.7 m
色 度学
颜色视觉基本理论
一、颜色视觉现象
1. 视见函数
人眼在日间和夜间的视见 函数是不同的，如图表示了在光 亮条件下人眼的日间视觉与微光 条件下夜间视觉的视见函数，， 日间视觉的蜂值波峰在555nm
光谱三刺激值
色 度学
CIE标准色度学系统
一、CIE 1931 标准色度学系统
1、1931 CIE-RGB 系统
特点： r () g() b ()
为实验直测数据，便于色 度学颜色的直接计算
物理意义明确。光谱三刺激值的负值 出现表明用有限的色光光源不能表现 全部的色彩。
三、颜色匹配
1、颜色匹配实验
色 度学
颜色视觉基本理论
三、颜色匹配
2．颜色视觉理论
1807年，杨和赫姆霍尔兹根据红、绿、蓝三原色
可以产生各种色调及灰色的颜色混合规律，假设在视网
膜上有三种神经纤维，每种神经纤维的兴奋都引起一种
颜色感觉。光谱的不同部分
红色 纤维
引起三种纤维不同比例的兴
+
+
=
色 度学
颜色视觉基本理论
三、颜色匹配
1、颜色匹配实验
色 度学
颜色视觉基本理论
三、颜色匹配
1、颜色匹配实验
色 度学
颜色视觉基本理论
三、颜色匹配
1、颜色匹配实验
色 度学
颜色视觉基本理论
三、颜色匹配
1、颜色匹配实验
色 度学
颜色视觉基本理论
三、颜色匹配
1、颜色匹配实验
色 度学
种依赖关系，称为视见函数V()
或称光谱光视效率。
视 0.8 见 度 0.6 函 0.4 数
0.2
0.4
0.5 0.6 0.7 m
色 度学
颜色视觉基本理论
一、颜色视觉现象
1. 视见函数
人眼在日间和夜间的视见 函数是不同的，如图表示了在光 亮条件下人眼的日间视觉与微光 条件下夜间视觉的视见函数，， 日间视觉的蜂值波峰在555nm
光谱三刺激值
色 度学
CIE标准色度学系统
一、CIE 1931 标准色度学系统
1、1931 CIE-RGB 系统
特点： r () g() b ()
为实验直测数据，便于色 度学颜色的直接计算
物理意义明确。光谱三刺激值的负值 出现表明用有限的色光光源不能表现 全部的色彩。
第3-4讲 色度学
第3讲 色度学
色温：色温是光源颜色的一种表示方法。
当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下的颜色相同时，这一黑体的温度称为光源的颜色温度Tc ，简称色温（CT ），用热力学温度表示，单位为K （开尔文）。
显色性：指光源的光照射到物体上所产生的客观效果和对物体真实色彩的显现程度。
非工作区域最小照度20lx
工作区照明1000-2000lx
道路最小亮度?
眩光:视野范围内有亮度极高的物体而导致人眼不舒服或者可见度降低的现象。
失能眩光：因入射光线过强，视网膜无法对焦而散射到其他区域，导致视觉影像对比的降低，同时眼睛为适应强光缩小瞳孔，阻碍其他表面反射光线的感知，造成瞬间环境细节感知能力丧失现象，稍微失能炫光。
例如迎面而来的车灯，直射人眼的探照灯及对面窗户的强烈阳光。
设能眩光的程度视炫光源的亮度及与观者的距离而定。
1）直接眩光——由视野中,特别是在靠近视线方向存在的发光体所产生的眩光
2）干扰眩光——当不在观看物体的方向存在着发光体时，由该发光体引起的眩光
3）反射眩光——由视野的反射所引起的眩光，特别是在靠近视线方向看见反射像所产生的眩光
4）对比眩光——光环境中存在着过大的亮度对比形成的眩光
5 眩光 评测标准 UGR
第4讲 光与人的关系
统一眩光评价指标
一般来说，UGR 数值范围介于10 ~ 30之间，数字越 小代表眩光影响愈低，反之则表示眩光影响越高。
一般办公室UGR(极限眩光指数)19 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=∑2225.0log 8P L L UGR a b
ω。
色度学中文版
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极坐标CIE L*、C*、h
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色彩品质管理
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End
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产品的颜 色通常决
定客户的
购买力
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End
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保持产品的 颜色一致是 产品高品质 的体现, 是赢 得客户的重 要保证
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End
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•合理管理 自己的产 品, 分析 产品, 方 便优化工 艺, 装运 包装自己 的产品
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•提供客户要求的国际标准颜色数据 •提供ISO质量论证所需要的标准文档
•评价客观, 减少目测造成的错判, 漏判, 提高产 品质量
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人眼
杆体细胞 Cornea 感绿锥体细胞 Macula
感红锥体细胞 Lens 感蓝锥体细胞
Fovea
Optic Nerve
Retina
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观察者
• 通过做实验来对人眼对颜色的感觉进行量化。一名观察 者通过一有2度观察域的孔看一白色屏幕，屏幕的一半 被测试光照明，另一半用三原色光混合一起照明，观察 者调节三原色光的能量直到与测试光的颜色匹配，在整 个可见光谱范围内重复此过程。
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视觉观察的情形
光源
物体
观察者
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光
源
• 光源通常发出白光. • 当一束白光通过棱镜后，人们便可看到它是由所 有的可见光波长组成的.
ANSI C78.377-2008中文版
ANSI_NEMA_ANSLGC78.377-2008美国国家标准用於电灯 -固态照明产品的色度指标（翻译者注：本标准的PDF英文原稿文件名为ANSI_NEMA_ANSLG C78 377-2008_web.pdf）ANSI_NEMA_ANSLG C78.377-2008美国国家标准批准于: 2008 年1月9日秘书处: 美国国家标准照明组用於电灯:固态照明产品的色度指标美国国家标准以其覆盖范围和条款蕴涵了对那些受到充分关注事物的一致意见。
它意在作为一个有助于制造业者、消费者、和公众的指南。
不论是否赞成该标准，美国国家标准的存在并不在任何方面来阻止任何人,从制造、销售、购买、到使用某产品、工艺或程序时,不遵照该标准。
建议使用者要留意获得最新的版本。
美国国家标准委员会并不开发标准，而且在任何情况下都不会对任一美国国家标准作出解释。
而且, 没有人会有权利或权威发布以美国国家标准委员会的名义对某一美国国家标准的解释。
注意: 本美国国家标准可能在任何时候被校订或撤回。
美国国家标准委员会的办事程序要求对本标准定期地进行再确认，修订，或撤回。
购买者可以打电话或写信给美国国家标准委员会以获取关於所有标准的最新的资讯。
版权 2008. 美国国家标准照明组第 1 页共17页（翻译者注：此处页码对应于PDF原文，与本文档目录页码不同）一个美国国家标准的批准需要由ANSI（美国国家标准委员会）对下述几方面进行验证：其正当的法律程序，全国范围的大多数人的意见, 以及标准的开发者是否满足审批的其他条件。
美国国家标准以其覆盖范围和条款蕴涵了对那些受到充分关注事物的一致意见。
在ANSI标准复审委员会的裁定过程中，当直接地和本质上达到了实质性的同意，这个一致意见就建立了。
实质性的同意，其含意比简单多数要深得多, 但是不必要求不能存在异议。
一致意见需要对所有的意见和异议加以考虑, 而且要对此做出相应的努力。
不论是否赞成该标准，一个美国国家标准的存在并不在任何方面来阻止任何人, 从制造、销售、购买、到使用某产品、工艺或程序时, 不遵照该标准。
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Hunter L、a、b 颜色空间
L = 100
L=0
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Hunter L、a、b 空间
• 能在视觉上感觉的所有的颜色都可以在L、a、 b 矩形颜色空间上标示出。下面的幻灯片显示 “校车黄色”在Hunter L、a、b 颜色空间的位 置。
产品色泽分类
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可接受的颜色差是什么？
可接受的最大限度
可察觉的最小范围
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可接受的颜色差异是什么？
• 根据应用的不同，可接受的颜色差异不一. 如 下例: – 对汽车的油漆而言允差较小是接近于最小可 察觉颜色差。 – 对膨化食品而言允差较大是用最大可接受的 差异来定义产品的允差。
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Hunter L、a、b 颜色空间
• Hunter L、a、b 颜色空间是一个 基于对立颜色学说 的3-维矩形空间。 – L (明度）轴 - 0 代表黑, 100 代表白。 – a (红-绿)轴 - 正值为红; 负值为绿，0为中性色 。 – b (蓝-黄) 轴 - 正值为黄; 负值为蓝，0为中性色。
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极坐标CIE L*、
色彩品质管理
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产品的颜 色通常决
定客户的
购买力
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保持产品的 颜色一致是 产品高品质 的体现, 是赢 得客户的重 要保证
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z
CIE 2 度观察者(1931) CIE 10 度观察者 (1964)
y x
V A L U E S
D65
CIE Standard Observer
Reflectance
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X = 41.9 Y = 37.7 Z = 8.6
CIE X Tristimulus
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白 +100 +90 +80 绿 +70 +60
黄
+40 +30 +20 +10 红 -10 -20 -30 -40
蓝 -30 -20 -10 +10 +20 +30 +10 0 黑 明度
L= 61.4 a = + 18.1 b = + 32.2
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校车黄色的测量值
X = 41.9 Y = 37.7 Z = 8.6
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色度标尺
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色度
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CIE1931色度图
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色度
• 由于CIE1931色度图上的色空间在视觉上是不均等 的，再加上XYZ值表示物体颜色较难理解，所以其 它的颜色标尺相应地得到发展: – 更容易表述我们怎样感觉颜色 – 简单明白 – 增进色差的表述 – 颜色空间更加线性化
校车黄色的Hunter L、a、b 值
L = 61.4 a = + 18.1 b = + 32.2
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L、a、b 色度空间
• 在现今有两个使用比较广泛的颜色空间 Hunter L、a、b 和 CIE L*、a*、b*. • 在结构上类似，同一颜色在这两个颜色空间中 的数值是不同的。
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颜色公式的计算
Hunter L、a、b
L = 100 (Y/Yn)1/2
CIE L*、a*、b*
L* = 116 (Y/Yn)1/3 - 16 a* = 500 [(X/Xn)1/3 - (Y/Yn)1/3 ]
a = Ka (X/Xn - Y/Yn) (Y/Yn)1/2
一些常见光源
A C D65 F2 钨丝灯 平均日光 中午日光 冷白荧光
U30 U3000荧光
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物体
• 物体改变光，在物体中的着色剂如颜料或染料 能选择性的吸收一些波长的入射光，反射或透 射了其它的。
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光与校车油漆间的相互影响
入射光 镜面反射 漫反射
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视觉观察的情形
光源
物体
观察者
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光
源
• 光源通常发出白光. • 当一束白光通过棱镜后，人们便可看到它是由所 有的可见光波长组成的.
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太阳光光谱
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光 源
• 可见光只是电磁波谱中的一小部分. • 光波长的度量单位为纳米(nm)， 一纳米为米的十亿分之 一. • 可见光谱波长范围近似为400-700nm. • 光在每一波长的相对能量分布建立一能量分布曲线就可 以量化光源的光谱特性.
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CIE 2º 标准色度观察者
T R I S T I M U L U S 2.0
z
V A L U E S
1.5
y x
1.0 0.5 0.0 400 500 600 700 WAVELENGTH [Nanometers]
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观察者
• 1931 2º标准观察者实验的制作是基于当时人 们认为锥体细胞集中在视网膜中央的中心凹内 ，后来认为中心凹外也存在锥体细胞，在1964 年重做此实验得出 1964 10º标准观察者。
L、a、b 颜色空间
• Hunter 和CIE L*、a*、b* 标尺 都是X、 Y、 Z值进 行算术推导出。 • 没有一个标尺在视觉上是均匀的，Hunter L、a、b 在颜色空间的蓝色部分是收缩的，CIE L*、a*、b* 在颜色空间的黄色部分是过度扩张的。目前CIE 推 荐使用CIE L*、a*、b*。
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Hunter L、a、b (1958) 与 CIE L*、a*、b* (1976)
Hunter L,a,b
L = 61.42 a = +18.11 b = +32.23
CIE L*,a*,b*
L* = 67.81 a* = +19.56 b* = +58.16
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对立颜色学说
• 对立颜色学说认为红绿蓝锥体反应在通过视神 经传向大脑的过程中进行重新组合。
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对立颜色理论
颜
蓝色感受器 蓝-黄代码
大
黑 白
绿色 感受器
代 码
色
红色感受器
红-绿代码
脑
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对立颜色学说
• 当下一个幻灯片显示时，注视旗帜中心的白点 一直到屏幕自动转换成白色（大约20秒）。 当注视几分钟后，一白色屏幕出现。
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校车黄色的分光光度曲线
100
% Relative Reflectance
75 50 25 0 400 500 600 700
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Wavelength - [Nanometers]
观察者
• 人眼内的杆体细胞负责夜视觉。 • 锥体细胞负责日光和颜色的感觉。 • 对应于红绿蓝有三种类型的锥体细胞。
b = Kb (Y/Yn - Z/Zn ) (Y/Yn)1/2
b* = 200 [(Y/Yn)1/3 - (Z/Zn)1/3 ]
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极坐标 CIE L*、C*、h
• CIE L*、C*、h 是CIE L*、a*、b*矩形坐标的极坐 标的表述。 • CIE L*、C*、h 数值描述颜色等同于我们表述颜 色的明度，彩度（饱和度）和色相。 • 数值上从CIE L*、a*、b*导出, 它的视觉不均匀性 不比 CIE L*、a*、b*好。 • 它不如L、a、b 标尺容易理解。
CIE x Observer
=
CIE Illuminant D65
x
X = 41.9
Visual Stimulus
CIE y Observer
CIE Y Tristimulus
x
Reflectance
=
x
=
Y = 37.7
CIE z Observer
x
CIE Z Tristimulus
=
Z = 8.6
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•计算染料力份以及调整染料力份后的色差
•染料进厂前的色相分析, 建立厂内质量控制标 准, 严格控制不合格染料的流入
•色牢度评定 •不透光度测试法 •产品色泽分类
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太阳光的光谱能量分布
紫外 可见光谱 红外
300
150
450
550
650
1000
日光
相对 能量 100
50
0 400 500 600 700
波长-纳米 [nm]
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光源与照明体
• 一个光源是一个真实能发光的物体. • 一个照明体为代表不同类型光源的光谱特征 的相对的能量对波长的一个图谱，或一个数 据表格。