第1~3章光和光度量、光和視覺、顏色

照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術課程性質與教學安排課程性質：在本科課程體系中的位置核心工程應用領域專業(yè)選修課室內(nèi)外場所的照明及配電設計1）照明設計2）光環(huán)境設計3）室內(nèi)設計教學安排1~12周課堂教學，17~18周課程設計課程性質與教學安排教學目標了解光的基本概念、顏色的基本特性；掌握電光源的種類、性能指標、工作原理；掌握照度計算方法；掌握照明電氣設計，為畢業(yè)設計打好基礎。照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術課程性質與教學安排考核辦法：考查。試卷成績占70％平時成績占30％（以考勤為依據(jù)）教材：電氣照明（第四版），俞麗華，同濟大學出版社參考書：

GB50034-2013建筑照明設計標準JGJ16-2008民用建筑電氣設計規(guī)范教材與參考書前言照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明人工照明天然照明天然光源生物光太陽光電氣照明所謂照明，就是合理運用光線以達到滿意的視覺效果，它歸根結底是一種光線的應用技術，是光的控制與分配技術。功能照明藝術照明

電氣照明包含了建筑學、光學、電學、生理學、心理學、美學、控制科學等多種學科的知識。電氣照明的功能

1、滿足視覺要求為人們工作、學習、生活提供良好的視覺條件。

2、豐富空間內(nèi)容在現(xiàn)代照明設計中，利用人工光的揚抑、隱現(xiàn)、虛實、動靜以及控制投光角的范圍，以建立光的構圖、秩序、節(jié)奏等手法，可以大大渲染空間的變換效果，改善空間比例，限定空間領域，強調(diào)趣味中心，增加空間層次，明確空間導向。3、裝飾空間藝術人工光的裝飾效用可以通過燈具自身的造型、質感以及燈具的排列組合對空間起著點綴或強化藝術效果的作用。4、渲染空間氣氛燈具的造型和燈光色彩，用以渲染空間氣氛，能夠收到明顯的效果。第一章光和光度量§1-1光的基本概念在照明工程中，光是指輻射能的一部分，即能產(chǎn)生視覺的輻射能。一、光的本質

從物理學的觀點，光是電磁波譜的一部分，波長范圍在380~780nm之間，這個范圍在視覺上可能稍有些差異。

目前科學家們用兩種理論來闡述光的本質．這就是“電磁波理論”和“量子理論”，電磁波理論認為發(fā)光體以輻射能的形式發(fā)射光，而輻射能又以電磁波形式向外傳輸，電磁波作用在人眼上就產(chǎn)生光的感覺。光在空間的運動可以用電磁波理論圓滿地加以解釋。

光對物體（例如對阻擋層光電池、光度計）的效應可用量子論圓滿地加以解釋。

量子論認為發(fā)光體以分立的（光子）“波束”形式發(fā)射輻射能，這些波束沿直線發(fā)射出來作用在人眼上而產(chǎn)生光的感覺。

輻射能以波長或頻率順序排列的圖形稱為輻射能波譜或電磁能波譜?？梢杂盟鼇肀砻鞲鞣N不同輻射能波長范圍之間的關系。可見光譜輻射能的波長在380~780nm之間。

在1666年，牛頓使一束自然光線通過棱鏡，從而發(fā)現(xiàn)光束中包含組成彩虹的全部顏色。可見光譜的顏色實際上是連續(xù)光譜混合而成的。下圖表示光的顏色與相應的波段，波長從380nm向780nm增加時，光的顏色從紫色開始，按藍、綠、黃、橙、紅的順序逐漸變化?？梢姽庾V

紫外線波譜的波長在100~380nm之間，紫外線是人眼看不見的。太陽是近紫外線發(fā)射源。人造發(fā)射源可以產(chǎn)生整個紫外線波譜。紫外線有三種效應。

紅外線波譜的波長在780nm~1mm之間，紅外線也是人眼看不見的，太陽是天然的紅外線發(fā)射源。

紫外線、紅外線兩個波段的輻射能與可見光一樣，可用平面鏡、透鏡或棱鏡等光學元件進行反射、成像或色散，故通常把紫外線、可見光、紅外線統(tǒng)稱為光輻射。

所有形式的輻射能在真空中傳播時速度均相同，每秒為999793公里（接近每秒為30萬公里）。當輻射能通過介質時它的波長和速度將隨介質而改變，但頻率是由產(chǎn)生電磁波的輻射源決定的，它不隨所通過的介質而變。通過下式，可確定輻射能的速度，同時亦可表明頻率和波長的關系。式中：V—在介質中波長的速度，m/s；n—介質的折射率；—在真空中的波長，m；——頻率，HZ。二、光譜光視效率

光譜光視效率用來評價人眼對不同波長的靈敏度。不同波長的光在人眼中產(chǎn)生光感覺的靈敏度不同。人眼對波長為555nm的黃綠光感受效率最高，對其他波長的光感受效率比較低。故稱555nm為峰值波長；用來度量輻射能所引起的視覺能力的量叫光譜光視效能，Km=683lm/W。其他任意波長的光譜光效能K（λ）與Km之比稱為光譜光視效率。用V（λ）表示，它隨波長而變化，即，上式中：K（λ）—給定波長λ時的光譜光視效能。Km—峰值波長λm時的光譜光視效能。V（λ）—給定波長λ時的光譜光視效能。§1-2常用的光度量一、光通量[指單位時間內(nèi)光輻射能量的大小，光通量的單位為：流明（lm）]

光通量一般就視覺而言，即輻射體發(fā)出的輻射通量按V（λ）曲線的效率被人眼所接受，若輻射體的光譜輻射通量為Φe.λ，其光通量Φ的表達式為：式中：Km—最大光譜光效能，683lm/w（λ=555nm）；V（λ）——明視覺的光譜光效率；

Фe.λ——光譜輻射通量，即在給定波長為λ

的附近無限小范圍內(nèi)，單位時間內(nèi)發(fā)出輻射能量的平均值。單位為w／nm。輻射通量也稱輻射功率。

——光通量，lm。例1：某白熾燈的光譜能量分布如表所示，求該燈的光通量。35.031.027.021.516.110.56.02.5750700650600550500450400解：列表計算如下：0.210x10-30.000120.0350750800.98x10-30.9950.01615506.355x10-30.00410.0310700169.58x10-30.3230.0105500144.45x10-30.1070.02706500.228x10-30.0380.0060450678.33x10-30.6310.02156000.050x10-30.00040.0025400由上表求得：故光通量：

二、發(fā)光強度[光強，光強單位為：坎德拉（cd）]

由于輻射發(fā)光體在空間發(fā)出的光通量不均勻，大小也不相等，故為了表示輻射體在不同方向上光通量的分布特性，需引入光通量的角（空間的）密度概念。如圖S為點狀發(fā)光體，它向各個方向輻射通光通量，若在某方向上取微小立體角dω，在此立體角內(nèi)發(fā)出的通量為dф，則兩者的比值即為該方向上的光強I。單位立體角

照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術例2：100W普通白熾燈輸出的光通量為1250lm，假設光源向四周是均勻發(fā)射其光通量的，求光源某方向上的光強。解：裸光源（40w）配燈具光源（40W）平均光強為28cd平均光強為70~80cd如配鏡面反射罩，光強可達數(shù)百cd

照度是用來表示被照面上光的強弱，以被照場所光通的面積密度來表示．取微小面積dA，入射的光通為dφ，則照度E為：

三、照度[單位：勒克司（lx）]

對于任意大小的表面積A，若入射光通量為Ф，則在表面積A上的平均照度E為：

被照物體表面照度值（lx）被照物體表面照度值（lx）晴朗滿月夜0.2白天采光良好的室內(nèi)100～500中午太陽直射100000晴天室外太陽散射1000照度的單位為勒克斯（lx）。1lx即表示在1m2的面積上均勻分布1lm的光通量的照度值。或者是一個光強為1cd的均勻發(fā)光的點光源，以它為中心，在半徑為1m的球表面上，各點所形成的照度值。常見照度例3：100W普通白熾燈輸出的光通量為1250lm，假設光源向四周是均勻發(fā)射其光通量的，求燈下2m處的照度值。解：照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術例4：有一個向四周均勻發(fā)光的點光源，發(fā)光強度為10cd。如果以這個點光源為球心，以1m為半徑作一球面，問：

（1）在球面上多大的面積范圍內(nèi)所通過的光通量為1lm？

（2）整個球面所通過的光通量是多少？

（3）如果球半徑增大為2m和3m，上述兩問又如何？照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術解：1）2）3）當半徑變化時，光通量不變。

具有一定面積的發(fā)光體，其表面上不同點的發(fā)光強弱可能是不一致的。為表示這個輻射光通量的密度，可在表面上任取一微小的單元面積dA，如果它發(fā)出的光通量為dФ，則該單元面積的平均光出射度M為：

四、光出射度M

[面發(fā)光度，

單位:輻射勒克司即（rlx）]對于因反射或透射而發(fā)光的二次發(fā)光表面，其出射度M是：=(被照射面的反射比·被照面的照度)=(被照射面的透射比·被照面的照度)五、亮度

光的出射度只表示單位面積上發(fā)出光通量的多少，沒有考慮光輻射的方向，不能表征發(fā)光面在不同方向上的光學特性。如下圖所示，在一個廣光源上取一個單元面積dA，從與表面法線成θ角的方向上去觀察在這個方向上的光強與人眼所見到”的光源面積之比，即亮度為：亮度的單位為坎德拉每平方米（尼特）（cd/m2）理想漫射發(fā)光體或理想漫反射表面的二次發(fā)光體

如果dA是一個理想的漫射發(fā)光體或理想漫反射表面的二次發(fā)光體，它的光強將按余弦分布：則

則亮度Lθ與方向無關，常數(shù)L。表示從任意方向看，亮度都是一樣的。對于完全擴散的表面，光出射度與亮度的關系為：§1-3材料的光學性質一、反射、透射和吸收比光線如果不遇到物體時，總是按直線方向行進，當遇到某種物體時，光線或被反射、或被透射、或被吸收。當光投射到不透明的物體時，光能量的一部分被吸收，另一部分則被反射，光投射到透明物體時，光通量除被反射與吸收一部分外，其余部分則被透射。

在入射輻射的光譜組成、偏振狀態(tài)和幾何分布給定的條件下，漫射材料對光的反射、透射和吸收性質在數(shù)值上可用相應的系數(shù)表示：二、光的反射當光線遇到非透明物體表面時，大部分光被反射，小部分光被吸收。光線在鏡面和擴散面上的反射狀態(tài)有以下幾種：

1．規(guī)則反射在研磨很光的鏡面上，光的入射角等于反射角，反射光線總是在入射光線和法線所決定的平面內(nèi)，并與入射光分處在法線兩側，稱為反射定律，如圖所示。在反射角以外，人眼是看不到反射光的，這種反射稱為規(guī)則反射(regularreflection)，亦稱鏡面反射(specularreflection)。它常用來控制光束的方向，燈具的反射罩就是利用這一原理制作的，但一般由比較復雜的曲面構成。2．散反射當光線從某方向入射到經(jīng)散射處理的鋁板、經(jīng)涂刷處理的金屬板或毛面白漆涂層時，反射光向各個不同方向散開，但其總的方向是一致的(圖1-11)，其光束的軸線方向仍遵守反射定律。這種光的反射稱為散反射(spreadreflection)。3．漫反射光線從某方向入射到粗糙表面或涂有無光澤鍍層的表層時，光線被分散在許多方向，在宏觀上不存在規(guī)則反射，這種光的反射稱為漫反射(diffusereflection)。當反射遵守朗伯余弦定律，即向任意方向的光強Iθ與該反射面的法線方向的光強Io所成的角度θ的余弦成比例：Iθ=Iocosθ，而與光的入射方向無關，從反射面的各個方向看去，其亮度均相同，這種光的反射稱為各向同性漫反射，如圖1-12所示。

4．混合反射(mixedreflection)

光線從某方向入射到瓷釉或帶高度光澤的漆層上時，規(guī)則反射和漫反射兼有，如上圖所示，圖(a)為漫反射與鏡面反射的混合；圖(b)為漫反射與散反射的混合；圖(c)為鏡面反射與散反射的混合。在定向反射方向上的發(fā)光強度比其他方向要大得多，且有最大亮度，在其他方向上也有一定數(shù)量的反射光，而其亮度分布是不均勻的。三、光的折射與透射

1．折射光在真空中的傳播速度為30萬km／s，在空氣中約低6～7km／s。在玻璃、水或其他透明物質內(nèi)傳播時，其速度就顯著降低了。使光速減得較小的介質稱為光密物質，光傳播速度較大的介質則稱為光疏物質。光從第一種介質進入第二種介質時，若傾斜入射，則在入射面上有反射光，而進入第二種介質時有折射光，如圖1-14所示。在兩種介質內(nèi)，光速不同，入射角i與折射角γ不等，因而呈現(xiàn)光的折射(refraction)。不論入射角怎樣變化，人射角與折射角正弦之比是一個常數(shù)，這個比值稱為折射率，即：質的折射率稱為這一介質的折射率。若兩種不同介質的折射率分別為n1及n2，光由第一種介質進入第二種介質時，還有下列關系式：圖1-15為光透射和折射的情況，圖中θ1為入射角，θ2為折射角。光在平行透射材料內(nèi)部折射時，入射光與透射光的方向不變；而在非平行透射材料中折射后，出射方向有所改變。這種折射原理常用來制造棱鏡或透鏡。2．全反射在光線由光密物質射向光疏物質時，如圖1-16所示，n1>n2，此時入射角i小于折射角γ。當入射角未達到90。時，折射角已達到90。，繼續(xù)增大入射角時，則光線全部回到光密物質內(nèi)，不再有折射光，這種現(xiàn)象稱為全反射(fullreflection)。利用它獲得不損失光的反射表面。3．光的透射光入射到透明或半透明材料表面時，一部分被反射，一部分被吸收，大部分可以透射(transmission)過去。如光在玻璃表面垂直入射時，入射光在第一面(入射面)反射4％，在第二面(透過面)反射3％～4％，被吸收2％～8％，透射率為80％～90％。由于透射材料的品種不同，透射光在空間分布的狀態(tài)有以下幾種：1)規(guī)則透射當光線照射到透明材料上時，透射光是按照幾何光學的定律進行透射，這就是規(guī)則透射(regulartransmission)如圖1-17所示。其中，圖(a)為平行透光材料(圖中為平板玻璃)，透射光的方向與原入射光方向相同，但有微小偏移；圖(b)為非平行透光材料(圖中為三棱鏡)，透射光的方向由于光折射而改變了方向。

2)散透射光線穿過散透射材料(如磨砂玻璃)時，在透射方向上的發(fā)光強度較大，在其他方向上發(fā)光強度較小，表面亮度也不均勻，透射方向較亮，其他方向較弱，這種情況稱為散透射(spreadtransmission)，亦稱為定向擴散投射，如圖118所示。3)漫透射光線照射到散射性好的透光材料上時(如乳白玻璃等)，透射光將向所有的方向散開并均勻分布在整個半球空間內(nèi)，這稱為漫透射(diffusetransmission)。當透射光服從朗伯定律，即發(fā)光強度按余弦分布，亮度在各個方向上均相同時，即稱為均勻漫透射或完全漫透射，如圖1-19所示。

4)混合透射光線照射到透射材料上，其透射特性介于規(guī)則透射與漫透射(或散透射)之間的情況，稱為混合透射(mixedtransmission)。圖1-20為幾種材料樣品的透射與反射情況。圖(a)為在毛玻璃樣品的光滑面入射時的散透射；圖(b)為在毛玻璃樣品的粗糙面入射時的散透射；圖(c)為光人射于乳白玻璃或白色塑料板形成的漫透射；圖(d)為光通過乳白玻璃時的混合透射。

四、亮度系數(shù)

在漫反射的條件下，表面的亮度對各個方向均是相同的，現(xiàn)證明如下：由上式可知，任一方向的亮度都是一樣的數(shù)值。1、漫反射表面亮度2、漫反射表面亮度與反射系數(shù)的關系4、亮度系數(shù)若為理想漫反射面則

五、材料的光譜特性

材料表面具有選擇性地反射光通量的性能，即對于不同波長的光，其反射性能也不同。這就是在太陽光照射下物體呈現(xiàn)各種顏色的原因。對于色溫為5500k的白光而言有：

六、材料的其他光譜特性1、光的偏振

光是由許多原子以特定的振動發(fā)出的電磁波，引起視覺和生理作用的電磁被的電場強度振動均勻地分布在各個方向，如下圖所示。這種光稱為自然光或稱為非偏振光。

自然光在被某些材料反射或透射的過程中，這些材料能消除自然光的一部分振動，使反射和透射出來的光線中，在某一方向的振動較強而在另一方向的振動較弱，這種現(xiàn)象稱為光的偏振，這種光就稱為偏振光。

當兩個分開而又“相干”的光源照射在同—屏幕上時，就會出現(xiàn)光的干涉現(xiàn)象?！跋喔伞钡墓庠词侵竷蓚€光源輻射出波長完全相同的光，并且有固定的相位關系。當這兩個光源的光相互合并時，能使屏幕上某些地方兩個光波同相位而彼此相加而在另外一些地方兩個光波相位而互相抵消或減弱，其結果在屏幕顯出明暗相間的條紋這就是光的干涉。

2、光的干涉

§2-1視覺的生理基礎第二章光和視覺

眼睛是一個復雜而精密的感覺器官，如下圖所示，它在很多方面與照相機相似，這可以從下表中的對比中看出。

一、眼睛的構造眼睛照相機鞏膜機蓋和機殼脈絡膜中間襯層視網(wǎng)膜膠卷虹膜光闌瞳孔孔徑眼瞼快門晶狀體透鏡

當380—780nm的電磁波進入眼睛的外層透明保護膜后，發(fā)生折射，光線從角膜進入水樣體和瞳孔。進入的光量通過瞳孔的收縮或者擴張自動地得到調(diào)節(jié)，光線通過瞳孔和晶狀體后，由晶狀體和透明玻璃狀體液將光線聚焦在視網(wǎng)膜上。視網(wǎng)膜的錐狀和桿狀神經(jīng)開始起作用，接著發(fā)生一個電化學過程，錐狀和桿狀神經(jīng)產(chǎn)生的脈沖傳輸至視神經(jīng)，再由視神經(jīng)傳輸至大腦，產(chǎn)生光的感覺或者引起視覺。視覺是由大腦和眼睛密切合作而形成的。二、視覺產(chǎn)生過程2.2.1視覺閾限2.2.2明視覺和暗視覺2.2.3視覺適應2.2.4后像2.2.5炫光照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術

2光和視覺

2.2視覺特性

2光和視覺

2.2視覺特性

2.2.1視覺閾限照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術⑴定義：能引起人有光感的最低限度的光量，一般用亮度來度量時，稱為視覺亮度閾限。⑵影響視覺閾限的因素：A.目標物的大小，用視角表示B.目標物發(fā)出的光的顏色C.觀察時間(3)絕對感受性：衡量感覺器官對最小光刺激的反應能力，為1/Lmin（視覺絕對亮度閾限的倒數(shù)）2光和視覺

2.2視覺特性

2.2.2明視覺和暗視覺照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術(1)錐體細胞和桿(柱)體細胞(2)明視覺：L>3cd/m2，錐體細胞起主要作用，λm=555nm，黃綠光明亮，有顏色感；(3)暗視覺：L<0.03cd/m2，主要由桿體細胞工作,λm=507nm，藍綠色明亮；(4)中間視覺：0.03nt<L<3nt，桿狀體、錐狀體都參與工作。

2光和視覺

2.2視覺特性

2.2.3視覺適應照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術(1)適應：人的視覺器官對光刺激變化相順應的感受性。(2)暗適應：光亮處進入黑暗處(3)明適應：黑暗處進入光亮處2光和視覺

2.2視覺特性

2.2.3視覺適應照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術工程應用：隧道照明為避免白天進出隧道時的和“黑洞”和“白洞”效應，照明區(qū)段劃分為引入段、適應段、過渡段，然后是基本照明段，路面照度值呈梯形依次遞減或遞增。根據(jù)電氣規(guī)范規(guī)定的相應照明區(qū)段的隧道路面亮度或照度值，達到各照明區(qū)段路亮度或照度要求，以滿足隧道內(nèi)行人和車輛行駛的需要。照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術2光和視覺

2.2視覺特性

2.2.4后像照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術⑴定義：視覺在高亮度的閃光之后往往還可感受到有一連串的影像，以不規(guī)則的強度和不斷降低的頻率正負交替出現(xiàn)的現(xiàn)象。正后像：與閃光的顏色相同負后像：暗，顏色接近閃光的補色(2)臨界融合頻率：如果閃光的頻率增加到一定數(shù)值，閃光的閃爍感就被這種連續(xù)的影像所融合而消失，眼睛感覺到的好像是連續(xù)光一樣，這個頻率稱為臨界融合頻率。照明技術暗視覺：低于10Hz明視覺：頻率增加(3)應用：電影、動畫等等。2.2.5眩光

由于視野中的亮度分布或亮度范圍的不適宜，或存在極端的對比，以致引起不舒適感覺或降低觀察細部或目標的能力的視覺現(xiàn)象，統(tǒng)稱為眩光。按其評價的方法，后者稱為失能眩光前者稱為不舒適眩光。眩光是評價照明質量的標準之一。影響眩光的因素有：1．周圍環(huán)境較暗時，眼睛的適應亮度很低，即使是亮度較低的光，也會有明顯的眩光。2．光源表面或燈具反射面的亮度越高，眩光越顯著。3．光源距視線起近眩光越顯著。4．在視場內(nèi)，光源面積越大、數(shù)目越多眩光越顯著。舒適區(qū)舒適區(qū)不舒適區(qū)不舒適區(qū)2.3.1對比敏感（靈敏）度2.3.2可見度2.3.3視力2.3.4視覺感受速度2.3.5視功效特性2.3.6視覺滿意度照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術

2光和視覺

2.3視覺功效

照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術2光和視覺

2.3視覺功效

2.3.1對比靈敏度照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術(1)亮度差：(2)亮度比：(3)臨界亮度比：(4)亮度對比靈敏度：2光和視覺

2.3視覺功效

2.3.2可見度照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術(1)表達式：(2)與以下因素有關：2光和視覺

2.3視覺功效

2.3.2可見度照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術(3)最大可見度：在最佳照度條件下目標物實際亮度對比與最小臨界亮度對比之比(4)相對可見度：具有一定視角的目標物在某照度條件下的可見度對數(shù)值與最佳照度條件下的最大可見度對數(shù)值之比。2光和視覺

2.3視覺功效

2.3.3視力照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術(1)定義：眼睛能分辨的最小視角（分）的倒數(shù)。(2)視力與亮度的關系：①當L<1000cd/m2時，L↑，視力大大加強；②當1000cd/m2<L<10000cd/m2,L↑，視力↑，但增加的程度放慢；③L>104cd/m2，L↑，視力不再↑。④周圍亮度≤被視點亮度時，視力較高周圍亮度>被視點亮度時，視力下降；(3)蘭道爾圓環(huán)視標

2光和視覺

2.3視覺功效

2.3.3視力照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術蘭道爾圓環(huán)是一個缺口圓環(huán)，設缺口的尺寸為Dm，視距為Pm，則以分為單位計算眼睛的視角α為：設Dm=1mm，視距為Pm=5m，則：設Dm=1.5mm，視距為Pm=5m，則：2光和視覺

2.3視覺功效

2.3.4視覺感受速度照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術(1)是眼睛能感受對象所必需的最小時間tmin的倒數(shù)，即形成視覺所需時間的倒數(shù)。(2)影響視覺感受速度的因素：

2光和視覺

2.3視覺功效

照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術照明技術2.3.5視功效特性：視角、背景亮度（或照度）和臨界亮度對比的關系。2.3.6視覺滿意度第三章顏色3.1顏色視覺3.2顏色的特性3.3表色系統(tǒng)3.4光源顏色第一節(jié)顏色視覺

人的視覺器官不但能反映光的強度，而且也能反映光的波長特性。前者表現(xiàn)為亮度的感覺，后者表現(xiàn)為顏色的感覺。1)視網(wǎng)膜的顏色區(qū)

由于視網(wǎng)膜中央窩部位（黃斑區(qū)）和邊緣部位的結構不同，視野的中央視覺主要是錐狀細胞起作用，邊緣視覺主要是桿狀細胞起作用。所以視網(wǎng)膜不同區(qū)域的顏色感受性也有所不同。從中央?yún)^(qū)向外圍過渡，錐狀細胞減少，桿狀細胞增多，對顏色的分辨能力逐漸減弱，直至對顏色的感覺消失。

全色區(qū)：具有正常視覺的人，其視網(wǎng)膜中央窩能分辨各種顏色。紅綠盲區(qū)或中間區(qū)：在視網(wǎng)膜中央?yún)^(qū)相鄰的外周區(qū)，先喪失紅、綠色的感受，視覺呈紅、綠色盲。在這個區(qū)域里，眼睛把紅、綠及其混合色看成不同明暗的灰色，而仍保持黃、藍顏色感覺。全色盲區(qū)：在視網(wǎng)膜外周區(qū)更外圍邊緣，對黃、藍色的感覺也喪失。在這個區(qū)域內(nèi)，只有明暗感而無顏色感，各種顏色都被看成不同明暗的灰色。另外，視網(wǎng)膜中央部位(2°)被一層黃色素覆蓋著。黃色素能降低眼睛對光譜短波端(藍色)的感受性，而使顏色感發(fā)生變化。黃色素在中央窩的密度最大，在視網(wǎng)膜邊緣顯著降低。這就造成觀察小面積顏色和觀察大面積顏色的差異。2)顏色辨認

顏色與波長的關系：除了光譜上的572nm(黃)、503nm(綠)和478nm(藍)三點具有固定的關系外，其余波長，光的顏色都受該波長光線強度的影響，即一定波長的光，當強度改變時，所看到的顏色也改變。改變的規(guī)律大致是：強度增加時，都略向紅色或藍色變化。光譜顏色隨光的強度而變化的這種現(xiàn)象稱為貝楚德—樸爾克效應。顏色視覺正常的人，在明亮條件下能看見光譜的各種顏色的波長和其范圍3）彩色細節(jié)分辨力人眼對彩色細節(jié)的分辨力遠比對黑白細節(jié)的分辨力低。并且人眼對不同色調(diào)細節(jié)的分辨力也不相同如圖。例如，當在白色背景上能分辨出的黑色細節(jié)直徑為lmm時，則在同樣條件下，在紅色背景上能分辨出綠色細節(jié)的直徑就要增大到2.5mm，而在藍色背景上的綠色細節(jié)必須增大到5mm才能為人眼所分辨。如果眼睛對黑白細節(jié)的分辨力定為100％，則實驗測得人眼對各種彩色細節(jié)的分辨力分別為表中所列數(shù)值。表中數(shù)據(jù)說明，人眼分辨景物彩色細節(jié)的能力很差。因此，電視系統(tǒng)在傳送彩色圖像時，細節(jié)部分可以只送黑白圖像，而不送彩色信息，這就是利用大面積著色原理節(jié)省傳輸頻帶的依據(jù)。

4）彩色色調(diào)分辨閾人眼能分辨出色調(diào)差別的最小波長變化稱為色調(diào)分辨閾。其數(shù)值隨波長而改變，如圖所示(視場角為20)。由圖可知，人眼對480~640nm區(qū)間色光的色調(diào)分辨力較高，其中，對500nm(青一綠色)和600nm(橙黃色)兩個波長來說，只要波長變化約lnm，便可分辨出色調(diào)的變化。而有的波長區(qū)間，例如，從655nm的紅色到可見光譜長波末端，以及從430nm的紫色到可見光譜短波末端，人眼幾乎感覺不到色調(diào)的差別。

當飽和度減小時，人眼的色調(diào)分辨力將下降；當亮度太大或太小時，色調(diào)分辨力也會下降。

5）彩色飽和度分辨力人眼能分辨出自然界中各種彩色具有不同的飽和度，但對不同顏色的飽和度變化卻有不完全一樣的靈敏度.使各種波長色光的飽和度，由100％逐漸降低，一直到零為止，由此確定出視覺所能分辨出的飽和度變化的等級數(shù)。結果發(fā)現(xiàn)在黃色區(qū)，人眼只能分辨出四級飽和度，而在紅色、藍色區(qū)域，靈敏度較高，可以分辨出25個等級，如圖所示。第二節(jié)顏色的特性一、彩色三要素顏色可分為無彩色和彩色兩大類。無彩色指白色、黑色和各種深淺不同的灰色，它們可以排列成一個系列，稱為黑白系列。白色、黑色和灰色物體對光譜各波長的反射沒有選擇性，故稱它們是中性色。彩色是指黑白系列以外的各種顏色。彩色有三個要素（特性）：亮度（明度）、色調(diào)和飽和度。

⑴亮度（明度）：是光作用于人眼引起的明暗程度的感覺。在同樣照明條件下，依據(jù)表現(xiàn)為白色或高透射比的表面的視亮度來判斷的某一表面的視亮度。⑵色調(diào)：又稱色相，表示可見光譜不同波長的輻射在視覺上的屬性（顏色的類別），如紅、黃、綠、藍等。光源的色調(diào)決定于輻射的光譜組成對人眼所產(chǎn)生的感覺。物體的色調(diào)決定于物體對光源的光譜輻射有選擇地反射或透射對人眼所產(chǎn)生的感覺。（3）彩度在同樣照明條件下，一區(qū)域根據(jù)表現(xiàn)為白色或高透射比的一區(qū)域的視亮度比例來判斷的顏色豐富程度。

飽和度：表示彩色光在整個色覺(包括無彩色)中的純度（簡單地說就是指顏色的深淺程度或濃度）。可見光譜中各種單色光是最純的，是最飽和的色彩（100%的飽和度）。當光譜色滲入白光成分愈多時，它就愈不飽和（變淺）。當光譜色滲入很大比例的白光時，在眼睛看來，它就不是彩色光，而是成了白光。當物體表面的反射具有很強的光譜選擇性時，這一物體的顏色就具有較高的飽和度。

色調(diào)與飽和度又合稱為色度。二、三基色原理

1、前面講過人眼的視覺特性，在彩色復現(xiàn)過程中，并不要求恢復原景物輻射(反射或透射)光的光譜成分，而重要的是應獲得與原景物相同的彩色感覺。既然與某一單色光相同的彩色感覺，可由具有不同光譜分布的色光的組合所引起。于是想到利用少數(shù)幾種基本顏色相配，一定可以得到色度不同的多種顏色。那么基本顏色選幾種？

2、大量實驗證明：三個獨立色（其中任一基色都不能由其它兩基色混合產(chǎn)生）最好（現(xiàn)在都常用三基色混合）。適當選擇三種基色，將它們按不同比例進行合成，就可以引起各種不同的彩色感覺，合成彩色的亮度由三個基色的亮度之和決定，而色度(即色調(diào)與飽和度)則由三個基色分量的比例決定。這就是三基色原理的主要內(nèi)容。勒布朗(JacobChristophLeBlon1667-1741)的＜色彩論＞(TraitéduColoris,1756)可能是最早提出三原色說的論著。根據(jù)三基色原理，可以采用不同的三基色組。但是在彩色電視中，比較恰當?shù)?、符合人眼彩色視覺特性的還是在紅色、綠色和藍色的光譜色區(qū)域內(nèi)選擇三個基色。這樣，自然界中所能觀察到的各種彩色幾乎都能由它們相混配出。三基色原理對光混合系統(tǒng)（尤其像電視）極為重要，它把傳送具有成千上萬、瞬息萬變彩色的這一任務簡化為傳送三個信號。

3、相加混色：

將三種基色光按不同比例相加而獲得不同彩色光的方法，稱為相加混色法，如圖所示。紅色光與綠色光相加作用于人眼所引起的彩色感覺與黃光作用于人眼所引起的彩色感覺相同，所以就說紅光、綠光相加得黃光。同理，綠光、藍光相加得青光；藍光、紅光相加得品色光(即紫紅色光。品紅簡稱品，也有人稱之為紫，但實際上與譜色紫不一樣)；紅、綠、藍三色光按一定比例相加為白光。

紅＋綠＝黃

紅＋藍＝紫

綠＋藍＝青

紅＋綠＋藍＝白

目前所有發(fā)光系統(tǒng)均采用相加混色。它利用人眼的視覺特性（對彩色有空間和時間的混色效應）來相加混色。相加混色稱為RGB色彩空間。相加混色不僅運用三基色原理，還進一步利用人眼的視覺特性，產(chǎn)生較相減混色更寬的彩色范圍。常用的相加混色方法有以下三種：時間混色法：將三基色按一定比例輪流投射（到同一屏幕上），由于人眼的視覺惰性，只要交替速度足夠快，產(chǎn)生的彩色視覺與三基色直接相混時一樣?？臻g混色法：將三基色同時投射到彼此距離很近的點上，利用人眼分辨力有限的特性而產(chǎn)生混色，或者使用空間坐標相同的三基色光的同時投射產(chǎn)生合成光，這是同時制彩色電視圖像和計算機圖像的顯示基礎。生理混色法：利用兩只眼睛分別觀看兩個不同顏色的同一景象，也獲得混色效果。4、相減混色：

彩色印刷或彩色打印的紙張是不能發(fā)射光線的，因而印刷機或彩色打印機就只能使用一些能夠吸收特定的光波而反射其它光波的油墨或顏料。油墨或顏料的三基色是青（Cyan）、品紅（Magenta）和黃（Yellow）（習慣上的藍、紅、黃），簡稱為CMY。理論上說，任何一種由顏料表現(xiàn)的色彩都可以用這三種基色按不同的比例混合而成，這種色彩表示方法稱CMY色彩空間表示法。彩色打印機和彩色印刷系統(tǒng)都采用CMY色彩空間。其是白光中減去基色的方法。

黃＝白－藍

紫＝白－綠

青＝白－紅黃（＋）紫＝白－藍－綠＝紅黃（＋）青＝白－藍－紅＝綠青（＋）紫＝白－紅－綠＝藍黃（＋）青（＋）紫＝白－藍－紅－綠＝黑由于它在原理上是通過過濾得到需要的顏色，所以現(xiàn)實中許多高亮度的彩色無法配出。為了配出更多更艷麗的顏色，有的印刷廠采用不止三種顏料。由于同樣的原因，有的彩色噴墨打印機有5種甚至更多的墨水。5、互補色

凡是兩種色光相混合而成白光或灰色，這兩種色光互為補色（Complementary

Colors）。任何二非補色相混合會產(chǎn)生中間色。

CMY空間正好與RGB空間互補，也即用白色減去RGB空間中的某一色彩值就等于同樣色彩在CMY空間中的值。RGB相加混色CMY相減混色對應色彩000111001110010101011100100011101010110001111000RGB空間與CMY空間的互補關系如表所示：

根據(jù)這個原理，很容易把RGB空間轉換成CMY空間。由于彩色墨水和顏料的化學特性，用等量的CMY三基色得到的黑色不是真正的黑色，因此在印刷術中常加一種真正的黑色（blackink），所以CMY又寫成CMYK。第三節(jié)表色系統(tǒng)

顏色的種類很多，日常用不同的名稱命名，如紅、大紅、朱紅、粉紅、紫紅、桃紅等等。由于人們感受的差別，這種命名往往會造成不確切的結果。將顏色進行分類，并用數(shù)字、字母加以表示，這是很必要的。表色系統(tǒng)可分兩大類。

一類是以顏色的三個特征為依據(jù)，即按色調(diào)、明度和彩度來分類；另一類是以三原色說為依據(jù)，即任一給定顏色可以用三種原色按一定比例混合而成。屬于前一類的表色系統(tǒng)稱為單色分類系統(tǒng)，這是一個由標準的顏色樣品系列組成，并將它們按序排列予以命名的系統(tǒng)，需要說明的顏色只要與這類系統(tǒng)中的某一種顏色樣品相一致就可確定其顏色，目前用得最廣泛的是孟塞爾表色系統(tǒng)。屬于后一類的表色系統(tǒng)稱為三色分類系統(tǒng)，這是以進行光的等色實驗結果為依據(jù)的、由色刺激表示的體系，用得最廣泛的是CIE表色系統(tǒng)。一、孟塞爾表色系統(tǒng)：美國的美術教育家AlbertH.Munsell1905年發(fā)表）孟塞爾表色系統(tǒng)是由孟塞爾（1858-1918）創(chuàng)立的，它是一種采用顏色圖冊的表色系統(tǒng)，按顏色的三個屬性即色調(diào)、明度和彩度進行分類，并以它們的各種組合來表示。

①色調(diào)H(孟塞爾色調(diào))：

按紅(5R)、黃紅(5YR)、黃(5Y)、黃綠(5GY)、綠(5G)、藍綠(5BG)、藍(5B)、藍紫(5PB)、紫(5P)、紅紫(5RP)分成10個色調(diào)，每一色調(diào)又各自分成從0～10的感覺上的等距指標，共有40個不同的色調(diào)。②明度V(孟塞爾明度)：對同一色調(diào)的色來說，淺的明亮，深的陰暗。其中光波被完全吸收而不反射者為最暗，明度定為零，光被全部反射而不吸收者為最亮，明度定為10，在它們之間按感覺上的等距指標分成10等分來表示其明度值。

③彩度C(孟塞爾彩度)：對相同明度的色彩來說，又有鮮艷和陰沉之分，鮮艷的程度稱為彩度。如紅旗的紅，其彩度高，紅小豆的紅，其彩度就低，而一般光譜色的彩度最高。色調(diào)和明度具有一定的顏色，在圖冊排列中把無彩色的彩度作為零，彩度按感覺上的等距指標增加。彩度不像明度那樣規(guī)定為11個等級，不同的色調(diào)所分的等級也不同。例如藍色為1～6，紅色為1～16。在一種色內(nèi)，數(shù)字大的彩度就高。按上述色調(diào)、明度和彩度的分類，孟塞爾表色系統(tǒng)用數(shù)字和符號表示顏色的方法是：先寫色調(diào)，其次寫明度，然后在斜線下寫出彩度(HV／C)。如紅旗要表示為5R5/10。對于無彩色用符號N，再標上明度值，如N5。二、CIE表色系統(tǒng)

①視覺的三色原理假說（辯色原理）眼睛受單一波長的光刺激產(chǎn)生一種顏色感覺，而受一束包含各種波長的復合光刺激也只產(chǎn)生一種顏色感覺。這說明視覺器官對刺激具有特殊的綜合能力。研究證明，光譜的顏色基本上可以用紅、綠、藍三種光譜波長的光相混合而得，據(jù)此而提出了彩色視覺的三原色學說。

這個學說可以追述到19世紀：英國心理學家楊格(ThomasYoung1773-1829)于1802年提出三原色說。他發(fā)現(xiàn)混合紅、綠、藍三色光可得到各種不同的色彩。德國心理學家亨姆霍茲(HermanL.F.vonHelmholtz1821-1894)

驗證其學說并發(fā)表于其＜生理光學＞(PhysiologicalOptics1866)一書中。

這個學說認為錐狀細胞包含紅、綠、藍三種反應色素（或三種細胞類型紅敏、綠敏、藍敏細胞），它們分別對不同波長的光發(fā)生反應，視覺神經(jīng)中樞綜合這三種刺激的相對強度而產(chǎn)生一種顏色感覺。三種刺激的相對強度不同時，就產(chǎn)生不同的顏色感覺。三種反應色素（或三種感光細胞）對可見光的反應靈敏度曲線見圖。Vr（λ）、Vg（λ）、Vb（λ）分別表示紅敏、綠敏、藍敏細胞的光譜光效率曲線，其最大值分別在光譜的紅、綠、藍區(qū)域；三者相加得明視覺曲線。

當一束光射入人眼時，三種細胞產(chǎn)生各自不同的反應。如：580nm黃光射入，只對紅敏、綠敏產(chǎn)生刺激，藍敏無反應。在紅敏、綠敏共同作用下產(chǎn)生黃色感覺。如品藍色對紅、藍敏產(chǎn)生刺激引起品色。從分析可看出：有兩組光譜分布不同的光，只要三種光敏細胞對其反應相同，則主觀色彩感覺相同。某復合彩色光的功率波譜為Φe（λ），對三種光敏細胞來講其光通量分別為：大腦根據(jù)ΦR、ΦG、ΦB三者的比例決定了總的色度感覺；而三者合成的總光通量決定了總的亮度感覺。因此，具有不同功率波譜Φe(λ)的兩種光，只要由它們計算出的ΦR、ΦG、ΦB分別相同，則從人眼彩色視覺來講是完全等效的。復合光的亮度等于各光分量的亮度之和這一規(guī)律，稱為格拉司曼(Grassman)定律。三、RGB計色制

1、配色實驗：據(jù)三基色原理，三種基色按不同比例混合可以得到不同色彩。現(xiàn)在給定一色彩，如何知道混出這種彩色所需的三基色量的比例？這由配色實驗完成。配色實驗原則上可采用各種不同的三色組，為標準化起見，國際照明委員會(CIE)作了統(tǒng)一規(guī)定選水銀光譜中波長為546.1nm的綠光為綠基色光；波長為435.8nm的藍光為藍基色光；波長為700nm的紅光為紅基光。實驗表明：為配出標準白光E白，三基色的光通量比例為：

1:4.5907:0.0601＝1[R]+1[G]+1[B]

國際上規(guī)定：光通量為1lm（光瓦）的紅光為一個紅基色單位，用[R]表示；4.5907lm（光瓦）的綠光為一個綠基色單位，用[G]表示；0.0601lm（光瓦）的藍光為一個藍基色單位，用[B]表示。作這樣規(guī)定后，比色計調(diào)節(jié)器的度數(shù)可以直接用[R],[G],[B]進行刻度。用F表示某一具有一定亮度和色度的彩色光，︱F︱表示其光通量，則：

FE白＝1[R]+1[G]+1[B]

注意：若三基色光按同樣比例增大或減小，配出的仍是E白光；但光通量發(fā)生變化。2、配色方程與色系數(shù)：

F=R[R]+G[G]+B[B]

式中：R,G,B表示需配彩色光中所含的三基色單位的數(shù)量。其比例關系決定了需配光的色度，其數(shù)值則決定了該光的光通量：

︱F︱＝（R＋4.5907G+0.0601B）lm此公式被稱為RGB計色制的亮度方程。3、分布色系數(shù)：CIE-RGB光譜的分布色系數(shù)是317位正常視覺者，用CIE規(guī)定的紅、綠、藍三原色光，對等能光譜色從380nm到780nm所進行的專門性顏色混合匹配實驗得到的。也就是配出輻射功率為1瓦波長為λ的單色光所需的三基色光的單位數(shù)。計為：則單位輻射功率的單色光的配色方程為：F（λ）的在數(shù)值上表示等能光譜色的相對亮度。如右圖。F（555）＝1。按“標準觀察者”測定的分布色系數(shù)的標準數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)繪出的一組曲線，稱為混色曲線(也稱光譜系數(shù)曲線)。如圖所示。由圖可見，在某些波長區(qū)間可能為負值……利用分布色系數(shù)還可以計算具有任意功率波譜Φe（λ）的彩色光F的色系數(shù)。即：4、RGB色度圖：在只考慮色度的情況下，起作用的是RGB的比例。∴令m＝R+G+B（色模）；r＝R/m，g＝G/m，b＝B/m配色方程可變?yōu)椋篎=m{r[R]+g[G]+b[B]}；

︱F︱＝m{r+4.5907g+0.0601b}r、g、b稱為色度坐標或相對色系數(shù)，它們分別表示：當規(guī)定所用三基色單位總量為1時（r+g+b=1），為配出某給定色度的彩色光所需要的[R]、[G]、[B]數(shù)值。根據(jù)分布色系數(shù)可求出光譜色中所有單色光的相對色系數(shù)(即色度坐標)即：∵r+g+b=1∴只要兩個就可以表示出色度。于是，各種彩色的色度可以采用二維表示法。RGB色度圖就是用r-g直角坐標系來表示各種色度時所畫出的平面圖形，如下頁圖所示。舌形曲線（數(shù)字、虛線、譜色光、飽和度、三基色頂點、）

彩色合成計算：兩個彩色光F1，F(xiàn)2混合得到另一個彩色光F1+2

。配色實驗表明：為配出合成色光F1+2所需各基色的色系數(shù)，正好等于色光F1和F2對應該基色分量的色系數(shù)之和。即：F1=R1[R]+G1[G]+B1[B]F2=R2[R]+G2[G]+B2[B]F1+2=(R1+R2)[R]+(G1+G2)[G]+(B1+B2)[B]圖中單位紅基色[R]的色度坐標為r＝1，g＝b＝0；單位綠基色[G]的坐標為g＝1，r=b=0；單位藍基色[B]的坐標為r＝0、g＝0(對應b＝1)，而r＝g＝1/3(b＝1/3)表示等能白光E白。由[R]、[G]、[B]三點連成的三角形稱彩色三角形，其重心E即為等能白光E白的位置。在連接[R]和[G]的直線上，r、g之和恒為l，即b＝0。在彩色三角形內(nèi)r+g≤l，r、g、b均為正值，說明由三基色相加混合配出的各種彩色均在三角形內(nèi)。5、XYZ計色制RGB計色制采用物理三基色，物理概念清楚，但用起來很不方便。首先，在色度圖上不能表示出亮度，某彩色光的光通量仍需按式進行計算。其次，混色曲線r(λ)、g(λ)、b(λ)中有負值存在，在用求和法對色系數(shù)R、G、B進行近似計算時，容易出差錯。另外，譜色軌跡不全在坐標的第一象限內(nèi)，作圖也感不便。因此，為了克服上述缺點，國際照明委員會規(guī)定了另一種坐標系，就是現(xiàn)在常用的CIE1931-XYZ制系統(tǒng)。

1、三基色單位[X],[Y],[Z]的確定：在XYZ計色制中，任一種彩色光的配色方程為：F=X[X]+Y[Y]+Z[Z]

必須指出XYZ不能由配色實驗測得，[X],[Y],[Z]（計算三基色）不能用物理方法求得?！咚鼈儾皇菍嶋H的顏色，只是用來計算的假象顏色。選擇[X],[Y],[Z]時作了以下規(guī)定：(1)當它們配出實際色彩時，三個色系數(shù)均應為正值；(2)為方便計算，使合成彩色光的亮度僅由Y[Y]一項確定，并且規(guī)定1[Y]光通量為1lm（光瓦）。換句話說，另外兩個基色光不構成混合色光的亮度，但合成光的色度仍然由[X]、[Y]、[Z]的比值確定;(3)X=Y=Z時，混合得到是E白光。XYZ計算三基色系統(tǒng)是在物理三基色系統(tǒng)基礎上提出來的，∴必須弄清楚XYZ系統(tǒng)中各個單位和系數(shù)與RGB系統(tǒng)之間的關系，從而根據(jù)物理三基色配色實驗數(shù)據(jù)來確定計算三基色系統(tǒng)的各項標準數(shù)據(jù)和曲線。確定計算三基色在RGB色度圖上的位置：據(jù)零亮度線、舌形曲線上取700nm、640(560)nm兩點作直線、選用略微離開504nm點的切線的平行線；三條直線相交得到[X],[Y],[Z]三點。三點形成的三角形把舌形曲線包括在內(nèi)，從而保證實際彩色XYZ都為正值。

[X],[Y],[Z]在RGB色度圖的坐標為：rgbX1.275-0.2780.003Y-1.7392.767-0.028Z-0.7430.1411.602雖然[X],[Y],[Z]是虛基色，但從數(shù)學角度來看，仍可以認為每一計算基色是由物理三基色以適當比例混合得到?！?[X]＝m1｛r1[R]＋g1[G]＋b1[B]｝1[Y]＝m2｛r2[R]＋g2[G]＋b2[B]}1[Z]＝m3｛r3[R]＋g3[G]＋b3[B]｝據(jù)條件②③得由物理三基色求計算三基色的關系。

2、配色方程與色系數(shù)：(同一個彩色光的色系數(shù)轉換）計算求出XYZ與RGB系統(tǒng)之間的色系數(shù)的轉換關系。

方法為：已知某彩色光F在RGB坐標中的色系數(shù)R、G、B則

F=R[R]+G[G]+B[B]；該彩色光在XYZ系統(tǒng)中可表示為F=X[X]+Y[Y]+Z[Z]

由于是代表同一色彩，應相等。經(jīng)代入整理得：倒過來由XYZ求RGB的公式：XYZ系統(tǒng)的分布色系數(shù)：在XYZ系統(tǒng)中也可以用分別表示配出1瓦譜色光F(λ)所需的[X],[Y],[Z]的數(shù)量。稱為XYZ系統(tǒng)的分布色系數(shù)。可由上面的矩陣求得。見書上的表。得到右側曲線。如果是合成光，其功率波譜為Φ（λ），那么該彩色光的計算三色系數(shù)為：3、XYZ色度圖（CIE1931－XY色度圖）：只考慮色度時，無需XYZ的絕對值，僅知相對比例就可?！喾抡誖GB系統(tǒng)引入色模m’＝X+Y+Z；x＝X/m’，y＝Y/m’，z＝Z/m’x+y+z=1?！郮YZ系統(tǒng)也可用二維坐標表示任意色度。

F=X[X]+Y[Y]+Z[Z]=m’{x[X]＋y[Y]＋z[Z]}XYZ系統(tǒng)的色坐標也可由分布色系數(shù)求得：

相對色系數(shù)x、y、z只有兩個是獨立的，規(guī)定用x、y為坐標畫出平面色度圖。

說明：①所有光譜色都位于舌形曲線上，軌跡兩端可用直線連起來，位于位于這條直線上的是非譜色，如各種紫紅色。

②連接色度圖上兩點的直線，其上各點代表了用這兩種彩色按不同比例混合所得到的顏色。連接三點顏色形成的三角形，形內(nèi)任一顏色可用此三顏色混合而成。[R],[G],[B]位于舌形曲線上（單一波長譜色光），[R],[G],[B]構成的三角形表示可以混合得到的顏色范圍；之外……。[X],[Y],[Z]三點構成直角三角形，所有色彩都在其內(nèi)，基色[X],[Y],[Z]位于實際色彩區(qū)域之外，為假想的彩色∵位于飽和度100%的紅綠藍附近，∴稱為過飽和紅綠藍色。

③色域：各種實際色彩在XYZ色度圖的位置大致的劃分如圖。圖中的色彩是逐漸變化的越靠近舌形軌跡色彩越深……，中心區(qū)域是白色區(qū)域。④絕對黑體輻射軌跡。⑤飽和度：當某彩色光的色度坐標確定后，就可以在色度圖上標出它的位置。另外，一定的色度也可以用色調(diào)波長(或稱主波長)和飽和度(或稱純度)來表示。例如，在圖中，從標準白光E白的坐標點W向譜色軌跡上波長為λ的某點G作一直線WG，則直線上某點F對應的色光可認為是由單色光Fλ與白光相混配出的。因而λ稱為F色光的色調(diào)波長。顯然，在WG