第3章光源色度學(xué)課件

第三章

光源色度學(xué)第三章光源色度學(xué)1

§3-1光源的光譜功率分布（1）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(zhǎng)，而是由許多不同波長(zhǎng)的混合輻射所組成。光源的光譜輻射按波長(zhǎng)順序和各波長(zhǎng)功率分布稱(chēng)為光源的光譜功率分布。（2）絕對(duì)光譜功率分布曲線和相對(duì)光譜功率分布曲線：前者指以光譜輻射的各種波長(zhǎng)光能量絕對(duì)值所作的曲線；后者指將光源輻射光譜的各種波長(zhǎng)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?！?-1光源的光譜功率分布（3）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(chēng)連續(xù)光譜；在整個(gè)光譜區(qū)域中某幾個(gè)波長(zhǎng)處發(fā)生狹窄的光譜稱(chēng)為線狀光譜；在連續(xù)光譜中附上一些突出的線光譜稱(chēng)為混合光譜。（3）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（4）絕對(duì)黑體和全輻射體：能夠完全吸收入射在其上的輻射能并產(chǎn)生輻射的理想物體。（5）黑體的色度軌跡黑體的光譜功率分布是溫度與波長(zhǎng)的函數(shù)，如果已知黑體的絕對(duì)溫度，其光譜功率分布可有普朗克輻射定律算出。由光譜功率分布可算出各種溫度黑體相應(yīng)的CIEl931色度坐標(biāo)，這些坐標(biāo)在CIEl931色度圖上形成的弧形軌跡，稱(chēng)為黑體的色度軌跡。（4）絕對(duì)黑體和全輻射體：能夠完全吸收入射在其上的輻射能并產(chǎn)第3章光源色度學(xué)ppt課件§3-1光源的色溫和相關(guān)色溫：光源的色溫：某光源的色度與絕對(duì)黑體在某一溫度下的色度一樣，則這一黑體的溫度稱(chēng)為該光源的色溫。相關(guān)色溫：對(duì)于色坐標(biāo)不能準(zhǔn)確地落在絕對(duì)黑體軌跡上的光源，用黑體軌跡上色度坐標(biāo)與該光源最為相近的黑體的溫度表示光源的色溫，稱(chēng)為相關(guān)色溫。

色溫與相關(guān)色溫主要描述光源發(fā)出的光色，并不表示光源的實(shí)際溫度例如：色溫高說(shuō)明藍(lán)綠光成分多，色溫低說(shuō)明黃紅光成分多，§3-1光源的色溫和相關(guān)色溫：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(diǎn)不是按等距分布的；同時(shí)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(jué)上等量的顏色差別，所以就很難確定一個(gè)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(jué)恰可分辨的最小顏色差別，把黑體軌跡劃分為許多視覺(jué)分辨的單位，叫做麥勒德（mrd）。麥勒德與色溫、相關(guān)色溫的關(guān)系為：l麥勒德=（l/色溫）×106光源色溫、相關(guān)色溫的確定在CIEl931色第3章光源色度學(xué)ppt課件落在黑體軌跡上的色坐標(biāo)，可根據(jù)mrd的劃分用內(nèi)插法算出對(duì)應(yīng)的色溫。例如圖中D65點(diǎn)在mrd150~155之間，對(duì)應(yīng)的色溫約為:T≈(1/153)×106=6535K在1960UCS色度圖上，按mrd劃分與黑體軌跡正交的直線稱(chēng)為等相關(guān)色溫線，根據(jù)等相關(guān)色溫線可以計(jì)算任意色坐標(biāo)在黑體軌跡以外的光源的相關(guān)色溫。Mc=M1+(M2-M1)d1/(d1+d2)或轉(zhuǎn)換成1968國(guó)際溫標(biāo)：TC=1.4388TC48/1.4380落在黑體軌跡上的色坐標(biāo)，可根據(jù)mrd的劃分用內(nèi)插法算出對(duì)應(yīng)的2.8.2CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體A、B、C、D為了給顏色的觀察與測(cè)量建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，CIE推薦了五種標(biāo)準(zhǔn)照明體A、B、C、D、E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(gè)光源直接提供，也不一定能用一個(gè)光源來(lái)實(shí)現(xiàn)。標(biāo)準(zhǔn)照明體A：相當(dāng)于絕對(duì)黑體在加溫到2856K時(shí)所輻射出來(lái)的光，它的相對(duì)光譜功率分布可根據(jù)普朗克輻射定律計(jì)算：標(biāo)準(zhǔn)照明體A色度點(diǎn)正好落在CIEl931色度圖的黑體軌跡上。2.8.2CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體A、B、C、D為了給顏色的觀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(yáng)光，光色相當(dāng)于中午陽(yáng)光，其色度點(diǎn)緊靠黑體軌跡由于不準(zhǔn)確，現(xiàn)已廢除。標(biāo)準(zhǔn)照明體C：相當(dāng)于相關(guān)色溫為6774K的平均陽(yáng)光，光色近似陰天天空的日光，其色度點(diǎn)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(diǎn)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。標(biāo)準(zhǔn)照明體E：（人為規(guī)定）可見(jiàn)光區(qū)內(nèi)光譜輻射功率恒定的光-稱(chēng)等能光譜、或等能白光。（其光譜光度分布于視見(jiàn)函數(shù)相符）現(xiàn)在最常用的標(biāo)準(zhǔn)照明體是A和D查表可得常用標(biāo)準(zhǔn)照明體的光譜功率分布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487B:Tcp=4874K;C:Tcp=6774KCIE標(biāo)準(zhǔn)照明體的光譜功率分布曲線B:Tcp=4874K;CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體的光譜2、

CIE標(biāo)準(zhǔn)光源標(biāo)準(zhǔn)光源：指用來(lái)實(shí)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(lái)實(shí)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。2、

CIE標(biāo)準(zhǔn)光源標(biāo)準(zhǔn)光源：指用來(lái)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)照明體光譜功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

為了統(tǒng)一時(shí)相與空相引起的日光變化，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(lái)代表的。這條軌跡是根據(jù)CIEl931色度圖上許多實(shí)測(cè)的日光色度點(diǎn)的分布定出的，它包括4000～40000K典型日光的色度點(diǎn)。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(shí)驗(yàn)材料定出的。3、標(biāo)準(zhǔn)照明體D（重組日光）的確定和模擬（1）典型日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(guò)下式計(jì)算典型日光色度坐標(biāo)xD：(4000K≤TC≤7000K)

(7000K≤TC≤25000K)

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（2）典型日光相對(duì)光譜功率分布的計(jì)算賈德、麥克亞當(dāng)和威澤斯基對(duì)上述康狄特等人測(cè)量的622例光譜分析進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)學(xué)的特征矢量分析，得出一組公式，用以計(jì)算一定相關(guān)色溫的典型日光的相對(duì)光譜功率分布。也就是說(shuō)，用數(shù)理統(tǒng)計(jì)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（2）典型日光相對(duì)光譜功率分布的計(jì)算賈德、麥克亞當(dāng)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

日光光譜分布的平均曲線So及

第1、第2特征矢量曲線S1、典型日光的相對(duì)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(zhǎng)的相對(duì)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：典型日光的相對(duì)功率分布的公式：S()（3）標(biāo)準(zhǔn)照明體D的模擬目前，CIE還沒(méi)有正式推薦人工光源來(lái)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)照明體D，這主要是因?yàn)槿展饩哂歇?dú)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(shí)際應(yīng)用中，不一定要求對(duì)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(píng)價(jià)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(píng)價(jià)方法。（3）標(biāo)準(zhǔn)照明體D的模擬目前，CIE還沒(méi)有正式推第四章顏色評(píng)價(jià)4.1顯色性評(píng)價(jià)4.1.1光源顯色性我們認(rèn)為在白熾燈和日光光源下看到的顏色是物體的“真實(shí)”顏色。人們?cè)诠庠聪滤吹降奈矬w顏色與在白熾燈和日光下所看到的顏色是不同的。

例如，在日光下觀察一塊花布，再把它拿到高壓汞燈下觀察，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，某些顏色已變了色，如粉色變成了紫色，藍(lán)色變成了藍(lán)紫色。因此，我們說(shuō)，在高壓汞燈下，物體失去了“真實(shí)”顏色，或顏色有所失真。第四章顏色評(píng)價(jià)4.1顯色性評(píng)價(jià)4.1.1光源顯色性按CIE的規(guī)定，我們把普朗克輻射體作為低色溫光源的參照標(biāo)準(zhǔn)，把標(biāo)準(zhǔn)照明體D作為高色溫光源的參照標(biāo)準(zhǔn)，用以衡量在其它各種光源照明下的顏色效果。光源的顯色性：指與參照標(biāo)準(zhǔn)下相比較，一個(gè)光源對(duì)物體顏色外貌所產(chǎn)生的效果。光源的光譜功率分布決定了光源的顯色性。日光、白熾燈都是連續(xù)光譜，具有與白熾燈和日光相似的連續(xù)光譜的光源均有較好的顯色性。4.1.1光源顯色性按CIE的規(guī)定，我們?nèi)珶晒鉄粞芯堪l(fā)現(xiàn)，用光譜430nm(藍(lán))，540nm(綠)，610nm(紅)的輻射以適當(dāng)?shù)谋壤旌纤a(chǎn)生的白光，與連續(xù)光譜的日光或白熾燈具有同樣優(yōu)良的顯色性。三基色熒光燈就是根據(jù)上述原理研制的光源，它不僅顯色性好，而且光效高，是一種新型節(jié)能燈。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：在不連續(xù)光譜的光源中，含有500nm和580nm波長(zhǎng)附近的光譜對(duì)顏色顯現(xiàn)有不利影響，一些顏色會(huì)失真，稱(chēng)為干擾波長(zhǎng)。另外，在消除450nm，540nm，616nm波長(zhǎng)功率時(shí)，顯色性明顯下降。三基色熒光燈研究發(fā)現(xiàn)，用光譜430nm(藍(lán))，5三基色熒光燈光譜功率分布三基色熒光燈光譜功率分布4.1.2CIE光源顯色指數(shù)計(jì)算方法CIE規(guī)定14塊測(cè)驗(yàn)用的標(biāo)準(zhǔn)顏色樣品，CIE規(guī)定用普朗克輻射體或標(biāo)準(zhǔn)照明體D作為參照光源，并將其顯色指數(shù)定為100；CIE規(guī)定以這些樣品在參照光源下和另一色溫為3000K標(biāo)準(zhǔn)熒光燈下的顏色色差△E為尺度，約定標(biāo)準(zhǔn)熒光燈的顯色指數(shù)為50。CIE根據(jù)在參照光源下和待測(cè)光源下顏色樣品的色差，導(dǎo)出計(jì)算光源顯色指數(shù)的公式。光源對(duì)某一顏色樣品的顯色指數(shù)稱(chēng)為特殊顯色指數(shù)Ri

，光源對(duì)特定8個(gè)顏色樣品的平均顯色指數(shù)稱(chēng)為一般顯色指數(shù)Ra。4.1.2CIE光源顯色指數(shù)計(jì)算方法C1、參照照明體待測(cè)光源的相關(guān)色溫低于5000K時(shí)，參照照明體應(yīng)是普朗克輻射體的光譜功率分布，

高于5000K時(shí)應(yīng)是不同時(shí)相日光的光譜功率分布(標(biāo)準(zhǔn)照明體D)。待測(cè)光源(色度坐標(biāo)uk，vk)與參照照明體(色度坐標(biāo)ur，vr)之間的色度差為△C=[(uk-ur)2+(vk-vr)2]1/2-所選用的參照照明體應(yīng)與待測(cè)光源的色度相同或接近相同，它們的色度差△C應(yīng)小于5.4×10-3。1、參照照明體待測(cè)光源的相關(guān)色溫低于2、顏色樣品計(jì)算光源顯色指數(shù)用的14塊孟塞爾顏色樣品號(hào)數(shù)孟塞爾標(biāo)號(hào)日光下的顏色17.5R6／4淡灰紅色25Y6／4暗灰黃色35GY6／8飽和黃綠色42.5G6／6中等黃綠色510BG6／4淡藍(lán)綠色65PB6／8淡藍(lán)色72.5P6／8淡紫藍(lán)色2、顏色樣品計(jì)算光源顯色指數(shù)用的14塊孟塞爾顏色樣品2、顏色樣品計(jì)算光源顯色指數(shù)用的14塊孟塞爾顏色樣品號(hào)數(shù)孟塞爾標(biāo)號(hào)日光下的顏色810P6／8淡紅紫色94.5R4／13飽和紅色105Y8／10飽和黃色114.5G5／8飽和綠色123PB3／11飽和藍(lán)色135YR8／4人的膚色145GY4／4樹(shù)葉2、顏色樣品計(jì)算光源顯色指數(shù)用的14塊孟塞爾顏色樣品1號(hào)：淡灰紅色1號(hào)：淡灰紅色2號(hào)：暗灰黃色2號(hào)：暗灰黃色3號(hào)：飽和黃綠色3號(hào)：飽和黃綠色4號(hào)：中等黃綠色4號(hào)：中等黃綠色5號(hào)：淡藍(lán)綠色5號(hào)：淡藍(lán)綠色6號(hào)：淡藍(lán)色6號(hào)：淡藍(lán)色7號(hào)：淡紫藍(lán)色7號(hào)：淡紫藍(lán)色8號(hào)：淡紅紫色8號(hào)：淡紅紫色9號(hào)：飽和紅色9號(hào)：飽和紅色10號(hào)：飽和黃色10號(hào)：飽和黃色11號(hào)：飽和綠色11號(hào)：飽和綠色12號(hào)：飽和藍(lán)色12號(hào)：飽和藍(lán)色13號(hào)：人的膚色13號(hào)：人的膚色14號(hào)：樹(shù)葉14號(hào)：樹(shù)葉3、待測(cè)光源及顏色樣品色度坐標(biāo)的計(jì)算

通過(guò)對(duì)待測(cè)光源的光譜輻射測(cè)量，計(jì)算待測(cè)光源的xk、yk和uk、vk色度坐標(biāo)。然后算出在待測(cè)光源下14塊樣品的xk,I、yk,I和uk,I、vk,I色度坐標(biāo)。對(duì)色度坐標(biāo)應(yīng)給出小數(shù)點(diǎn)后四位數(shù)。4、適應(yīng)性色位移的考慮由于待測(cè)光源k和所選用的參照照明體r的色度不完全相同，而使視覺(jué)在不同照明下受到顏色適應(yīng)的影響。為了處理兩種照明下的色適應(yīng)，必須將待測(cè)光源的色度坐標(biāo)uk，vk調(diào)整為參照照明體的色度坐標(biāo)ur、vr，即uk’=ur，vk’=vr，這時(shí)各顏色樣品i的色度坐標(biāo)uk,i，vk,i也要作相應(yīng)的調(diào)整，成為uk,i’、vk,i’。這種色度坐標(biāo)的調(diào)整叫做適應(yīng)性色位移。3、待測(cè)光源及顏色樣品色度坐標(biāo)的計(jì)算通過(guò)對(duì)待適應(yīng)性色位移用以下系數(shù)關(guān)系式進(jìn)行轉(zhuǎn)換：式中各c、d由下式計(jì)算：

c=（4–u–10v）/v，d=（1.708v+0.404–1.481u）/v上兩式中下標(biāo)“r”代表參照照明體；“k”代表待測(cè)光源；“k,i”代表待測(cè)光源照明下第i種標(biāo)準(zhǔn)樣品。在計(jì)算顯色指數(shù)時(shí)，就用調(diào)整后的色度坐標(biāo)計(jì)算。適應(yīng)性色位移用以下系數(shù)關(guān)系式進(jìn)行轉(zhuǎn)換：式中各c、d由下式計(jì)算5、顏色樣品的總色位移CIE規(guī)定用CIEl964色差公式計(jì)算在待測(cè)光源k和參照照明體r照明下同一顏色樣品i的色差。CIEl964顏色空間坐標(biāo)：式中uk’=ur，vk’=vr。5、顏色樣品的總色位移CIE規(guī)定用CIEl9646、顯色指數(shù)的計(jì)算特殊顯色指數(shù)：Ri=100-4.6△Ei一般顯色指數(shù)：Ra=(Ri)/8(i=1,2,…8)由于一般顯色指數(shù)Ra是8個(gè)顏色樣品Ri的平均值，所以即使兩個(gè)光源有完全相同的Ra，兩光源下同一顏色樣品的Ri之間也可能有較大差別。只有當(dāng)兩個(gè)光源的Ra都接近100時(shí)，兩光源下顏色樣品的Ri差別才可能很小。6、顯色指數(shù)的計(jì)算特殊顯色指數(shù)：Ri=100-4.6

CIE光源顯色指數(shù)是基于顏色樣品的色差矢量長(zhǎng)度的比較，即基于樣品的色位移量的比較。應(yīng)承認(rèn)色位移的方向也是重要的，但CIE顯色指數(shù)不包括色位移方向的度量。

基于上述原因，即使兩個(gè)具有相同Ri的光源，如顏色樣品i的色位移方向不同，這一樣品的顏色在視覺(jué)上也不會(huì)相同。同理，在兩個(gè)具有相同Ra的燈下觀察顏色，也不保證它們有同樣的顏色視覺(jué)效果。因此，在要求精確辨別顏色的實(shí)踐中應(yīng)該注意到，雖然不同的光源可能具有相同的特殊顯色指數(shù)或一般顯色指數(shù)，但這并不表明各種燈之間可以互相代替使用。CIE光源顯色指數(shù)是基于顏色樣品的色差矢量長(zhǎng)度的CIE第13號(hào)顏色樣品是歐美婦女的面部皮膚色，人眼對(duì)膚色特別敏感，稍有失真便能察覺(jué)出來(lái)，而使人物的形象受到歪曲。我們應(yīng)在顯色指數(shù)的計(jì)算中補(bǔ)充中國(guó)人的面部膚色樣品。7、常用光源的一般顯色指數(shù)

光源顯色性的質(zhì)量分類(lèi)Ra100～7575～5050以下質(zhì)量分類(lèi)優(yōu)一般劣CIE第13號(hào)顏色樣品是歐美婦女的面部皮膚色常用光源的相關(guān)色溫和一般顯色指數(shù)光源名稱(chēng)CIE色度坐標(biāo)TC(K)Raxyuv白熾燈0.4470.4080.2550.350290995～100碘鎢燈0.4580.4110.2610.351270095～100溴鎢燈0.4090.3940.2370.342340095～100熒光燈0.3100.3390.1920.315660070～80外鎮(zhèn)高壓汞燈0.3340.4120.1840.340550030～40內(nèi)鎮(zhèn)高壓汞燈0.3780.4340.2030.349440030～40鏑燈0.3690.3670.2220.330430085～95高壓鈉燈0.5160.3890.3110.352190020～25常用光源的相關(guān)色溫和一般顯色指數(shù)光源名稱(chēng)CIE色度坐標(biāo)TC4.2同色異譜評(píng)價(jià)4.2.1顏色的同色異譜概念同色同譜色：兩個(gè)物體具有完全相同的光譜分布曲線。同色異譜色：對(duì)于特定標(biāo)準(zhǔn)觀察者和特定照明體，具有不同光譜分布而有相同三刺激值的顏色。一對(duì)同色異譜顏色應(yīng)滿足以下條件：4.2同色異譜評(píng)價(jià)4.2.1顏色的同色異譜概念一對(duì)同色異1、改變觀察者

CIEl964補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)觀察者CIEl931標(biāo)準(zhǔn)觀察者1、改變觀察者CIEl964補(bǔ)充CIEl9312、改變照明體兩種光源下均同色的異譜樣品的光譜反射率因數(shù)曲線2、改變照明體兩種光源下均同色的異譜樣品的光譜反射率因數(shù)曲線4.2.2顏色的同色異譜程度的評(píng)價(jià)定性描述：如果樣品間的光譜反射率因數(shù)曲線形狀很不同、交叉點(diǎn)很少，那么同色異譜的程度就高；相反，樣品間的光譜反射率因數(shù)曲線形狀相似，或交叉點(diǎn)很多，就表明同色異譜程度低。1、CIE“照明體同色異譜指數(shù)”對(duì)于特定參照照明體和觀察者具有相同的三刺激值的兩個(gè)同色異譜樣品，用具有不同相對(duì)光譜功率分布的測(cè)試照明體所造成的兩樣品間的色差(E)作為照明體同色異譜指數(shù)Mi。CIE推薦：參照照明體：CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體D65

測(cè)試照明體：A、F1、F2、F34.2.2顏色的同色異譜程度的評(píng)價(jià)定性描述：如果樣品間的光第3章光源色度學(xué)ppt課件第3章光源色度學(xué)ppt課件第3章光源色度學(xué)ppt課件舉例：三種顏色樣品，其光譜反射率因數(shù)曲線分別為(0)()、(1)()、(2)()，它們對(duì)于CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體D65和CIE1931標(biāo)準(zhǔn)觀察者是同色異譜刺激，有相同的三刺激值。

舉例：三種顏色樣品，其光譜反射率因數(shù)曲線分別為(0)(三種同色異譜樣品的色差計(jì)算

樣品

D65AF1F2F30xo0.46910.56800.55770.51840.4691yo0.36430.38470.38760.38700.3677Yo33.0040.2539.7236.8533.081x10.46910.56830.56290.52310.4741y10.36430.38100.38470.38560.3699Y133.0040.2339.3636.5532.762x20.46910.55920.54540.51350.4685y20.36430.39410.39890.39260.3675Y233.0040.3640.3337.8833.28

EO,10.02.74.73.30.2EO,20.011.213.85.12.1三種同色異譜樣品的色差計(jì)算樣品

D65AF1F2F30xo2、觀察者同色異譜指數(shù)

照明體同色異譜指數(shù)

(0，1)(0，2)MA2.711.2MF14.713.8MF23.35.1MF30.22.1同色異譜D65觀察者同色異譜指數(shù)

M2M101,00.91.12,01.41.92、觀察者同色異譜指數(shù)

照明體同色異譜指數(shù)

(0，1)(0CIE推薦的模擬日光的色度學(xué)評(píng)價(jià)方法紫外光的同色異譜指數(shù)：3對(duì)熒光樣品在標(biāo)準(zhǔn)照明體D下，每對(duì)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(gè)等級(jí)。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。CIE推薦的模擬日光的色度學(xué)評(píng)價(jià)方法紫外光的同色異譜指數(shù)：CIE模擬日光的等級(jí)評(píng)價(jià)E(CIELAB)E(CIELUV)等級(jí)<0.25<0.32A0.25～0.50.32～0.65B0.5～1.00.65～1.3C1.0～2.01.3～2.6D>2.0>2.6ECIE模擬日光的等級(jí)評(píng)價(jià)E(CIELAB)E(CI等級(jí)評(píng)價(jià)的表示可見(jiàn)光同色異譜指數(shù)的等級(jí)由第一字母來(lái)表示，紫外光的等級(jí)由第二字母來(lái)表示。例如：一個(gè)模擬D65光源在CIELAB勻色空間的可見(jiàn)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(jí)。目前認(rèn)為具有BC（CIELAB）等級(jí)以上模擬日光可用于大多數(shù)實(shí)際場(chǎng)合。我國(guó)《目測(cè)評(píng)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(jí)標(biāo)準(zhǔn)為BC（CIELAB）級(jí)，二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為CD（CIELAB）級(jí)。等級(jí)評(píng)價(jià)的表示可見(jiàn)光同色異譜指數(shù)的等級(jí)由第一字母模擬D65的人工光源的種類(lèi)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(guó)際上最好能達(dá)到AA級(jí)；

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(jí)；熒光燈的模擬過(guò)去一直較差，只達(dá)到CD級(jí)。

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(jí)。模擬D65的人工光源的種類(lèi)現(xiàn)在正在研制三種模擬D65的人因其極大部分輻射為紅外線，故光效最低。由于燈絲的蒸發(fā)很快，所以壽命也較短。白熾燈的色溫約為2400~2900K。（3）種類(lèi)白熾燈的種類(lèi)很多，有普通型

磨砂型、

漫射型、反射型、裝飾型、局部照明燈泡、水下燈泡等。因其極大部分輻射為紅外線，故光效最低。第3章光源色度學(xué)ppt課件（三）幾種常用的照明電光源1、白熾燈（1）原理白熾燈是最早出現(xiàn)的光源。即所謂第一代光源，它是將燈絲加熱到白熾的程度，利用熱輻射發(fā)出可見(jiàn)光。（2）特點(diǎn)白熾燈具有顯色性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用靈活，能瞬時(shí)點(diǎn)燃，無(wú)頻閃現(xiàn)象，可調(diào)光，可在任意位置點(diǎn)燃，價(jià)格便宜等特點(diǎn)。（三）幾種常用的照明電光源第3章光源色度學(xué)ppt課件第3章光源色度學(xué)ppt課件2、鹵鎢燈（1）原理白熾燈的鎢絲在熱輻射過(guò)程中蒸發(fā)并附著在燈泡內(nèi)壁，使燈泡射出偽光通愈來(lái)愈低。為了減緩這種進(jìn)程，通常在燈泡內(nèi)充以惰性氣體以抑制鎢絲的蒸發(fā)。

2、鹵鎢燈如果在玻殼內(nèi)所充填的惰性氣體另加入微量的鹵素物質(zhì)，利用鹵鎢的再生循環(huán)作用，被蒸發(fā)的鎢與鹵素結(jié)合成鹵化鎢，因燈管內(nèi)壁具有很高的溫度而不能附著其上，通過(guò)擴(kuò)散或?qū)α鞯礁邷氐臒艚z附近又被分解為鹵素和鎢，其中鎢吸附在燈絲表面，鹵素又和蒸發(fā)出來(lái)的鎢反應(yīng)，防止管壁發(fā)黑。燈管所充的鹵素為碘或溴。溴比磺的化學(xué)性活潑，所以清潔管壁的效果更好。溴乃無(wú)色透明，故溴鎢燈較碘鎢燈的光效高，色溫也有所提高。如果在玻殼內(nèi)所充填的惰性氣體另加入第3章光源色度學(xué)ppt課件第3章光源色度學(xué)ppt課件第3章光源色度學(xué)ppt課件（2）特點(diǎn)它與白熾燈比較，光效提高30％，壽命增長(zhǎng)50%。鹵鎢燈具有體積小、功率大、能夠瞬時(shí)點(diǎn)燃、可調(diào)光、無(wú)頻閃效應(yīng)、顯色性好和光通維持性好等特點(diǎn)。這種燈多用于較大空間、要求高照度的場(chǎng)所，其色溫特別適用于電視轉(zhuǎn)播攝象照明。（2）特點(diǎn)3、熒光燈（1）原理熒光燈是所謂第二代光源，它是一種低壓汞蒸氣放電燈。電感式鎮(zhèn)流器：3、熒光燈第3章光源色度學(xué)ppt課件（2）特點(diǎn)熒光燈具有表面亮度低，表面溫度低，光效高，壽命長(zhǎng)，顯色性較好，光通分布均勻等特點(diǎn)。它被廣泛用于進(jìn)行精細(xì)工作、照度要求高或進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間緊張視力工作的場(chǎng)所。熒光燈的額定壽命，是指每開(kāi)關(guān)一次燃點(diǎn)3小時(shí)而言。開(kāi)關(guān)頻繁時(shí)，使燈絲所涂發(fā)射物質(zhì)很快耗盡，縮短了燈管的使用壽命，因此它不適宜用于開(kāi)關(guān)頻繁的場(chǎng)所。

（2）特點(diǎn)（3）種類(lèi)：按其熒光粉的不同可分為：日光色（6500K），與微陰的天空光相似；白色（4500K）與日出兩小時(shí)后的太陽(yáng)直射光相似；暖白色（3000K），與白熾燈光接近。按外形不同可分為直管形、環(huán)形和U形按燈絲工作方式分為熱陰極式及冷陰極式按用途分為普通照明及裝飾用的彩色熒光燈管以及小功率高光效的節(jié)能型燈管等。（3）種類(lèi)：第3章光源色度學(xué)ppt課件第3章光源色度學(xué)ppt課件第3章光源色度學(xué)ppt課件4、高壓汞燈（1）原理4、高壓汞燈第3章光源色度學(xué)ppt課件第3章光源色度學(xué)ppt課件2.9CIE標(biāo)準(zhǔn)照明和觀測(cè)條件0／4545／02.9CIE標(biāo)準(zhǔn)照明和觀測(cè)條件0／452.9CIE標(biāo)準(zhǔn)照明和觀測(cè)條件0／dd／02.9CIE標(biāo)準(zhǔn)照明和觀測(cè)條件0／d測(cè)色儀實(shí)際采用的照明和觀察幾何條件

（物體反射）測(cè)色儀實(shí)際采用的照明和觀察幾何條件

（物體反射）測(cè)色儀實(shí)際采用的照明和觀察幾何條件

（物體透射）測(cè)色儀實(shí)際采用的照明和觀察幾何條件

（物體透射）2.10CIE色度計(jì)算方法2.10.1三刺激值的計(jì)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。2.10CIE色度計(jì)算方法2.10.1三刺激值的計(jì)算2.10.1三刺激值的計(jì)算對(duì)于物體色：CIE1964標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)在大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用時(shí)，波長(zhǎng)范圍為380nm至780nm，波長(zhǎng)間隔為5nm，甚至10nm。在計(jì)算物體色三刺激值時(shí)，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。2.10.1三刺激值的計(jì)算對(duì)于物體色：CIE1964標(biāo)參考白N

色刺激C:主波長(zhǎng)

=D處的波長(zhǎng);飽和度(興奮純度):

pe=NC/ND.色刺激C’:補(bǔ)色波長(zhǎng)

=D’處的波長(zhǎng);飽和度(興奮純度):pe’

=NC’/ND.2.10.2顏色三屬性的計(jì)算

1、色相的計(jì)算2、飽和度的計(jì)算參考白N2.10.2顏色三屬性的計(jì)算

1、色相的計(jì)算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(jì)算

4、色光相加(計(jì)算法)C1:m1亮度單位2.10.2顏色三屬性的計(jì)算

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)X=Yx1/y14、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(diǎn)，可在P點(diǎn)作一條與PQ垂直的直線，其長(zhǎng)度與Q色的量成正比；另在Q點(diǎn)上也作一條與PQ垂直的直線，長(zhǎng)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(diǎn)就是所求混合色的點(diǎn)。從而即可求出混合色的三屬性，Y值等于Y1+Y2。4、色光相加(作圖法)P為色光l，Q為色光2，M2.10.3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(diǎn)不是按等距分布的；同時(shí)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(jué)上等量的顏色差別，所以就很難確定一個(gè)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(jué)恰可分辨的最小顏色差別，把黑體軌跡劃分為許多視覺(jué)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×1062.10.3光源色溫、相關(guān)色溫的確定在CI第3章光源色度學(xué)ppt課件光源的相關(guān)色溫近似值計(jì)算：TC=1.4388TC48/1.4380光源的相關(guān)色溫近似值計(jì)算：TC=1.4388TC42.11CIE均勻顏色空間和色差公式2.11.1均勻顏色空間人眼對(duì)光譜顏色的差別感受性2.11CIE均勻顏色空間和色差公式2.11.1均勻顏色人眼對(duì)顏色的恰可分辨范圍人眼對(duì)顏色的恰可分辨范圍麥克亞當(dāng)?shù)念伾珯E圓形寬容量范圍麥克亞當(dāng)?shù)念伾珯E圓形寬容量范圍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)CIEl960均勻色度空間（CIEl960UCS）u第3章光源色度學(xué)ppt課件CIEl964均勻顏色空間用明度指數(shù)W*、色度指數(shù)U*和V*三個(gè)參數(shù)來(lái)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)。CIEl964均勻顏色空間用明度指數(shù)W*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)。CIEl976L*u*v*均勻顏色空間(CIELUVTheCIE1976UCS色度圖(u’,v’圖)u’=4x/(-2x+12y+3),v’=9x/(-2x+12y+3)TheCIE1976UCS色度圖(u’,v’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*suvCIE1976u,v色調(diào)角huv、飽和度suv、第3章光源色度學(xué)ppt課件第3章光源色度學(xué)ppt課件THECIELUV色空間THECIELUV色空間THECIELUV色空間THECIELUV色空間THECIELUV色空間THECIELUV色空間THECIELUV色空間THECIELUV色空間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)1/2CIEl976L*a*b*均勻顏色空間(CIELA第3章光源色度學(xué)ppt課件THECIELAB色空間THECIELAB色空間THECIELAB色空間THECIELAB色空間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CIELAB2.11.2色差公式1、CIELUV色差公式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(píng)估的實(shí)際條件來(lái)確定其取值。例如，對(duì)于紡織工業(yè)，取kL=2，kC=kH=1。CIE1994色差公式（CIE94）式中SL=1，CIEDE2000a.總色差ΔV=kE-1ΔEoo式中V是被知覺(jué)的色差，Eoo是CIEDE2000總色差，kE-1稱(chēng)為總色差視覺(jué)敏感度(對(duì)于一般的工業(yè)色差評(píng)估，可以直接用總色差Eoo表示被知覺(jué)的色差)；L’、C’、H’分別為明度差、彩度差、色調(diào)差；kL，kC、kH稱(chēng)為參數(shù)因子，是與實(shí)驗(yàn)條件有關(guān)的校正系數(shù)；SL、SC、SH稱(chēng)為權(quán)重函數(shù)，用來(lái)校正顏色空間均勻性；RT稱(chēng)為旋轉(zhuǎn)函數(shù)，用來(lái)校正藍(lán)色區(qū)域色分辨橢圓主軸方向的偏轉(zhuǎn)。CIEDE2000式中V是被知覺(jué)的色差，Eoo是CIEb.明度差、彩度差、色調(diào)差ΔL’=Lb’-Ls’ΔC’=Cb’-Cs’ΔH’=2(Cb’Cs’)0.5sin(Δh’/2)其中Δh’=hb’-hs’;L’=L*,a’=a*(1+G)b’=b*C’=(a’2+b’2)0.5h’=tan-1(b’/a’)Δh’=-90ohb’=300ohs’=30oΔh’≠270o注意:b.明度差、彩度差、色調(diào)差Δh’=-90ohb’=300ohc.權(quán)重函數(shù)其中,,表示它們的算術(shù)平均值。h’=345ohb’=300ohs’=30oh’≠165o注意:c.權(quán)重函數(shù)其中,,表d.旋轉(zhuǎn)函數(shù)

d.旋轉(zhuǎn)函數(shù)e.CIEDE2000規(guī)定的一組參照條件照明光源：模擬D65相對(duì)光譜功率分布的光源

照度：10001x

觀察者：具有正常色覺(jué)

背景：具有中等明度(L*=50)的均勻灰色觀察模式：物體色色樣大??；大于4o視場(chǎng)色樣間隔：一對(duì)色樣的兩個(gè)樣品邊緣直接接觸，使色樣對(duì)的間距最小色樣的色差幅度：0至5個(gè)CIELAB色差單位色樣表面結(jié)構(gòu)：顏色均勻單一，無(wú)可見(jiàn)的花紋或不均勻性e.CIEDE2000規(guī)定的一組參照條件照明光源：模e.CIEDE2000規(guī)定的一組參照條件若色差評(píng)估的實(shí)驗(yàn)條件符合上述參照條件，參數(shù)因子kL=kC=kH=1，否則要根據(jù)工業(yè)色差評(píng)估的實(shí)際條件來(lái)確定其取值。例如，對(duì)于紡織工業(yè)，取kL=2，kC=kH=1。當(dāng)采用不等于1的參數(shù)因子，必須在括號(hào)內(nèi)申明三個(gè)參數(shù)因子的取值。例如，用于紡織工業(yè)的CIEDE2000(2：1：1)，總色差為Eoo(2：1：1)，或者用文件來(lái)說(shuō)明。e.CIEDE2000規(guī)定的一組參照條件若CMC(

l:c)formulainCIELABspaceE

=[(L*/l

SL)2+(C*/cSC)2+(H*/SH)2]1/2whereSL=0.040975L*/(1+0.01765L*)forL*>16SL=0.511forL*<16SC=00638C*/(1+0.0131C*)+0.638SH=(fT+1-f)SC,wheref={(C*)4/[(C*)4+1900]}1/2andT=0.36+|0.4cos(hab+35o)|unlesshabisbetween164oand345owhenT=0.56+|0.2cos(hab+168o)|CMCcolordifferenceformulaCMC(l:c)formulainCIELAB2.11.3波長(zhǎng)間隔對(duì)色度測(cè)量的影響對(duì)于波長(zhǎng)測(cè)量間隔大于5nm的情況，由于三刺激值的誤差較大，一般不能作為三刺激值的絕對(duì)測(cè)量，但可作為相對(duì)測(cè)量，即試樣間的色差測(cè)量。一般認(rèn)為，作為色差測(cè)量，波長(zhǎng)測(cè)量間隔可取20nm，其精度可達(dá)0.1，這對(duì)于很多顏色檢測(cè)來(lái)說(shuō)已能滿足要求了。事實(shí)上，這個(gè)結(jié)論只是對(duì)于具有相似反射率分布的樣品來(lái)說(shuō)是正確的，而對(duì)于反射率分布相差較大的同色異譜樣品來(lái)說(shuō)，該結(jié)論則可能存在問(wèn)題。這是因?yàn)閷?duì)于相似反射率的樣品，由于求和近似引入的誤差基本相同，兩者之差使誤差相互抵消，因此能保證較高的色差精度。而對(duì)于反射率分布差異較大的樣品，它們的誤差可能相差很大，兩者之差就不能抵消，有時(shí)反而加大，這樣色差的誤差就可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)0.1。2.11.3波長(zhǎng)間隔對(duì)色度測(cè)量的影響對(duì)于波長(zhǎng)測(cè)（1）波長(zhǎng)測(cè)量間隔的影響

試樣123456Em(10)0.050.050.070.060.030.05Em(20)0.530.450.390.540.460.62Em(40)1.41.01.52.61.82.1試樣789101112Em(10)0.050.030.050.040.040.03Em(20)0.330.540.490.570.540.35Em(