色度学基本知识剖析
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色度学基础(色温)
Saturation饱和度、纯度
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
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。
LED色度学基本知识
=[Δu’i2+ Δv’i2 + Δw’i2]1/2 计算对某个样品旳显色指数Ri:
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。
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。
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。
LED色度学基本知识
明度
颜色的亮度，即颜色的深 浅程度。
饱和度
颜色的鲜艳程度，即颜色 中掺杂的白色或黑色成分 的多少。
颜色的混合与匹配
颜色混合
通过将不同颜色的光按一定比例混合 ，可以得到新的颜色。
颜色匹配
在工业和商业领域，通过特定的方法 和技术，使产品的颜色与标准颜色相 匹配。
颜色的测量与表示
测量方法
使用色度计或光谱仪等设备，测量物体表面的颜色。
温度影响
LED色度学需要考虑温度 对LED发光性能的影响， 以实现稳定的色彩表现。
寿命与可靠性
LED色度学需要解决LED寿 命和可靠性问题，以确保 长期稳定的色彩表现。
LED色度学的未来发展方向
新材料与新技术的研发
LED色度学将不断探索新的发光材料和发光技术，以提高LED的发 光效率和色彩表现。
智能化控制
高动态范围
高效稳定
LED色彩还原技术具有高效稳定的特 点，能够保证长时间使用的颜色一致 性和稳定性，提高产品的可靠性和耐 用性。
LED色彩还原技术能够实现高动态范 围显示，即同时显示亮部和暗部的细 节，提高图像的层次感和立体感。
05
LED色度学发展前景
LED色度学的技术挑战
色彩准确度
LED色度学需要高精度的 色彩控制技术，以确保色 彩的准确性和稳定性。
LED色度学的重要性
LED色度学是LED照明技术的重要组 成部分，对于LED照明产品的性能和 质量具有重要影响。
LED色度学的深入研究有助于提高LED 照明产品的性能和稳定性，推动LED 照明技术的进步和应用。
LED色度学的应用领域
LED色度学的应用领域广泛，包括室内照明、室外照明、显示器、汽车照明等。
第2章_基本色度学及相关知识
标准照明体D代表了各种时相日光的相对光
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
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
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。
光度学,色度学基础知识
光度学基本知识
即得
I cosα I ' cosα ' + 2 R R '2 4 I = 60cd , cosα = ; I ' = 48cd 6 12 cosα ' = 122 + 62 − 42 E=
(
R = 6, R' = 122 + 62 − 42
(
)
)
最后得
60 × 4 48 × 12 E= + = 1.385lx 3 3 6 164
其中 :[C]——某一特定颜色 , 即被匹配的颜色 ; [R]、[G] 、[B]——红、绿、蓝三原色 ; r 、 g 、 b ——红、绿、蓝二原色的比例系数 , 以表示相对刺激量 ; ≡——表示匹配关系 , 即在视觉上颜色相同 , 而不是指能量或光谱成分相同
三原色系数相加等于 1, 即 r+g+b=1
饱和度= 单色光流明数/（单色光流明数+白光流明数）
明度 用它来标志颜色的明亮程度。用颜色的总流明数表示。 色调和饱和度合称色品，是颜色的色度学特征；亮度是颜色的光度学 特征。色调、饱和度和明度这三个感觉量一起决定了颜色的特征。
色度学基本知识
四、表色系统
表色系统可分为两大类。一类是以彩色的三个特性为依据 , 即按色 调、明度和饱和度来分类 ; 另一类是以三原色说为依据 , 即任一给定 的颜色可以用三种原色按一定比例混合而成。在此 , 简单介绍一下后 一类表色系统——三色分类系统。该系统是以进行光的等色实验结果 为依据、由三刺激表示的体系。用的最广泛的是 CIE 表色系统。 视觉器官对剌激具有特殊的综合能力 , 即无论受单一波长的单色光刺 激还是受一束包含各种波长的复合光剌激 , 眼睛都只产生一种颜色感 受。研究证明 , 光谱的全部颜色可用红、绿、蓝三种光谱波长的光按 不同比例混合而成。用不同比例的上述三种原色相加混合成一种颜 色 , 用颜色方程可表达为 [C]≡r[R]+g[G]+b[B]
色度学的基本知识
视觉原理
进入眼睛的光线通过瞳孔后到达水晶体凸透镜﹐在周围睫状肌 的作用下﹐透镜可以适当地调节它的形状﹐使一定远近范围内(约 从无穷远到15cm)的物体都能分别成像于视网膜上﹐两种感光细 胞把像的讯号经过视神经通道传送到大脑。 水晶体是折射率不均匀的物体﹐其外层折射率为1.38﹐内层 折射率接近1.41﹐水晶体的焦距可以靠其表面曲率的变化来改变。 随着物体离眼睛距离的不同﹐水晶体焦距作相应的变化﹐因而 在视网膜上可以得到物体清晰的像﹐这个过程称为调焦。 正常的眼睛处于没有调节的自然放松状态时﹐无穷远物体正好 成像在视网膜上﹐即眼睛的像放焦点正好与视网膜重合﹐所以眼睛 观察远处物体不容易疲劳﹐故目视仪器的调节应使像成于无限远处。 观察近距物体时﹐水晶体周围的睫状肌向内收缩﹐使水晶体曲 率半径变小﹐这时眼睛的焦距缩短﹐像方焦点由网膜上向前移动﹐ 使有限距离处的物体成像在视网膜上。
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 CEL-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)以及斯伯林斯卡娅 (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”。
色度学基础(色温)
该三个假想色在CIE-RGB系统中的色度坐标分别为:
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
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
色度学常识培训1
色度学常识及混光原理
本讲座针对LED显示屏的制造及维修的管理者和初级电子技术人员
目录
➢ 光学基本概念 ➢ 光学基本单位 ➢ 色坐标与波长 ➢ 三基色与混光原理 ➢ 色度学名词解释—色温 ➢ 色度学名词解释—白平衡 ➢ 色度学名词解释—色域 ➢ 色度学名词解释—色准 ➢ 色度学名词解释—伽马矫正
➢ LED的发光特性 ➢ PWM调光
➢ 色域范围越大，能够显示的颜色就越丰富，通 常是能够显示出更加鲜艳的颜色
➢ 色域范围受限于显示三原色的色坐标 ➢ LED的色域范围远高于传统显示产品，和NTSC
的标准色域范围接近吻合 ➢ 由于视频源的限制，实际显示视频时并不是色
域越大越好，如果以真实还原作为标准的话， 最好是和视频源的色域保持一致
➢ 注意事项： ➢ 伽玛参数必须与原始数据匹配 ➢ RGB各自的伽玛矫正曲线应当重合
LED的发光特性
➢ 色域范围大 ➢ 动态范围大 ➢ 受温度影响大，不同颜色影响程度不同 ➢ 个体差异大，包括亮度、波长、起始电流等
PWM调光
LED调光方式一般有两种：模拟电流调光和 PWM调光
采用PWM控制的优势： LED灯珠的波长不会因为电流变化而改变，所 以颜色会更加稳定； 数字控制技术更容易，精度更高；
色度学名词解释—色准/色差
色差是表示颜色差别的大小，除了色坐标，还包括明 度。它是在Lab色彩空间中通过距离计算得出的，计 为∆E。一般∆E<1的话，人眼就难以分辨出区别了。 普通电视及显示器产品平均∆E一般小于3。
色度学名词解释—伽玛矫正
➢ 人眼能够感觉到的亮度范围大约为0.001~1百万尼特 ➢ 在同一个场景中人眼能分辨的亮度比大约是1000:1 ➢ 伽玛矫正起初是为了解决CRT显示器的匹配问题 ➢ 后来该技术顺带解决了宽动态数据的存储问题 ➢ 伽玛矫正系数通常为2.2~2.6，传统CRT显示器采用2.2
本讲座针对LED显示屏的制造及维修的管理者和初级电子技术人员
目录
➢ 光学基本概念 ➢ 光学基本单位 ➢ 色坐标与波长 ➢ 三基色与混光原理 ➢ 色度学名词解释—色温 ➢ 色度学名词解释—白平衡 ➢ 色度学名词解释—色域 ➢ 色度学名词解释—色准 ➢ 色度学名词解释—伽马矫正
➢ LED的发光特性 ➢ PWM调光
➢ 色域范围越大，能够显示的颜色就越丰富，通 常是能够显示出更加鲜艳的颜色
➢ 色域范围受限于显示三原色的色坐标 ➢ LED的色域范围远高于传统显示产品，和NTSC
的标准色域范围接近吻合 ➢ 由于视频源的限制，实际显示视频时并不是色
域越大越好，如果以真实还原作为标准的话， 最好是和视频源的色域保持一致
➢ 注意事项： ➢ 伽玛参数必须与原始数据匹配 ➢ RGB各自的伽玛矫正曲线应当重合
LED的发光特性
➢ 色域范围大 ➢ 动态范围大 ➢ 受温度影响大，不同颜色影响程度不同 ➢ 个体差异大，包括亮度、波长、起始电流等
PWM调光
LED调光方式一般有两种：模拟电流调光和 PWM调光
采用PWM控制的优势： LED灯珠的波长不会因为电流变化而改变，所 以颜色会更加稳定； 数字控制技术更容易，精度更高；
色度学名词解释—色准/色差
色差是表示颜色差别的大小，除了色坐标，还包括明 度。它是在Lab色彩空间中通过距离计算得出的，计 为∆E。一般∆E<1的话，人眼就难以分辨出区别了。 普通电视及显示器产品平均∆E一般小于3。
色度学名词解释—伽玛矫正
➢ 人眼能够感觉到的亮度范围大约为0.001~1百万尼特 ➢ 在同一个场景中人眼能分辨的亮度比大约是1000:1 ➢ 伽玛矫正起初是为了解决CRT显示器的匹配问题 ➢ 后来该技术顺带解决了宽动态数据的存储问题 ➢ 伽玛矫正系数通常为2.2~2.6，传统CRT显示器采用2.2
色度学基础知识介绍
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CIE 1976 UCS 色度图
` `
1976年制定
UCS－－Uniform Chromaticity Scale 均匀色度图 u’=4X/(X+15Y+3Z) ` v’=9Y/(X+15Y+3Z)
1976 UCS色度图与1931 Yxy 色度图转换关系
u’ =
4X = X + 15Y + 3Z
430
480
530
580
630
680
730
780
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我公司使用色度测试仪器及其测试项目
我公司使用色度测试仪器
色彩辉度计： 1～12,000,000cd/m2 辉度精度：±2％(5cd/m2以上) ±4％(1～5cd/m2) 色度精度：±0.03 分光放射计 0.1～300,000cd/m2 辉度精度：±2％(1cd/m2以上) ±3％(0.1～1cd/m2) 色度精度：±0.005
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Vgh, Vgl Margin
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THANKS
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色度学基础知识介绍
大纲
►►►►人眼结构和视觉原理 ►►►►CIE1931 Yxy / 1976 UCS色度图 ►►►►色温、相关色温 ►►►►混色原理 ►►►►色度测量方法 ►►►►我公司色度测量和修改实例
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人眼结构和视觉原理
色彩是一种视觉感受，客 观世界通过人的视觉器官 形成信息，使人们产生对 它的认识。
色料减色法
Y\M\C W+M=R M+C=B Y+C=G Y+M+C=W 色料混合，减去原色光，光能量 减小 亮度减小 色料搀合 透明色层叠合 补色料相加，越加越暗 彩色绘画、摄影、印染、染色
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。
3色度学基础知识及数码影像概述Ver3.0
3色度学基础知识及数码影像概述Ver3.0色度学,与影响相关数码影像的色彩表示—色彩模型和色域色度学,与影响相关内容提要光和颜色光和色的本质–可见光谱、色温、主波长、色纯度、光强度颜色和颜色模型概述与设备无关和与设备相关的颜色模型三基色理论和基于该理论的颜色模型 CIE色度图三种最常用的色彩模型– RGB色彩模型、 CMYK色彩模型、 Lab色彩模型色域和溢色灰度系数色度学,与影响相关光和颜色白光是一种复色光，由各种色光混合而成发光体、透明物体和不透明物体的颜色–发光体发出的色光的颜色就是我们感受到的颜色。
–透明物体吸收或反射掉白光当中的一部分色光，剩余的色光从中穿透出来，便是我们感受到的颜色。
–不透明物体吸收掉白色光当中的一部分色光，剩余的色光从中反射出来，便是我们感受到的颜色。
色度学,与影响相关光和色的本质可见光谱–光是原子中运动的电子所辐射出来的电磁波–我们只能看到电磁波谱中的一小部分。
这一小部分通常称为可见光谱。
可见光谱中，波长越长的色光，颜色越偏红；波长越短的色光，眼色越偏蓝连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱只含有一些不连续的亮线的光谱叫做明线光谱色度学,与影响相关光和色的本质色温–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，此时黑体的温度就称此光源的色温。
低色温光源的能量分布中，红辐射相对说要多些，通常称为“暖光” 高色温光源的能量分布中，蓝辐射的比例增加，通常称为“冷光”三个色度学名词–主波长我们所看到的色光的波长，对应于感知意义上的“色调” –色纯度即色彩的饱和度，是纯色光与白色光的比例，纯色光色纯度为100% –光强度一束光量的多少，对应于明度或者辉度色度学,与影响相关颜色和颜色模型颜色模型用数学的方式描述我们看到和处理的颜色。
–不同的颜色模型分别表示用于描述颜色和对颜色进行分类的不同方法。
–所有颜色模型使用数值表示可见色谱。
–颜色模型确定各值之间的关系，色彩空间将这些值的绝对含义定义为颜色。
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(2)在不同的环境亮度下,同样的亮度,给 人的主观亮度感觉却完全不同。
(3)当人眼适应于不同的平均亮度后,可 分辨的亮度范围也不相的亮度，人眼不能觉察出
的亮度差别，在重现景物时可不予精确
复制，只保持重现图像的对比度，就会
有十分逼真的感觉。
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3. 色温和标准光源 (1)色温的概念 色温是以绝对黑体的加热温度来定义的。
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绝对黑体:既不反射也不透射完全吸收入 射光的物体,但是当它加温时，将以电磁 波的方式向外辐射能量，其辐射波谱仅 由温度决定。随着温度增加，辐射能量 将增大，其功率谱向短波方向移动，
当绝对黑体在某一特定的温度下，所辐 射的光谱与某光源的光谱具有相同特性 时，则绝对黑体的这一特定温度就定义 为该光源的色温，以K表示。
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5人眼对彩色感觉具有空间和时间混色特性 人眼彩色感觉具有空间混色特性,是指当
人眼对彼此间隔很近的不同色光的小单元组， 在适当距离外观看时，不能区分出各个光点 的彩色，感觉到的是它们的混合色。彩色显 像管的荧光屏即是基于人眼的空间混色特性 而制成的。
人眼彩色感觉具有时间混色特性，是指 当在同一个位置轮流投射两种或两种以上的 彩色光，其轮换速度足够高，人眼感觉到的 是它们混合后的彩色感觉 。
1.3 彩色的基本概念
彩色电视是根据人眼的视觉生理特性,利 用电信号的方式，来实现彩色景象的分 解、变换、传送和再现的过程。
彩色电视的基本理论是建立在色度学与 视觉生理学基础上的。
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1.3 彩色的基本概念
1.3.1 彩色和光密不可分 1.可见光的特性 光学理论告诉我们,光是一种以电磁波
形式存在的物质,人眼可以看见的光叫可 见光,它是波长范围为380nm到780nm之 间的电磁波,
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图1―22 电磁波波谱及可见光光谱
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从电视角度看,可见光有如下特性:
(1)可见光的波长范围有限,它只占整个电 磁波波谱中极小的一部分。
(2)不同波长的光呈现出的颜色各不相同, 随着波长由长到短,呈现的颜色依次为:红、 橙、黄、绿、青、蓝、紫,见图。
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4人眼彩色细节的分辨力 人眼对彩色细节的分辨力比对黑白细节
的分辨力低的多。统计结果表明,人眼的彩 色分辨角比黑白分辨角大3～5倍。因此，在 彩色电视系统传输彩色电视信号时，须用较 宽的信号带宽（0～6）MHz传送亮度信息， 而可用窄带宽（0～1.3）MHz或（0～1.5） MHz传送色度信息 。
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图1―24 标准白光源的光谱
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1.3.2 视觉特性 1. 相对视敏曲线
在可见光范围内, 1. 同一波长的光，强度不同，人眼的亮度感觉不
同， 2. 相同强度，不同波长的光，人眼的亮度感觉不
同
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图1―25 相对视敏曲线
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为照明，被照物体所呈现的颜色更接近于日光下的 真实颜色，它可以由彩色显像管的三种荧光粉发出 的光适当混配而成。是PAL制的标准白光源 E光源:是一种理想的等能量的白光源，色温5500K 。 E白是等能白光源，即当可见光谱范围内所有波长的光 具有相等辐射功率时形成的一种白光，在自然界中 不存在，是用于彩色电视计算的一种假想光源，简 化色度学中的计算。
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根据人眼的彩色视觉特性,在彩色复现过 程中，并不要求恢复原来景物辐射（反 射或透射）光的光谱成份，重要的是获 得与景物相同的彩色感觉。
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1.3.3 彩色三要素和三基色原理
1.彩色三要素
对于彩色光通常可由亮度、色调和色饱
和度三个物理量来描述,这三个量常被称 为彩色三要素。
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图1―23 太阳光的棱镜分解
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2. 物体的颜色
物体的颜色有两种来源:
一是：发光物体所呈现的颜色,
另一种是物体反射或透视的彩色光，物体所 呈现的颜色与照射它的光源有关。
不能从看到的颜色来判断光谱的分布，因为
一定的光谱表现为一定的颜色，但同一种
颜色可以由不同的光谱分布而获得。
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2. 人眼的亮度感觉
亮度感觉,即包括人眼所能感觉到的 最大亮度与最小亮度的差别及在不 同环境亮度下对同一亮度所产生的 主观亮度感觉。
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结论: (1)人眼可以感觉到的亮度范围虽然相当
宽,但当眼睛适应于某一平均亮度后,能分 辨的亮度范围就比以主观感觉“亮”与 “暗”为界的范围缩小了。
(3)只含有单一波长的光称为单色光;包 含有两种或两种以上波长的光称为复合 光,复合光作用于人眼,呈现混合色。
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(4)太阳发出的白光中包含了所有的可见 光,若把太阳辐射的一束光投射到棱镜上, 太阳光会经过棱镜分解成一组按红、橙、 黄、绿、青、蓝、紫顺序排列的连续光 谱。
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3. 人的彩色感觉
锥状细胞又分为三类,分别称为红敏、绿 敏和蓝敏。如果某束光线只能引起某一 种光敏细胞兴奋,而另外两种光敏细胞仅 受到很微弱刺激,我们感觉到的便是某一 种色光。
总体上,人眼大体能分辨出200多种不同 的色调。通过实验，统计上人眼一般能 分辨出15～20级的饱和度变化
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(1)色温的概念 色温是以绝对黑体的加热温度来定义的。 各标准白光源的特点如下: A光源:相当于2800K钨丝灯所发的光。是一种能实现
的基准光源
B光源:相当于中午直射的太阳光,色温4800K。 C光源:相当于白天的自然光，色温6800K。 D光源:相当于白天平均照明光，色温6500K，用它作
亮度:表征彩色光对人眼刺激程度的强弱,
单位是nit。它与色光的能量及波长的长短
有
关
。
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彩色三要素
色调:表征彩色之间色相的差异,如通常所 指的红色、绿色、橘红色等表述。不同 波长感觉出不同色调，故色调用波长表 示。
色饱和度：表征彩色的浓淡或深浅程度， 用百分数表示。纯谱色光的饱和度为100 ％，纯净白光或不同亮度的灰色、黑色 等（无彩色）饱和度为0％