色彩的基本知识总结
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该曲线是由莱特和吉尔德的光谱色匹配实验结果（2°视场）得出的，即是从实验得出的！ 该坐标系的缺陷是：用于标定光谱色的原色出现负值，计算不方便，且不便于理解
2 1931年CIE-XYZ系统 在CIE RGB系统的基础上，改用三个设想的原色X、Y、Z建立的新的色度图。
z()
y() x()
x()
这里规定：
CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值
y() 与明视觉光谱光效率函数一致。
x() y() z() 分别代表匹配各波长等能光谱刺激所需要的红（645.2nm）、绿(526.3nm)、蓝
（444.4nm）三原色的量。
该标准系统适用于2°视场的中央视觉观察条件（视场范围1-4°） 主要是中央窝锥体细胞起作用。
➢ 各种三刺激值XYZ的计算方法 ——以1931年CIE-XYZ系统为例
1 光源颜色三刺激值的计算：
X k S x
Y k S y
Z k S z k
100
k
S y
色品坐标
x
X
X Y Z
y
Y
X Y Z
其中：S 为光源的光谱分布
k 为比例系数
2 反射物体颜色三刺激值的计算：
发光物体发光强度越高，明度越高； 非发光物体反射比（透射比）越高，明度越高。
• 有彩色：指黑白灰以外的颜色。有彩色的表观颜色有三种独立的属性，即明度、色相（色调）、
饱和度（彩度） 明度：指颜色相对明暗的特性。反射比大的颜色明度高，反之明度低。 色调：各种单色光在白色背景下呈现的颜色，就是光谱的色调。 彩度：指彩色的纯洁性。单色光彩度最高，掺入白光成分愈多，彩度愈低。
y
Y
X Y Z
其中：S 为光源的光谱分布
k
100
S y
（）为物体的透射率分布 k 为比例系数
总结：
为了计算光源色或物体色的色度坐标，首先须对光源的光谱功率分布或物 体的光谱反射率因数进行测定，然后计算颜色的三刺激值，最好再由三刺激值 转换为色度坐标。
• 三刺激值XYZ的计算原理
700
X : ()x()d
任意 ()
400 700
Y : () y()d
400
700
Z : ()z()d
400
X k ()x()d
Y k () y()d
k 100/ S()x()d
Z k ()z()d
光源亮度调整为100单位
（为）任意光谱分布
2 光是一种电磁波,具有能量，是由电子经激发跃迁产生的。
可见光是由原子的外层电子受激发而产生的光，是人类眼睛所能观察到的一种辐射。
3 光的颜色是由频率决定的，某一种光的颜色对应着一定的频率。一般的，用真空中的波长表示。 光源的颜色一般是由光源色表(灯光的表观颜色)、显色性来表示。 物体的颜色是由明度、色相、饱和度三者共同决定。
Ｓ(λ)一般采用CIE规定的标准照明体的光谱分布
• 色品图性质
1）色品图中心为等能白点（非彩色点） 2）边缘轨迹上的点代表不同波长的光谱色，饱和 度最高。越接近色品图中心（白点），颜色的饱和 度越低。 3）围绕色品图中心不同的角度，颜色的色调不同 4）连接400nm与700nm光谱坐标点的直线不是光谱 色，称为紫红线 5）从540nm到700nm的光谱轨迹位于x+y=1的直线上
注意：明度、色相、饱和度是颜色的三个特性，光源颜色也可用其表示！
➢ 各种颜色特性 1 光颜色
➢ 各种颜色特性 2 光源颜色
1）光源的色表 在照明应用中，常用色温或相关色温定量描述光源的色表。 一般地：800-900K辐射呈红色，3000K为黄白色，5000K左右呈白色，8000-10000K为淡蓝色。 2）显色性 光源显色的优劣用显色指数定量来评价。
✓ 不同波长的单色光表现为各种色调； ✓ 发光物体（光源）的色调决定于它的光辐
射的光谱组成。 ✓ 非发光物体的色调决定于照明光源的光谱
组成和物体自身的光谱反射（透射）特性。
饱和度（彩度）
✓ 可见光谱的各种单色光是最饱和的彩色； ✓ 物体色的饱和度决定于物体反射（透射）特性——
物体反射光的光谱带越窄，其饱和度越高
X k S()x
Y k S() y
Z k S()z
色品坐标
x
X
X Y Z
y
Y
X Y Z
其中：S 为光源的光谱分布
k
100
S y
（）为物体的反射率分布 k 为比例系数
3 透射物体颜色三刺激值的计算：
X k S()x
Y k S() y
Z k S()z
色品坐标
x
X
X Y Z
x X X Y Z
色坐标与三刺激值的关系：
y
Y
X Y Z
z Z X Y Z
3 1964年CIE补充色度学系统
由观察者在10°视场的实验条件下总结出来的
10o标准观察者
10o标准观察 者
• 相同与不同之处： 两者的光谱轨迹在形状上很相似； 但是相同波长的光谱色在各自光谱轨迹上的位置有较大差异 • 注意 在色度测量与计算中要根据观察视场大小，选择对应的标准色度数据（光谱三刺激值）来代表人眼 的平均颜色视觉特性。
➢ 颜色的定量表示 1 1931年CIE-RGB系统
用700nm、546.1nm和435.8nm作为R、G、B三原色，是因为700nm是可见光谱的红色末端，546.1nm 和435.8nm是两个较为明显的汞亮线谱，三者都比较容易的精确产生出来。
标准色度观察者光谱三刺激值（匹配等能光谱色需要的三原色数量）曲线
光源的色表和显色性都取决于光辐射的光谱组成。但光源可能有相同的色表（同色异谱）， 而显色性有很大差异。
➢ 各种颜色特性
3 颜色分类与属性
可分为无彩色和有彩色两大类：
• 无彩色：黑 灰 白三色。当物体表面的光反射比在80-90%以上时，物体为白色；反射比均在4%以下 时，物体为黑色。
无彩色只有明度特性！
色立体坐标
孟塞尔颜色立体模型
➢ 同色异谱——指颜色相同而光谱组成不同
比如：在黄灯下观察一张黄色纸和一张白色纸的颜色是相同的； 在商场的白炽灯/LED灯具下精心挑选的衣服颜色走到太阳光下有时会发生变化。 这些都是同色异谱现象。
产生同色异谱现象的必要条件： 两个样品的光谱曲线至少有三个交点
两个光谱反射率不同的物体A和B，在日光下颜色相同，在照明光源A下颜色则不同。色彩的基本知识介绍 Nhomakorabea目录
➢ 颜色的物理特性 ➢ 颜色的定量表示 ➢ 相关计算原理
➢ 色彩表现的机理
1 颜色来源于光,从显现方式上可分别光源色和物体色。
• 光源色：光源就是能发光的物理辐射体，如灯、太阳、发光的物面等。 光源辐射的多个单色光对应的辐射能量不同，引起的颜色视觉不同。 • 物体色：当光源作用在物体上，通过物体的吸收、透射，最终由物体反射给观察者，再由观察者作 出视觉反应。
2 1931年CIE-XYZ系统 在CIE RGB系统的基础上，改用三个设想的原色X、Y、Z建立的新的色度图。
z()
y() x()
x()
这里规定：
CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值
y() 与明视觉光谱光效率函数一致。
x() y() z() 分别代表匹配各波长等能光谱刺激所需要的红（645.2nm）、绿(526.3nm)、蓝
（444.4nm）三原色的量。
该标准系统适用于2°视场的中央视觉观察条件（视场范围1-4°） 主要是中央窝锥体细胞起作用。
➢ 各种三刺激值XYZ的计算方法 ——以1931年CIE-XYZ系统为例
1 光源颜色三刺激值的计算：
X k S x
Y k S y
Z k S z k
100
k
S y
色品坐标
x
X
X Y Z
y
Y
X Y Z
其中：S 为光源的光谱分布
k 为比例系数
2 反射物体颜色三刺激值的计算：
发光物体发光强度越高，明度越高； 非发光物体反射比（透射比）越高，明度越高。
• 有彩色：指黑白灰以外的颜色。有彩色的表观颜色有三种独立的属性，即明度、色相（色调）、
饱和度（彩度） 明度：指颜色相对明暗的特性。反射比大的颜色明度高，反之明度低。 色调：各种单色光在白色背景下呈现的颜色，就是光谱的色调。 彩度：指彩色的纯洁性。单色光彩度最高，掺入白光成分愈多，彩度愈低。
y
Y
X Y Z
其中：S 为光源的光谱分布
k
100
S y
（）为物体的透射率分布 k 为比例系数
总结：
为了计算光源色或物体色的色度坐标，首先须对光源的光谱功率分布或物 体的光谱反射率因数进行测定，然后计算颜色的三刺激值，最好再由三刺激值 转换为色度坐标。
• 三刺激值XYZ的计算原理
700
X : ()x()d
任意 ()
400 700
Y : () y()d
400
700
Z : ()z()d
400
X k ()x()d
Y k () y()d
k 100/ S()x()d
Z k ()z()d
光源亮度调整为100单位
（为）任意光谱分布
2 光是一种电磁波,具有能量，是由电子经激发跃迁产生的。
可见光是由原子的外层电子受激发而产生的光，是人类眼睛所能观察到的一种辐射。
3 光的颜色是由频率决定的，某一种光的颜色对应着一定的频率。一般的，用真空中的波长表示。 光源的颜色一般是由光源色表(灯光的表观颜色)、显色性来表示。 物体的颜色是由明度、色相、饱和度三者共同决定。
Ｓ(λ)一般采用CIE规定的标准照明体的光谱分布
• 色品图性质
1）色品图中心为等能白点（非彩色点） 2）边缘轨迹上的点代表不同波长的光谱色，饱和 度最高。越接近色品图中心（白点），颜色的饱和 度越低。 3）围绕色品图中心不同的角度，颜色的色调不同 4）连接400nm与700nm光谱坐标点的直线不是光谱 色，称为紫红线 5）从540nm到700nm的光谱轨迹位于x+y=1的直线上
注意：明度、色相、饱和度是颜色的三个特性，光源颜色也可用其表示！
➢ 各种颜色特性 1 光颜色
➢ 各种颜色特性 2 光源颜色
1）光源的色表 在照明应用中，常用色温或相关色温定量描述光源的色表。 一般地：800-900K辐射呈红色，3000K为黄白色，5000K左右呈白色，8000-10000K为淡蓝色。 2）显色性 光源显色的优劣用显色指数定量来评价。
✓ 不同波长的单色光表现为各种色调； ✓ 发光物体（光源）的色调决定于它的光辐
射的光谱组成。 ✓ 非发光物体的色调决定于照明光源的光谱
组成和物体自身的光谱反射（透射）特性。
饱和度（彩度）
✓ 可见光谱的各种单色光是最饱和的彩色； ✓ 物体色的饱和度决定于物体反射（透射）特性——
物体反射光的光谱带越窄，其饱和度越高
X k S()x
Y k S() y
Z k S()z
色品坐标
x
X
X Y Z
y
Y
X Y Z
其中：S 为光源的光谱分布
k
100
S y
（）为物体的反射率分布 k 为比例系数
3 透射物体颜色三刺激值的计算：
X k S()x
Y k S() y
Z k S()z
色品坐标
x
X
X Y Z
x X X Y Z
色坐标与三刺激值的关系：
y
Y
X Y Z
z Z X Y Z
3 1964年CIE补充色度学系统
由观察者在10°视场的实验条件下总结出来的
10o标准观察者
10o标准观察 者
• 相同与不同之处： 两者的光谱轨迹在形状上很相似； 但是相同波长的光谱色在各自光谱轨迹上的位置有较大差异 • 注意 在色度测量与计算中要根据观察视场大小，选择对应的标准色度数据（光谱三刺激值）来代表人眼 的平均颜色视觉特性。
➢ 颜色的定量表示 1 1931年CIE-RGB系统
用700nm、546.1nm和435.8nm作为R、G、B三原色，是因为700nm是可见光谱的红色末端，546.1nm 和435.8nm是两个较为明显的汞亮线谱，三者都比较容易的精确产生出来。
标准色度观察者光谱三刺激值（匹配等能光谱色需要的三原色数量）曲线
光源的色表和显色性都取决于光辐射的光谱组成。但光源可能有相同的色表（同色异谱）， 而显色性有很大差异。
➢ 各种颜色特性
3 颜色分类与属性
可分为无彩色和有彩色两大类：
• 无彩色：黑 灰 白三色。当物体表面的光反射比在80-90%以上时，物体为白色；反射比均在4%以下 时，物体为黑色。
无彩色只有明度特性！
色立体坐标
孟塞尔颜色立体模型
➢ 同色异谱——指颜色相同而光谱组成不同
比如：在黄灯下观察一张黄色纸和一张白色纸的颜色是相同的； 在商场的白炽灯/LED灯具下精心挑选的衣服颜色走到太阳光下有时会发生变化。 这些都是同色异谱现象。
产生同色异谱现象的必要条件： 两个样品的光谱曲线至少有三个交点
两个光谱反射率不同的物体A和B，在日光下颜色相同，在照明光源A下颜色则不同。色彩的基本知识介绍 Nhomakorabea目录
➢ 颜色的物理特性 ➢ 颜色的定量表示 ➢ 相关计算原理
➢ 色彩表现的机理
1 颜色来源于光,从显现方式上可分别光源色和物体色。
• 光源色：光源就是能发光的物理辐射体，如灯、太阳、发光的物面等。 光源辐射的多个单色光对应的辐射能量不同，引起的颜色视觉不同。 • 物体色：当光源作用在物体上，通过物体的吸收、透射，最终由物体反射给观察者，再由观察者作 出视觉反应。