色彩学第五章CIE色度系统

2.1颜色匹配
2.1.1颜色匹配实验
把两种颜色调节到视觉上相同或相等 的过程叫作颜色匹配。
颜 色 匹 配 实 验
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White Screen
2° Mapping the
Red
human
Green response
Blue
2° Observer
2°
Test Lamp!
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2°视场下用上述选定三原色匹配等能 光谱色的R、G、B三刺激值，用 r, g, b 来表示。光谱三刺激值曲线如图。这一 组函数叫做“CIE1931-RGB系统标准色 度观察者光谱三刺激值”，简称 “CIE1931-RGB系统标准色度观察者”。 以此来代表人眼2°视场的平均颜色视觉
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CIE1931-RGB系统标准色度观察 者光谱三刺激值曲线
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2.2.2CIE1931标准色度系统
1931年CIE在RGB系统的基础上，改用三个 假想的原色X、Y、Z建立了一个新的色度系统。 将RGB系统光谱三刺激值进行转换后，变为以X、 Y、Z三原色匹配等能光谱的三刺激值，定名为 “CIE1931标准色度观察者光谱刺激值”，简称 为“CIE1931标准色度观察者”，记作x (λ) ，y (λ) ，z (λ) 。这一系统叫做“CIE1931标准色度 系统”或“CIE1931-XYZ”系统。
辐通量与光通量的关系式为：
明视觉： VKm3788 00eVd
暗视觉： V Km3788 00eVd
式中V(λ)为明视觉光谱光视效率；V′(λ)为暗视觉光谱光视 效率；Фv,Фv′为光通量，单位是流明(lm)；Фe(λ)是以波 长为自变量的辐通量，单位是瓦(W)；Km=683流明/瓦 (lm/w)；Km′=1755流明/瓦(lm/w)。
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z(λ) 1.5
三 1.0 刺 激 值 0.5
x(λ) y(λ)
400 500
600
700
λ(nm)
CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值曲线图
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光谱光视效率
能量相同而波长不同的光，对人眼所引起的亮 度感觉是不同的。眼睛的灵敏度与波长的依赖关系， 称为光谱光视效率(或称视见函数)。由于人眼有明 视觉和暗视觉两种视觉功能，光谱光视效率也分明、 暗两种。
CIE(国际照明委员会)分别于1924年和1951年 根据不同科学家的实验结果规定了明视觉光谱光视 效率V(λ)和暗视觉光谱光视效率Vˊ(λ)。
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CIE明视觉和暗视觉光谱光视效率是光度学计算的重 要依据。CIE推荐采用明视觉和暗视觉光谱光视效率V(λ) 和Vˊ(λ)作为标准光度观察者，代表人眼的平均(光)视觉特 性。按照CIE标准光度观察者来评价的辐通量Φe即为光通 量Фv。
CIE标准色度系统
物体颜色是光刺激人的视觉器官产生的反 应，要将观察者的颜色感觉数字化，国际照明 委员会(CIE)规定了一套标准色度系统，称为CIE 标准色度系统，这一系统是近代色度学的基本 组成部分，是色度计算的基础，也是彩色复制 的理论基础之一。
CIE标准色度学系统是一种混色系统，是以 颜色匹配实验为出发点建立起来的。用组成每 种2颜020/7色/21 的三原色数量来定量表达颜色。
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二、光谱三刺激值
匹配等能光谱色的三原色数量。用 符号ｒ，ｇ，ｂ 表示。
三、色度坐标和色度图
三原色各自在R+G+B总量中的相对 比例叫做色度坐标，用符号r，g，b来 表示。
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色度坐标与三刺激值的关系如下：
r=R/(R+G+B) g=G/(R+G+B) b=B/(R+G+B)=1-r-g 以色度坐标r，g表示的 平面图称为色度图。
2.2.1 CIE1931-RGB系统
１、选择三原色： 700nm(R)、546.1nm(G)、 ２、43确5.定8n三m原(B色) 单位：
将相加匹配出等能白光(E光源)时三原色 各自的数量定为三原色的单位。即从色彩角度， 三原色等量（R=G=B=1)混合得到白光。
白光色度 2020/7/21
颜色视觉特性
2°
Masking Baidu Nhomakorabeacreeen
2.1.2三刺激值和色度图
一、三刺激值
在颜色匹配中，用于颜色混合以产生任意颜 色的三种颜色叫做三原色 。通常加色混色中使用 红、绿、蓝三种颜色光为三原色是为了得到最多 的混合色。
颜色匹配实验中，当与待测色达到色匹配时所 需要的三原色的数量，称为三刺激值，记作R、G、 B。一种颜色与一组R、G、B值相对应，R、G、B 值相同的颜色，颜色感觉(外貌)必定相同。
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2.2 CIE标准色度系统
现代色度学采用CIE所规定的一系列颜色测 量原理、条件、数据和计算方法，称为CIE标准 色度系统。这一色度系统以两组基本颜色视觉 实验数据为基础：
•CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值 1°-4°视场
•CIE1964补充标准色度观察者光谱三刺激值 大于4°视场 2020/7/21
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0.8
0.8
色度图可用来表示所有颜色的色度特性。色度图中心 为白点（非彩色点），光谱轨迹上的点代表不同波长的光 谱色，是饱和度最高的颜色，越接近色度图中心（白点）， 颜色的饱和度越低。围绕色度图中心不同的角度，颜色的 色调不同。 2020/7/21
颜色光谱由来
CIE1931标准色度观察者的数据适用于2°视场的 中央视觉观察条件(视场范围1°-4°)，以此代表人 的平202均0/7/2颜1 色视觉特性。
0.4
三 刺 0.2 激 值
r(λ) b(λ)
g(λ)
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λ(nm)
光谱三刺激值与光谱色色度坐标的关系式
r r r g b
g g r g b
b
b r g b
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光谱轨迹：
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注意：出现了负的三刺激值与色度坐标值
加入待匹配色一侧视场的原色数量为负值。
CIE1931-RGB系统的光谱三刺激值r, g, b 是由实验获得的，本来可以用于色度计算， 但由于光谱三刺激值与色度坐标都出现了负 值，计算起来不方便，又不易理解，因此， 1931年CIE讨论推荐了一个新的国际通用色 度系统—CIE1931-XYZ系统。