色學(xué)原理與標(biāo)準(zhǔn)色學(xué)系統(tǒng)演示文稿

色度學(xué)原理與標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)演示文稿當(dāng)前第1頁\共有109頁\編于星期一\14點（優(yōu)選）色度學(xué)原理與標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)當(dāng)前第2頁\共有109頁\編于星期一\14點Youfoolishman,saidMissisChrome,youshouldhavetakenfromthehomeasimpleofthecolordone;youcan’tremembereveryone.Takingcarethatshehadgotasamplefromtheearlypot,shewentandboughtherhusbandmoreofbettercolorfromthestore.Beforeshepaid,shecheckedtheshade,andfoundaperfectmatchitmade.Intriumphnowshetookithome,andgaveitstraighttoMisterChrome.Heputitonwithoutdelay,andfoundthecolornowokey.當(dāng)前第3頁\共有109頁\編于星期一\14點But,afterdark,intungstenlight,theyfoundthecolorstillnotright.Sotothestoretheybothwentnow,withsamplesclear,andaskedthemhowapaintthatmatchedindaylightbrightcouldfailtomatchintungstenlight.Theman’sreplytotheircomplaintwasthatthepigmentsinthepainthadbeenexchanged,sincetheyhadbought,forothersofadifferentsort.Tosolvetheproblemontheirwall,hegavethempainttodoitallfromjustonebatchofconstantshade,andthenatlastsuccesswasmade.當(dāng)前第4頁\共有109頁\編于星期一\14點Tocompensatethemfortheirtrouble,thestoresenttothemcurtainsdouble.Theyhungthemupwithgreatdelight;theymatchedintungstenanddaylight.Aneighborthendidmakeacallandfixedhiseyeuponthewall;thepaint,hesaidwasallonecolor,butclearlysawthecurtainsduller!Thoughcolorsstrangeattimesappear,themoralofthistaleisclear:tounderstandjustwhatwesee,object,light,andeye,allthree,mustcolorallourthinkingthroughofchromicproblems,oldornew!當(dāng)前第5頁\共有109頁\編于星期一\14點2.1色度學(xué)實驗依據(jù)2.1.1顏色匹配實驗顏色轉(zhuǎn)盤當(dāng)前第6頁\共有109頁\編于星期一\14點顏色光的匹配實驗當(dāng)前第7頁\共有109頁\編于星期一\14點2.1.2同顏色光亮度的相加設(shè)有三個不同顏色的色光：P*、Q*、R*相應(yīng)色的單位量值：[P]、[Q]、[R]p、q、r分別為顏色P*、Q*、R*的強度。調(diào)出[P]/Lp、[Q]/Lq、[R]/Lr，使這些光亮度相等。Lp、Lq、Lr即為單位顏色[P]、[Q]、[R]的光亮度比值。選擇光亮度單位，則Lp、Lq、Lr為[P]、[Q]、[R]各單位顏色的光亮度值。因此，Lp、Lq、Lr是單位顏色[P]、[Q]、[R]的光亮度系數(shù)。當(dāng)前第8頁\共有109頁\編于星期一\14點2.1.2同顏色光亮度的相加p[P]、q[Q]兩色混合，與r[R]光亮度比較實驗證明：當(dāng)p、q、r滿足下列數(shù)值關(guān)系時，被比較的兩光亮度相等。pLp+qLq=rLr

（2-1）物理意義：不論顏色的成分如何，各種顏色重疊的光亮度是可以相加的。當(dāng)前第9頁\共有109頁\編于星期一\14點2.2顏色的數(shù)學(xué)表示2.2.1色三角形色度匹配：色光相同的顏色和亮度色度：色光的顏色和亮度的統(tǒng)稱色坐標(biāo)：（r，g。b）當(dāng)前第10頁\共有109頁\編于星期一\14點2.2.2顏色方程三原色R*、G*、B*、任意色C*看成是色向量，相應(yīng)的單位向量[R]、[G]、[B]以及[C]。R*=R[R]、G*=G[G]、B*=B[B]、C*=C[C]當(dāng)顏色C*與R[R]、G[G]、B[B]混合視覺上匹配時，則可寫出顏色方程：

C[C]=R[R]+G[G]+B[B](2-2)此時稱R、G、B為顏色C*的三刺激值。當(dāng)前第11頁\共有109頁\編于星期一\14點色光匹配：

Red

Green

Bluenm700546.1435.8當(dāng)前第12頁\共有109頁\編于星期一\14點2.2.2顏色方程在顏色轉(zhuǎn)盤實驗中，如果被匹配的顏色(轉(zhuǎn)盤中心)很飽和，那么用紅、綠、藍(lán)三原色可能實現(xiàn)不了匹配。在這種情況下，如圖2-1(b)所示匹配。顏色匹配方程：C[C]+B[B]=R[R]+G[G]

可寫成：C[C]=R[R]+G[G]-B[B](2-3)當(dāng)前第13頁\共有109頁\編于星期一\14點顏色轉(zhuǎn)盤當(dāng)前第14頁\共有109頁\編于星期一\14點thesensitivitycurvesofthethreetypesofcone當(dāng)前第15頁\共有109頁\編于星期一\14點

等能白：SE

Red

Green

BlueMixturecd/m21.00004.5907

0.06915.65081Redunit=[R]=1.0000

cd/m2;1Greenunit=[G]=4.5907cd/m2;1Blueunit=[B]=0.0691cd/m2.

βγρ100[B]produce:10054100[G]produce:010075100[R]produce:00100當(dāng)前第16頁\共有109頁\編于星期一\14點Tomatch1powerunitof500nmβγρ1unitof500nmproduces20402020[B]2010.839[G]03929.2

20[B]+39[G]

=2040301unitof500nmproduces20402010ofRproduces00101[500nm]+10[R]=2040301[500nm]+10[R]ismatchedby39[G]+20[B]1[500nm]

=

-10[R]+39[G]+20[B]1[600nm]=

95[R]+30[G]+0[B]1[500nm]+1[600nm]=85[R]+69[G]+20[B]當(dāng)前第17頁\共有109頁\編于星期一\14點2.2.2顏色方程在顏色科學(xué)中，我們不直接用三刺激值R、G、B來表示顏色，而用三原色各自占R+G+B總量的相對比值表示顏色。色度坐標(biāo)：三原色各自占R+G+B總量的相對比值。對顏色C*而言，其色度坐標(biāo)為：

r=R/(R+G+B)g=G/(R+G+B)b=B/(R+G+B)

顏色C*的單位值：[C]=r[R]+g[G]+b[B]

則顏色C*的色量C：C=R+G+B。當(dāng)前第18頁\共有109頁\編于星期一\14點白色的單位向量[W]

令[W]=(1/3)[R]+(1/3)[G]+(1/3)[B]

[W]色度坐標(biāo)：r=1/3、g=1/3、b=1/3相應(yīng)[R]、[G]、[B]的相對光亮度值：

L[R]=1.0000、L[G]=4.5907、L[B]

=

0.0691，從而顏色C*的單位光亮度為

L[C]=rL[R]+gL[G]+bL[B]若已知顏色C*的光亮度為L，并且測量得顏色C*的r、g、b值，則顏色C*的色量為

C=L/L[C]=L/(r

L[R]

+g

L[G]

+b

L[B])當(dāng)前第19頁\共有109頁\編于星期一\14點2.3色度相加原理根據(jù)格拉斯曼配色混合的代替律，如果色光A*=色光B*，色光C*=色光D*，則A*+C*=B*+D*。此式說明色光相加符合數(shù)學(xué)上的向量加法法則。當(dāng)前第20頁\共有109頁\編于星期一\14點2.3色度相加原理2色光混合：設(shè)色光C1[C1]C2[C2]三刺激值：R1、G1、B1

R2、G2、B2色度坐標(biāo)：r1、g1、b1r2、g2、b2經(jīng)過色光混合后色光為C12[C12]，則顏色C12[C12]為C12[C12]=C1[C1]+C2[C2]=R1[R]+G1[G]+B1[B]+R2[R]+G2[G]+B2[B]=(R1+R2)[R]+(G1+G2)[G]+(B1+B2)[B]=(C1r1+C2r2)[R]+(C1g1+C2g2)[G]+(C1b1+C2b2)[B]當(dāng)前第21頁\共有109頁\編于星期一\14點所以C12=C1(r1+g1+b1)+C2(r2+g2+b2)=C1+C2這就是說，在色三角形坐標(biāo)中兩色混合的色度，相當(dāng)于C1*、C2*兩色依其色量C1、C2而形成的重心點。當(dāng)前第22頁\共有109頁\編于星期一\14點n個不同色顏色相混合則其色度坐標(biāo)應(yīng)為：當(dāng)前第23頁\共有109頁\編于星期一\14點2.4色譜圖實驗中采用：光譜色+適當(dāng)?shù)陌坠饫篊500*=C1[C1]=W1[W]+Co*，

Co*=G1[G]+B1[B]，因而有：C1[C]+W1[W]=G1[G]+B1[B]

確定R*、G*、B*，與各種不同波長的單色光的顏色相匹配，從而得出各光譜單色光相對于選定三原色的色度值。光譜色是最純的，想用三原色混合得到是不可能的。當(dāng)前第24頁\共有109頁\編于星期一\14點

C1[C]+W1[W]=G1[G]+B1[B]式改寫為C500*=C1[C1]=G1[G]+B1[B]-W1[W]=G1[G]+B1[B]–W1{(1/3)[R]+(1/3)[G]+(1/3)[B]}=(–W1/3)[R]+(G1–W1/3)[G]+(B1–W1/3)

[B]光譜色C500*相應(yīng)的色度坐標(biāo)r1、g1、b1為由于分母中有負(fù)號，因此r1、g1、b1不但可以為負(fù)值，而且它的絕對值不限于0到1范圍，有可能大于1。當(dāng)前第25頁\共有109頁\編于星期一\14點光譜色的色度坐標(biāo)軌跡根據(jù)色相加原理，顯然任何現(xiàn)實顏色的色度坐標(biāo)必然都在光譜軌跡與長、短波兩端點連線所構(gòu)成的范圍之內(nèi)。由此所構(gòu)成的圖譜稱為色譜圖。色譜圖當(dāng)前第26頁\共有109頁\編于星期一\14點2.5光譜三刺激值

如果已知色光E的光譜功率分布，怎樣來確定它的三刺激值及色度坐標(biāo)呢？設(shè)：光譜功率分布為E()，光譜色的色度坐標(biāo)r()、g()、b()。首先找出單色光E()d的色量值dC()，單色光E()d的亮度：kV()E()d，其對應(yīng)的C值dC()：dC()=kV()E()d/[r()L[R]+g()L[G]+b()L[B]]當(dāng)前第27頁\共有109頁\編于星期一\14點2.5光譜三刺激值再由式（2-10）得色光E的色度坐標(biāo)為：rE=[r()dC()]/[dC()]，gE=[g()dC()]/[dC()]，bE=[b()dC()]/[dC()]或?qū)懗桑寒?dāng)前第28頁\共有109頁\編于星期一\14點對于任一色光，只要測得它的光譜功率分布，就能計算求得這一色光的色度坐標(biāo)。令其中k為規(guī)化系數(shù)。于是得：需要指出，光譜三刺激值函數(shù)是與所選擇的紅、綠、藍(lán)三原色有關(guān)。一般來說，光譜三刺激值在某些波段會出現(xiàn)負(fù)值。稱為光譜三刺激值。當(dāng)前第29頁\共有109頁\編于星期一\14點2.6色度轉(zhuǎn)換2.6.1色度坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換三原色R*、G*、B*

X*、Y*、Z*單位向量：[R]、[G]、[B]

{X}、{Y}、{Z}設(shè)顏色向量C*單位向量：[C]

{C}三刺激值：R、G、B

X、Y、Z則顏色向量C*可表示為：C*=(R+G+B)[C]=R[R]+G[G]+B[B]=(X+Y+Z){C}=X{X}+Y{Y}+Z{Z}當(dāng)前第30頁\共有109頁\編于星期一\14點2.6.1色度坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換已知：[X]的色度坐標(biāo)：（rX，gX，bX）[Y]的色度坐標(biāo)：（rY，gY，bY）[Z]的色度坐標(biāo)：（rZ，gZ，bZ）則[X]、[Y]、[Z]在R*、G*、B*中的色向量分別為：[X]=rX[R]+gX[G]+bX[B][Y]=rY[R]+gY[G]+bY[B][Z]=rZ[R]+gZ[G]+bZ[B]對X*、Y*、Z*體系按照不同的規(guī)化條件，因此有{X}=kX[X]=kXrX[R]+kXgX[G]+kXbX[B]{Y}=kY[Y]=kYrY[R]+kYgY[G]+kYbY[B]{Z}=kZ[Z]=kZrZ[R]+kZgZ[G]+kZbZ[B]其中kX、kY、kZ為確定{X}、{Y}、{Z}單位向量的規(guī)化系數(shù)。當(dāng)前第31頁\共有109頁\編于星期一\14點2.6.1色度坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換將上式代入式(2-16)，取[R]、[G]、[B]兩邊的系數(shù)相等，得：R=kXrXX+kXgXY+kXbXZG=kYrYX+kYgYY+kYbYZB=kZrZX+kZgZY+kZbZZ上式用矩陣表示：當(dāng)前第32頁\共有109頁\編于星期一\14點確定[k]的規(guī)化條件是當(dāng)[RGB]為白色[rWgWbW]時，[XYZ]=[1/31/31/3]。由此得：從此式可求得矩陣[k]當(dāng)前第33頁\共有109頁\編于星期一\14點2.6.2光亮度值的轉(zhuǎn)換單位向量{X}、{Y}、{Z}的光亮度值L{X}、L{Y}、L{Z}與L[R]、L[G]、L[B]之間有如下關(guān)系：L{X}=kXrXL[R]+kXgXL[G]+kXbXL[B]L{Y}=kYrYL[R]+kYgYL[G]+kYbYL[B]L{Z}=kZrZL[R]+kZgZL[G]+kZbZL[B]而色向量C*的光亮度值不隨坐標(biāo)的變化而異：

L=C{XYZ}L{C}=XL{X}+YL{Y}+ZL{Z}

=C[RGB]L[C]=RL[R]+GL[G]+BL[B]由于C{XYZ}=X+Y+Z，C[RGB]=R+G+B，所以L{C}(X+Y+Z)=L[C](R+G+B)此式表明，某一顏色在兩個不同三原色中的單位色向量的光亮度值與其色向量絕對值成反比。當(dāng)前第34頁\共有109頁\編于星期一\14點2.6.2光亮度值的轉(zhuǎn)換依相同原理，可得X，Y，Z系統(tǒng)中光譜三刺激值與R，G，B系統(tǒng)中光譜三刺激值的轉(zhuǎn)換關(guān)系為：實際上這一比例系數(shù)K可由規(guī)化條件或從儀器的標(biāo)定中得出。當(dāng)前第35頁\共有109頁\編于星期一\14點2.7CIE標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者現(xiàn)代色度學(xué)采用國際照明委員會(簡稱CIE)所規(guī)定的一套顏色測量原理、數(shù)據(jù)和計算方法，稱為CIE標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)。此系統(tǒng)是以兩組現(xiàn)代色度學(xué)的基本視覺實驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的。

CIEl931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值，適于1o～4o視場的顏色測量；

CIEl964補充標(biāo)準(zhǔn)觀察者光譜三刺激值，適于大于4o視場的顏色測量。并且CIE規(guī)定必須在明視覺條件下使用這兩組標(biāo)準(zhǔn)觀察者的數(shù)據(jù)。當(dāng)前第36頁\共有109頁\編于星期一\14點2.7.11931CIE-RGB系統(tǒng)(2o觀察條件)1931年CIE規(guī)定700nm的紅、546.1nm的綠和435.8nm的藍(lán)為色光三原色，三原色能相加匹配出等能白色(E光源)，然后在2o觀察條件下，采用目視配色儀上匹配出等能光譜色的R、G、B分量，稱為1931年CIE-RGB系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值，用當(dāng)前第37頁\共有109頁\編于星期一\14點1931年CIE-RGB系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者當(dāng)前第38頁\共有109頁\編于星期一\14點1931CIE-RGB系統(tǒng)色度圖當(dāng)前第39頁\共有109頁\編于星期一\14點2.7.21931CIE-XYZ系統(tǒng)亮度僅由Y表示，X、Y、Z所形成的虛線三角形包含了整個光譜軌跡，使得光譜軌跡上和軌跡之內(nèi)的色度坐標(biāo)都成了正值。XYZ假想三原色的由來：當(dāng)前第40頁\共有109頁\編于星期一\14點X、Y、Z三點在rg圖中的坐標(biāo)是：X：r=1.2750，g=-0.2778，b=0.0028Y：r=-1.7392，g=2.7671，b=-0.0279Z：r=-0.7431，g=0.1409，b=1.6022在1931CIE-XYZ色度圖中，等能的白光，即E光源的色度坐標(biāo)為：xE=0.3333，yE=0.3333。

當(dāng)前第41頁\共有109頁\編于星期一\14點1931CIE-XYZ色度圖當(dāng)前第42頁\共有109頁\編于星期一\14點當(dāng)前第43頁\共有109頁\編于星期一\14點CIEl931-XYZ標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者當(dāng)前第44頁\共有109頁\編于星期一\14點2.7.3CIE1964補充色度學(xué)系統(tǒng)(10o觀察條件)單純原色的混合物，在整個視場低于10o時出現(xiàn)不均勻現(xiàn)象，工業(yè)上配色總是在比2o視場更大的范圍。為了適合于10o大視場的色度測量，1964年CIE規(guī)定了一組CIEl964補充標(biāo)準(zhǔn)觀察者光譜三刺激值和相應(yīng)的色度圖，這一系統(tǒng)稱為CIEl964補充標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)。在CIEl964補充色度學(xué)系統(tǒng)色度圖中，等能白光的色度坐標(biāo)：x10E=0.3333，y10E=0.3333，z10E=0.3333。研究表明，觀察視場增加到10o辨色精度能提高，但視場進(jìn)一步增大就不再提高了。當(dāng)前第45頁\共有109頁\編于星期一\14點CIEl964與CIEl931三刺激值曲線比較當(dāng)前第46頁\共有109頁\編于星期一\14點CIE1964色度圖與CIEl931色度圖比較當(dāng)前第47頁\共有109頁\編于星期一\14點2.8CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體和標(biāo)準(zhǔn)光源2.8.1光源（1）發(fā)光效率：一般指電光源所發(fā)出的光通量與該光源所消耗的功率之比，即每消耗一瓦功率所能產(chǎn)生的光通量。（2）光譜功率分布：一種光源所發(fā)射的光譜往往不是單一的波長，而是由許多不同波長的混合輻射所組成。光源的光譜輻射按波長順序和各波長強度分布稱為光源的光譜功率分布。（3）絕對光譜功率分布曲線和相對光譜功率分布曲線：前者指以光譜輻射的各種波長光能量絕對值所作的曲線；后者指將光源輻射光譜的各種波長的能量進(jìn)行相互比較，作歸一化處理后使輻射功率僅在規(guī)定的范圍內(nèi)變化的光譜功率分布曲線。當(dāng)前第48頁\共有109頁\編于星期一\14點2.8.1光源（4）連續(xù)光譜、線狀光譜、混合光譜：由紅到藍(lán)各種色光在內(nèi)的連續(xù)彩色光帶稱連續(xù)光譜；在整個光譜區(qū)域中某幾個波長處發(fā)生狹窄的光譜稱為線狀光譜；在連續(xù)光譜中附上一些突出的線光譜稱為混合光譜。（5）絕對黑體和全輻射體：指在任何波長下能夠全部吸收任何波長的輻射的物體。（6）黑體軌跡：隨著絕對黑體加熱溫度的升高，按照普朗克計算出在各種溫度時的相對應(yīng)光譜功率分布轉(zhuǎn)換成CIEl931色度坐標(biāo)，絕對黑體不同溫度的色光變化在CIEl931色度圖上形成的弧形軌跡，稱為黑體軌跡。當(dāng)前第49頁\共有109頁\編于星期一\14點（7）色溫和相關(guān)色溫：光源的色溫：某光源的色度與絕對黑體輻射在某一溫度下的色度一樣，則這一溫度稱為某光源的色溫。相同光源色溫的相對光譜功率分布與某溫度下黑體輻射的光譜功率分布可能完全一致，也可能不一致。同色同譜顏色：光譜功率分布完全一致的兩色同色異譜顏色：色度和色溫一樣的兩個光源的光譜功率分布不一定完全一致。相關(guān)色溫：光源的光色在色度圖上不一定準(zhǔn)確地落在絕對黑體軌跡上，所以只能用光源與黑體軌跡最近的顏色來確定該光源的色溫，稱為相關(guān)色溫。當(dāng)前第50頁\共有109頁\編于星期一\14點2.8.2CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體A、B、C、DCIE推薦了四種標(biāo)準(zhǔn)照明體A、B、C、D和三種標(biāo)準(zhǔn)光源A、B、C。1、CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體標(biāo)準(zhǔn)照明體：指一定的光譜功率分布，這種標(biāo)準(zhǔn)的光譜功率分布并不是必須由一個光源直接提供，也不一定能用一個光源來實現(xiàn)。標(biāo)準(zhǔn)照明體A：相當(dāng)于絕對黑體在加溫到2856K時所輻射出來的光，它的相對光譜功率分布可根據(jù)普朗克輻射定律計算：標(biāo)準(zhǔn)照明體A色度點正好落在CIEl931色度圖的黑體軌跡上。當(dāng)前第51頁\共有109頁\編于星期一\14點1、CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體標(biāo)準(zhǔn)照明體B：相當(dāng)于相關(guān)色溫4874K的直射陽光，光色相當(dāng)于中午陽光，其色度點緊靠黑體軌跡。標(biāo)準(zhǔn)照明體C：相當(dāng)于相關(guān)色溫為6774K的平均陽光，光色近似陰天天空的日光，其色度點在黑體軌跡上方。

標(biāo)準(zhǔn)照明體D65：相當(dāng)于色溫約為6504K的日光，其色度點在黑體軌跡的上方。標(biāo)準(zhǔn)照明體D：代表標(biāo)準(zhǔn)照明體D65以外的其他日光。當(dāng)前第52頁\共有109頁\編于星期一\14點B:Tcp=4874K;C:Tcp=6774KCIE標(biāo)準(zhǔn)照明體的光譜功率分布曲線當(dāng)前第53頁\共有109頁\編于星期一\14點2、

CIE標(biāo)準(zhǔn)光源標(biāo)準(zhǔn)光源：指用來實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)照明體光譜功率分布的光源，CIE規(guī)定用下述人工光源來實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)照明體。標(biāo)準(zhǔn)光源A：熔凝石英殼或玻璃殼帶石英窗口的充氣鎢絲燈，以產(chǎn)生色溫為2856K的輻射。標(biāo)準(zhǔn)光源B：在A光源前加一組特定的戴維斯-吉伯遜液體濾光器，以產(chǎn)生相關(guān)色溫4874K的輻射。標(biāo)準(zhǔn)光源C：A光源另加一組戴維斯-吉伯遜液體濾光器，以產(chǎn)生相關(guān)色溫6774K的輻射。

戴維斯-吉伯遜濾色液系用硫酸鈉、甘露醇吡啶、蒸餾水，或硫酸鉆銨、硫酸鈉、硫酸、蒸餾水等不同的分量配合而成。當(dāng)前第54頁\共有109頁\編于星期一\14點3、標(biāo)準(zhǔn)照明體D（重組日光）的確定和模擬（1）典型日光色度軌跡CIE規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)照明體D也叫做典型日光或重組日光．它是由在CIEl931色度圖上的一條位于普朗克(黑體)軌跡上方的典型日光色度軌跡來代表的。這條軌跡是根據(jù)CIEl931色度圖上許多實測的日光色度點的分布定出的，它包括4000～40000K典型日光的色度點。典型日光軌跡也就是標(biāo)準(zhǔn)照明體D的軌跡。典型日光色度軌跡是根據(jù)實驗材料定出的。當(dāng)前第55頁\共有109頁\編于星期一\14點典型日光色度的色度坐標(biāo)CIE規(guī)定典型日光(D)的色度坐標(biāo)滿足以下關(guān)系：

yD=-3.000xD2+2.870xD–0.275式中xD的有效范圍為0.2500～0.380。在相關(guān)色溫T已知情況下，可通過下式計算典型日光色度坐標(biāo)xD：(4000K≤TC≤7000K)

(7000K≤TC≤25000K)

當(dāng)前第56頁\共有109頁\編于星期一\14點（2）典型日光相對光譜功率分布的計算賈德、麥克亞當(dāng)和威澤斯基對上述康狄特等人測量的622例光譜分析進(jìn)行了統(tǒng)計學(xué)的特征矢量分析，得出一組公式，用以計算一定相關(guān)色溫的典型日光的相對光譜功率分布。也就是說，用數(shù)理統(tǒng)計手段重新組合出該相關(guān)色溫的典型日光光譜功率分布。這就是“重組日光”的含意。分析結(jié)論：日光光譜分布由平均曲線So+偏離平均曲線的特征矢量S1和S2當(dāng)前第57頁\共有109頁\編于星期一\14點日光光譜分布的平均曲線So及

第1、第2特征矢量曲線S1、S2

當(dāng)前第58頁\共有109頁\編于星期一\14點典型日光的相對功率分布的公式：

S()=So()+M1S1()+M2S2()

式中S()為某一相關(guān)色溫典型日光波長的相對光譜功率。在已知典型日光的色度坐標(biāo)情況下，M1和M2可用下式求得：當(dāng)前第59頁\共有109頁\編于星期一\14點（3）標(biāo)準(zhǔn)照明體D的模擬目前，CIE還沒有正式推薦人工光源來實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)照明體D，這主要是因為日光具有獨特的鋸齒形光譜功率分布，而人工光源不具有這種光譜功率分布。在色度學(xué)的實際應(yīng)用中，不一定要求對日光光譜功率分布做出完善的模擬。人工光源與標(biāo)準(zhǔn)照明體光譜功率分布具有一定程度的偏離應(yīng)該是允許的。為了評價模擬日光的光譜功率分布與標(biāo)準(zhǔn)照明體D55、D65、D75其中之一的符合程度，CIE推薦了用于色度學(xué)目的的評價方法。當(dāng)前第60頁\共有109頁\編于星期一\14點CIE推薦的模擬日光的色度學(xué)評價方法CIE推薦選用5對非熒光樣品和3對熒光樣品在模擬日光照明下的色度與在標(biāo)準(zhǔn)照明體D65（或D55、D75）下的色度差別來評價模擬日光的質(zhì)量?？梢姽獾耐愖V指數(shù)：5對非熒光樣品在標(biāo)準(zhǔn)照明體D照明下，每對都是匹配的，但在模擬日光照明下，一般可能是不匹配的。它們的色差平均值就定義為可見光的同色異譜指數(shù)。這個指數(shù)表明模擬日光模擬標(biāo)準(zhǔn)照明體D在可見光區(qū)域的程度?？梢姽馔愖V指數(shù)越小，日光模擬得越好。當(dāng)前第61頁\共有109頁\編于星期一\14點CIE推薦的模擬日光的色度學(xué)評價方法紫外光的同色異譜指數(shù)：3對熒光樣品在標(biāo)準(zhǔn)照明體D下，每對也是匹配的。但在模擬日光照明下，一般也就不匹配。它們的色差平均值就定義為紫外光的同色異譜指數(shù)，它表明模擬標(biāo)準(zhǔn)照明體D紫外區(qū)域的程度。按照同色異譜指數(shù)的大小，CIE把它分為5個等級。表中色差E(CIELAB)指色差采用1976CIELAB色差公式,色差E(CIELUV)指色差公式采用1976CIELUV色差公式。當(dāng)前第62頁\共有109頁\編于星期一\14點CIE模擬日光的等級評價E(CIELAB)E(CIELUV)等級<0.25<0.32A0.25～0.50.32～0.65B0.5～1.00.65～1.3C1.0～2.01.3～2.6D>2.0>2.6E當(dāng)前第63頁\共有109頁\編于星期一\14點等級評價的表示可見光同色異譜指數(shù)的等級由第一字母來表示，紫外光的等級由第二字母來表示。例如：一個模擬D65光源在CIELAB勻色空間的可見光同色異譜指數(shù)為0.3,紫外光同色異譜指數(shù)為0.6，則該模擬D65光源具有BC級。目前認(rèn)為具有BC（CIELAB）等級以上模擬日光可用于大多數(shù)實際場合。我國《目測評定紡織品色牢度用標(biāo)準(zhǔn)光源條件》中采用的模擬D65光源的一級標(biāo)準(zhǔn)為BC（CIELAB）級，二級標(biāo)準(zhǔn)為CD（CIELAB）級。當(dāng)前第64頁\共有109頁\編于星期一\14點模擬D65的人工光源的種類現(xiàn)在正在研制三種模擬D65的人工光源：

帶濾光器的高壓氙弧燈：帶濾光器的高壓氙弧燈提供了最好的模擬，國際上最好能達(dá)到AA級；

帶濾光器的白熾燈和熒光燈：帶濾光器的白熾燈只在紫外區(qū)的模擬尚不理想，最好達(dá)到AD級；熒光燈的模擬過去一直較差，只達(dá)到CD級。

Daylight熒光燈：隨著稀土熒光粉的發(fā)展，熒光燈的模擬可達(dá)到BB級。當(dāng)前第65頁\共有109頁\編于星期一\14點2.9CIE標(biāo)準(zhǔn)照明和觀測條件0／4545／0當(dāng)前第66頁\共有109頁\編于星期一\14點2.9CIE標(biāo)準(zhǔn)照明和觀測條件0／dd／0當(dāng)前第67頁\共有109頁\編于星期一\14點測色儀實際采用的照明和觀察幾何條件

（物體反射）當(dāng)前第68頁\共有109頁\編于星期一\14點測色儀實際采用的照明和觀察幾何條件

（物體透射）當(dāng)前第69頁\共有109頁\編于星期一\14點2.10CIE色度計算方法2.10.1三刺激值的計算CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)CIE1964標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)

x=X/(X+Y+Z)x10=X10/(X10+Y10+Z10)y=Y/(X+Y+Z)y10=Y10/(X10+Y10+Z10)如果()代表光譜輻亮度密度，在CIE1931-XYZ中Y值為亮度，其中k=Km=683(lm/W)，=V()。積分范圍為360nm至830nm。當(dāng)前第70頁\共有109頁\編于星期一\14點2.10.1三刺激值的計算對于物體色：CIE1964標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)在大多數(shù)實際應(yīng)用時，波長范圍為380nm至780nm，波長間隔為5nm，甚至10nm。在計算物體色三刺激值時，應(yīng)盡量采用CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體，通常建議使用CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體D65。當(dāng)前第71頁\共有109頁\編于星期一\14點參考白N

色刺激C:主波長

=D處的波長;飽和度(興奮純度):

pe=NC/ND.色刺激C’:補色波長

=D’處的波長;飽和度(興奮純度):pe’

=NC’/ND.2.10.2顏色三屬性的計算

1、色相的計算2、飽和度的計算當(dāng)前第72頁\共有109頁\編于星期一\14點C1:m1亮度單位色坐標(biāo)x1,y1C2:m2亮度單位色坐標(biāo)x2,y2C3:色光C1和C2相加1亮度單位

=1/LY2.10.2顏色三屬性的計算

4、色光相加(計算法)當(dāng)前第73頁\共有109頁\編于星期一\14點

X=Yx1/y1,Y=Yy1/y1,Z=Yz1/y1Y1=m1/LY

,Y2=m2/LY

C1:X1=m1x1/LYy1,Y1=m1y1/LYy1,

Z1=m1z1/LYy1C2:X2=m2x2/LYy2,Y2=m2y2/LYy2,

Z2=m2z2/LYy2C3:X3=m1x1/LYy1+m2x2/LYy2Y3=m1y1/LYy1+m2y2/LYy2

Z3=m1z1/LYy1+m2z2/LYy2

x+y+z=1,X+Y+Z=m1/LYy1+m2/LYy2,因此:

x=(m1x1/y1+m2x2/y2)/(m1/y1+m2/y2)y=(m1y1/y1+m2y2/y2)/(m1/y1+m2/y2)當(dāng)前第74頁\共有109頁\編于星期一\14點4、色光相加(作圖法)P為色光l，Q為色光2，M為P+Q的混合色。為了求得這一點，可在P點作一條與PQ垂直的直線，其長度與Q色的量成正比；另在Q點上也作一條與PQ垂直的直線，長度與P色的量成正比，然后連接這兩條垂直線末端的線，與PQ線的交叉點就是所求混合色的點。從而即可求出混合色的三屬性，Y值等于Y1+Y2。當(dāng)前第75頁\共有109頁\編于星期一\14點2.10.3光源色溫、相關(guān)色溫的確定在CIEl931色度圖上，黑體軌跡上各溫度點不是按等距分布的；同時由于CIEl931色度圖的空間是不均勻的，即在色度圖上兩處相同的距離不代表視覺上等量的顏色差別，所以就很難確定一個在黑體軌跡附近的光源的相關(guān)色溫，因此，凱萊利用CIEl960UCS圖，按視覺恰可分辨的最小顏色差別，把黑體軌跡劃分為許多視覺分辨的單位，叫做麥勒德（rd）。麥勒德與色溫、相關(guān)色溫的關(guān)系為：l麥勒德=l/色溫×106當(dāng)前第76頁\共有109頁\編于星期一\14點當(dāng)前第77頁\共有109頁\編于星期一\14點光源的相關(guān)色溫近似值計算：TC=1.4388TC48/1.4380當(dāng)前第78頁\共有109頁\編于星期一\14點2.11CIE均勻顏色空間和色差公式2.11.1均勻顏色空間人眼對光譜顏色的差別感受性當(dāng)前第79頁\共有109頁\編于星期一\14點人眼對顏色的恰可分辨范圍當(dāng)前第80頁\共有109頁\編于星期一\14點麥克亞當(dāng)?shù)念伾珯E圓形寬容量范圍當(dāng)前第81頁\共有109頁\編于星期一\14點CIEl960均勻色度空間（CIEl960UCS）

u=4X/(X+15Y+3Z)=4x/(-2x+12y+3)v=6Y/(X+15Y+3Z)=6y/(-2x+12y+3)當(dāng)前第82頁\共有109頁\編于星期一\14點光電英才網(wǎng)光電英才網(wǎng)光電行業(yè)招聘求職首選網(wǎng)站找工作就上光電英才網(wǎng)電話真前第83頁\共有109頁\編于星期一\14點當(dāng)前第84頁\共有109頁\編于星期一\14點CIEl964均勻顏色空間用明度指數(shù)W*、色度指數(shù)U*和V*三個參數(shù)來表示顏色的空間位置：

W*=25Y1/3–17U*=13W*(u-uo)V*=13W*(v-vo)

式中：u和v是顏色樣品的色度坐標(biāo)，uo和vo則是所采用光源的色度坐標(biāo)。當(dāng)前第85頁\共有109頁\編于星期一\14點CIEl976L*u*v*均勻顏色空間(

CIELUV)L*=116(Y/Yo)1/3-16(Y/Yo>0.008856)L*=903.3(Y/Yn)

(Y/Yn<0.008856)u*=13L*(u’–uo’)v*=13L*(v’–vo’)

式中X、Y、Z為顏色樣品的三刺激值；u’=u、v’=1.5v為顏色樣品的色度坐標(biāo)；Xo、Yo、Zo為CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體照射在完全漫反射體上，然后反射到人眼中的三刺激值，即Yo=100；uo’、vo’為照明體的色度坐標(biāo)。當(dāng)前第86頁\共有109頁\編于星期一\14點TheCIE1976UCS色度圖(u’,v’圖)u’=4x/(-2x+12y+3),v’=9x/(-2x+12y+3)當(dāng)前第87頁\共有109頁\編于星期一\14點CIE1976u,v色調(diào)角huv

、飽和度suv

、彩度C*uv

tghuv=(v’-v’n)/(u’-u’n)=tg(v*/u*)suv

=13[(u’-u’n)2+(v’-v’n)2]1/2C*uv=[(u*)2+(v*)2]1/2=L*suv當(dāng)前第88頁\共有109頁\編于星期一\14點當(dāng)前第89頁\共有109頁\編于星期一\14點當(dāng)前第90頁\共有109頁\編于星期一\14點THECIELUV色空間當(dāng)前第91頁\共有109頁\編于星期一\14點THECIELUV色空間當(dāng)前第92頁\共有109頁\編于星期一\14點THECIELUV色空間當(dāng)前第93頁\共有109頁\編于星期一\14點THECIELUV色空間當(dāng)前第94頁\共有109頁\編于星期一\14點CIEl976L*a*b*均勻顏色空間(

CIELAB)L*=116(Y/Yn)1/3-16

(

Y/Yn>0.008856)L*=903.3(Y/Yn)

(

Y/Yn<0.008856)a*=500[f(X/Xn)

-f(Y/Yn)

]b*=200[f(Y/Yn)

-f(Z/Zn)

]其中f(x)=x1/3-16/116(x>0.008856)f(x)=7.87x

-16/116(x<0.008856)CIE1976a,b色調(diào)角hab、彩度C*abtghab=b*/a*C*ab=(a*2+b*2)1/2當(dāng)前第95頁\共有109頁\編于星期一\14點當(dāng)前第96頁\共有109頁\編于星期一\14點THECIELAB色空間當(dāng)前第97頁\共有109頁\編于星期一\14點THECIELAB色空間當(dāng)前第98頁\共有109頁\編于星期一\14點2.11.2色差公式1、CIELUV色差公式總色差：Euv=[(L*)2+(u*)2+(v*)2]12

=[(L*)2+(H*uv)2+(C*uv)2]?色差單位為CIELUV色調(diào)差：H*uv=[(Euv)2-(L*)2-(C*uv)2]122、CIELAB色差公式總色差：Eab=[(L*)2+(a*)2+(b*)2]12=[(L*)2+(H*ab)2+(C*ab)2]1/2色調(diào)差：H*ab=[(Eab)2-(L*)2-(C*ab)2]12色差單位為CIELAB當(dāng)前第99頁\共有109頁\編于星期一\14點CIE1994色差公式（CIE94）式中SL=1，SC=1+0.045C*ab，SH=1+0.015C*ab，C*ab=。在參照條件下，kL=kC=kH=1，否則要根據(jù)工業(yè)色差評估的實際條件來確定其取值。例如，對于紡織工業(yè)，取kL=2，kC=kH=1。當(dāng)前第100頁\共有109頁\編于星期一\14點CIEDE2000a.總色差ΔV=kE-1ΔEoo式中V是被知覺的色差，Eoo是CIEDE2000總色差，kE-1稱為總色差視覺敏感度(對于一般的工業(yè)色差評估，可以直接用總色差Eoo表示被知覺的色差)；L’、C’、H’分別為明度差、彩度差、色調(diào)差；kL，kC、kH稱為參數(shù)因子，是與實驗條件有關(guān)的校正系數(shù)；SL、SC、SH稱為權(quán)重函數(shù)，用來校正顏色空間均勻性；RT稱為旋轉(zhuǎn)函數(shù)，用來校正藍(lán)色區(qū)域色分辨橢圓主軸方向的偏轉(zhuǎn)。當(dāng)前第101頁\共有109頁\編于星期一\14點b.明度差、彩度差、色調(diào)差ΔL’=Lb’-Ls’ΔC’=Cb’-Cs’ΔH’=2(Cb’Cs