CIE色度系统简介

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在1931年国际照明委员会
A.
B. 颜色匹配实验的结果用颜色匹配方程表示:
(C)-匹配颜色单位、(R),(G),(B)-混合色的红、绿、蓝三原色单位
C (C)≡R(R)+G(G)+B(B) ---1-1
R、G、B —代数量,红绿蓝三原色光的刺激值 ≡ —匹配或视觉上相等, C —混合色的总数量 当C =1,方程1-1可表示(C)≡r(R)+g(G)+b(B) 色坐标:r=R/(R+G+B),g=G/(R+G+B),b =B/(R+G+B)
二.眼睛的结构及其视觉特性
颜色视觉理论
由于三色学说和四色学说长期对立 状态, 现代学者提出“阶段学说”: 第一阶段在视网膜内有三种独立的锥体 感色物质(RGB),它们同时有选 择地吸收光谱不同波长的辐射,同时 每一物质又可单独产生黑和白的反应, 在强光作用下产生白的反应,无刺激 时是黑的反应. 第二阶段在兴奋由锥体细胞向视觉中枢 的传导过程中,这三种反应又重新组 合,最后形成三对对立性的神经反映, 红-绿,黄-蓝,白-黑
此图-300多名标准观察者在中央凹视觉(2°~3°视场)的平均光谱灵敏 特性,V(λ)和V’(λ)曲线见图
四. CIE标准色度系统
4.1
(CIE) 规定了两套色度系统,一 是1931CIE-RGB色度系统;另 一种是XYZ色度系统.两种系 统都是建立在人眼的颜色视觉 理论和三色混合实验的基础之 上的. 色光混合匹配实验 待测光色可通过调节三种原 色光的强度来混合形成,当视 场中两部分光色相同时,视场 中的分界线感觉消失,两部 分 合为一视场,待测光色与三原 混和光色达到色匹配. 图-色光混合匹配实验
CIE标准色度系统
4.配视觉实验的结果1931年CIE推荐CIE-RGB系 统. 2.规定 三原色:红700.00nm;绿546.1nm; 蓝435.8nm. 观测条件:采用2度视角观色. 观察者:视觉正常的青年人. 单位:三原色辐射量之比72.0962:1.3791:1.0 时混合得到等能量白色.此时的三刺激值相等, 即R:G:B=1:1:1 图—根据1931年CIE-RGB 标准观察者三刺激值绘出的 色品图
CIE色度系统与色彩
报告人:熊圣剑
一. 光学度和色度学基本术语
光通量:-----单位时间内人眼感受到的物体辐射功率,用Φ 表示 光通量 单位:lm 单位 发光强度:-----光源在包含给定方 向的立体角元d 内传输的光通 发光强度 量dφ与该立体角元之商. 单位:cd 单位 光照度-----单位受照面积所接受的光通量,用E表示 E=dφ/dA 表示. 光照度 表示 单位:LX ,lx=lm·m-2 单位 亮度 -----光源表面面积元在给定方向的发光强度与面积元在垂直 于该方向的平面上的正交投影面积之商,用L表示.L=I/dA· 单位: 单位 nt=cd·m-2 色温-----当某一种光源的色品与某一温度下黑体的色品相同时,黑 色温 体的温度就是光源色温,用TC表示. 色刺激-----进入人眼能引起有彩色或无彩色感觉的可见光辐射 色刺激 色品坐标-----三刺激值之值与它们和之比 色品坐标
4.3 CIE1931-XYZ色度系统
从CIE-RGB色品图中可知,在光谱轨迹上的色品坐标值,在很大范围内出现负值,为避 免色度坐标出现负值,CIE推荐CIE-XYZ色度系统. 建立xyz色度系统的考虑: ①避免三刺激值和色度坐标出现负值,必须另选三个原色. ②XY边应与光谱轨迹540-700nm直线段重合.计算混合色方便.得直线方程: r+0.99g-1=0; (4-1) YZ边与503 nm点相切,光谱轨迹落在三角形内. 得直线方程: 1.45r+0.55g+1=0; (4-2) ③规定(X)(Z)的亮度为0,XZ线为无亮度线. 已知 r+4.5907g+0.0601b=0;r+g+b=1; (4-3) 得 0.9399r+4.5306g+0.0601=0 . 解的 (X):r=1.275,g=-0.2778,b=0.0028 (Y):r=-1.739,g=2.767,b=-0.0279 (z):r=-0.743,g=0.140,b=1.602 在x-y图坐标中 (X):x=1,y=0,z=0 (Y):x=0,y=1,z=0 (z):x=0,y=0,z=1
U=
4x ( −2 x + 12 y + 3)
6y V= ( −2 x + 12 y + 3)
(4---6)
CIE1960-UCS均匀色品图
五. 特征点的意义
(1)E点—等能白光点的坐标点 E点是以三种基色光,以相同的刺激光能量混合而成的。但三者 的光通量并不相等。 E点的CCT=5400K。 (2)A点—CIE规定一种标准白光光源的色度坐标点 这是一种纯钨丝灯,色温值CCT=2856。 (3)B点—CIE规定的一种标准光源坐标点 B点的CCT=4874K,代表直射日光。 (4)C点—CIE确认的一种标准日光光源坐标点(昼光) C点的CCT=6774K。 (5)D点—有时候也标为 D点D光源称为典型日光,或重组日光;CCT=6500K。
④选择标准白E,来确定三刺激值单位。XYZ系统通过相等数量的三原色刺激值 匹配等能白光E来定各原色刺激值单位。等能白点在r-g系统坐标 r=0.333,g=0.333 在x-y图坐标中,x=0.333,y=0.333
4.3 CIE1931-XYZ色度系统
此图是1931年国际明委员会 CIE确认的色度坐标图,故简 称“CIE1931-XYZ色度 坐标图。”
THE END
XYZ系统与RGB系统坐标关系
两组颜色空间色度坐标的相互转换关系为:
X = 2.7689R Y = l.0000R
+ 1.7517G + 4.5907G
+ 1.1302B + 0.0601B
Z = 0 + 0.0565G
+ 5.5943B
(4- --4)
R = 0.4185X
- 0.1587Y
- 0.0828Z
G = -0.0912X + 0.2524Y + 0.0157Z B = 0.0009X - 0.0025Y + 0.1786Z

(4- --5)
4.4 CIE1960-UCS均匀色度系统
U-V色度坐标图 色度坐标图 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:
图-阶段学说模型
眼睛的结构
人的眼睛相当于一个光学仪器,它的内部构造如图:
巩 膜 脉 络 膜 网 膜
角 膜
前 室
虹 彩 水 晶 体 黄 斑 盲 点
视 轴
后 室
图-人眼构成
二.眼睛的结构及其视觉特性
眼睛视觉特性
在人眼的组成中,视网膜是一个十分重要的视觉接收器。同时,它 也是一个复杂的神经中心。眼睛的感光成份分为视网膜中的杆体细胞和 锥体细胞。杆体细胞能感受弱光刺激,但不能分辨颜色;锥体细胞在强 光下灵敏,它还有辨别颜色的功能。人眼只对可见光有视觉,而在可见 光范围内,人眼对不同频率或波长的灵敏度视觉感觉强度不同。眼睛的 灵敏度与波长的依赖函数关系,称为光谱光效率函数。
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