色度學(xué)的基本知識(shí)

關(guān)于色度學(xué)的基本知識(shí)色度學(xué)

色度學(xué)是研究人的顏色視覺(jué)規(guī)律、顏色測(cè)量理論與技術(shù)的科學(xué)，它是一門(mén)本世紀(jì)發(fā)展起來(lái)的，以物理光學(xué)、視覺(jué)生理、視覺(jué)心理、心理物理等學(xué)科為基礎(chǔ)的綜合性科學(xué)。色度學(xué)與物理光學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)不同,物理光學(xué)可以認(rèn)為是客觀的科學(xué),是與人類無(wú)關(guān)的。而色度學(xué)卻是一種主觀的科學(xué),它以人類的平均感覺(jué)為基礎(chǔ),因此它屬于人類工程學(xué)范疇,以對(duì)光強(qiáng)的度量來(lái)說(shuō),物理光學(xué)以光的輻射能量這個(gè)客觀單位來(lái)度量,而色度學(xué)卻以色光對(duì)人眼的刺激強(qiáng)度來(lái)度量。色度學(xué)確切的講它是研究人眼對(duì)顏色感覺(jué)規(guī)律的一門(mén)科學(xué)。以對(duì)光強(qiáng)的度量來(lái)說(shuō),物理光學(xué)以光的輻射能量這個(gè)客觀單位來(lái)度量,而色度學(xué)卻以色光對(duì)人眼的刺激強(qiáng)度來(lái)度量。輻射能量很大的波長(zhǎng)很長(zhǎng)的紅光對(duì)人來(lái)說(shuō)卻沒(méi)有輻射能量很小的黃光亮,人們就認(rèn)為黃光的強(qiáng)度比紅光大。在人們眼中所反映出的顏色，不單取決于物體本身的特性，而且還與照明光源的光譜成分有著直接的關(guān)系。所以說(shuō)在人們眼中反映出的顏色是物體本身的自然屬性與照明條件的綜合效果。我們用色度學(xué)來(lái)評(píng)價(jià)的結(jié)論就是這種綜合效果每個(gè)人的視覺(jué)并不是完全一樣的。在正常視覺(jué)的群體中間，也有一定的差別。目前在色度學(xué)上為國(guó)際所引用的數(shù)據(jù)，是由在許多正常視黨人群中觀測(cè)得來(lái)的數(shù)據(jù)而得出的平均結(jié)果。就技術(shù)應(yīng)用理論上來(lái)說(shuō)，已具備足夠的代表性和可靠的準(zhǔn)確性。第2頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)國(guó)際照明委員會(huì)(CommissionInternationaleedI'Eclairage-CIE)

主要研究照明的專業(yè)術(shù)語(yǔ)、光度學(xué)和色度學(xué)的國(guó)際學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)。設(shè)在巴黎。早在1924年前就已從事標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)的研究，1931年根據(jù)萊特(W.D.Wright)在1928-1929年和吉爾德(J.Guild)在1931年研究三原色的角度觀察效果，加以平均，規(guī)定了CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值，并據(jù)以繪制出偏馬蹄形曲線的*色度圖，稱為“1931CEL-RGB系統(tǒng)色度圖”，后經(jīng)修改被推薦為1931CIE-XYZ系統(tǒng)，為國(guó)際通用色度學(xué)系統(tǒng)，稱為“CIE標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)”，所作的圖則稱“CIE1931色度圖”。1964年又綜合斯泰爾斯(W.S.Stiles)和伯奇(J.M.Bruch)以及斯伯林斯卡婭(N.I.Speranskaya)1959年發(fā)表的研究結(jié)果，制定了CIE1964補(bǔ)充色度學(xué)系統(tǒng)以及相應(yīng)的色度圖，為世界各國(guó)廣泛采用，據(jù)以進(jìn)行色度計(jì)算和色差計(jì)算。1964年又提出了“均勻顏色空間”的三維空間概念，1976年加以修訂，并正式被采用。CIE為此還提出了確定的參照光源，稱“CIE標(biāo)準(zhǔn)光源”。

第3頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月眼睛的剖視結(jié)構(gòu)*角膜(Cornea):

眼球壁的正前方，1mm厚，為一彈性的透明組織占眼球壁面積1/6，光線經(jīng)角膜曲光折射進(jìn)入眼內(nèi)。*虹膜(Iris):

位于形成眼壓的房水(AqueousHumor)后面(水晶體前面)決定眼睛的顏色白種人兒童虹膜色素少，為藍(lán)色，年老色素增多成棕黑色）其肌鍵可控制瞳孔（Pupil)大小(約為2-8mm之變化)使得影像隨外界明暗變化成像于視網(wǎng)膜上。*水晶體(Lens)：

虹膜后透明雙凸透鏡，兩曲面之曲率不同，厚4mm，9mm直徑曲光率靠睫狀肌(CiliaryBody)收縮而改變。第4頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月眼睛的剖視放大圖片第5頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月視覺(jué)原理人眼基本上可以看成是一個(gè)包含在鞏膜內(nèi)的不透光暗室。它具有一個(gè)由角膜﹑前房水﹑水晶體和玻璃體組成的折射光學(xué)系統(tǒng)﹐它們將入射光線聚焦在眼球后面的視網(wǎng)膜上形成一個(gè)倒像。虹膜上的小孔叫瞳孔﹐瞳孔的大小可以改變﹐以便調(diào)節(jié)進(jìn)入眼睛的光通量。在低亮度它完全打開(kāi)時(shí)﹐直徑可達(dá)8mm左右﹐而在高亮度環(huán)境中﹐其直徑為1.5mm左右﹐其有效孔徑(光圈)從f/11到f/2﹐焦距約為16mm。視網(wǎng)膜由一個(gè)感光細(xì)胞薄層組成﹐上面的細(xì)胞分為兩種類型﹕一種是錐形的﹐一種是桿形的﹐它們大約有一億二千五百萬(wàn)個(gè)﹐不均勻地分布在視網(wǎng)膜上。這兩類細(xì)胞的作用不同﹐桿形細(xì)胞作用相當(dāng)于高靈敏度﹑粗顆粒的黑白底片﹐它在很暗的光照下還能起作用﹐但不能區(qū)別顏色﹐的到的像輪廓不夠清晰﹔錐形細(xì)胞作用相當(dāng)于靈敏度比較差﹑顆粒細(xì)的彩色底片﹐它在較強(qiáng)的光照下才能起作用﹐能區(qū)別顏色﹐得到的像的細(xì)節(jié)較清晰。第6頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月視覺(jué)原理進(jìn)入眼睛的光線通過(guò)瞳孔后到達(dá)水晶體凸透鏡﹐在周圍睫狀肌的作用下﹐透鏡可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)它的形狀﹐使一定遠(yuǎn)近范圍內(nèi)(約從無(wú)窮遠(yuǎn)到15cm)的物體都能分別成像于視網(wǎng)膜上﹐兩種感光細(xì)胞把像的訊號(hào)經(jīng)過(guò)視神經(jīng)通道傳送到大腦。水晶體是折射率不均勻的物體﹐其外層折射率為1.38﹐內(nèi)層折射率接近1.41﹐水晶體的焦距可以靠其表面曲率的變化來(lái)改變。隨著物體離眼睛距離的不同﹐水晶體焦距作相應(yīng)的變化﹐因而在視網(wǎng)膜上可以得到物體清晰的像﹐這個(gè)過(guò)程稱為調(diào)焦。正常的眼睛處于沒(méi)有調(diào)節(jié)的自然放松狀態(tài)時(shí)﹐無(wú)窮遠(yuǎn)物體正好成像在視網(wǎng)膜上﹐即眼睛的像放焦點(diǎn)正好與視網(wǎng)膜重合﹐所以眼睛觀察遠(yuǎn)處物體不容易疲勞﹐故目視儀器的調(diào)節(jié)應(yīng)使像成于無(wú)限遠(yuǎn)處。觀察近距物體時(shí)﹐水晶體周圍的睫狀肌向內(nèi)收縮﹐使水晶體曲率半徑變小﹐這時(shí)眼睛的焦距縮短﹐像方焦點(diǎn)由網(wǎng)膜上向前移動(dòng)﹐使有限距離處的物體成像在視網(wǎng)膜上。第7頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月視神經(jīng)放大圖片第8頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月視覺(jué)原理進(jìn)入眼睛的光線被視網(wǎng)膜（Retina)上的桿狀（Rod）和錐狀(Cone)細(xì)胞（見(jiàn)右圖）所接受，并產(chǎn)生電子訊號(hào)刺激后方的神經(jīng)細(xì)胞層在精于大腦整合產(chǎn)生視覺(jué)影像。

桿狀（Rod）細(xì)胞主司明暗的判別，平均約有1億兩千萬(wàn)個(gè)細(xì)胞，可接受400～600nm波長(zhǎng)的光線，不具色彩判別力。錐狀(Cone)細(xì)胞，則集中在視網(wǎng)膜中央的部分，可接受400～700nm波長(zhǎng)的光線，具辨別色彩的能力，但數(shù)量只有6百萬(wàn)個(gè)。這也說(shuō)明了為什么人的眼睛對(duì)明暗對(duì)比的判定，要比色彩的變化來(lái)的敏感的原因。第9頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月視覺(jué)暫留現(xiàn)象人眼之所以能夠看清一個(gè)物體，乃是由于該物體在光的照射下，物體所反射或透射的光進(jìn)入人眼，刺激了視神經(jīng)，引起了視覺(jué)反應(yīng)。當(dāng)這個(gè)物體從眼前移開(kāi)，對(duì)人眼的刺激作用消失時(shí)，該物體的形狀和顏色不會(huì)隨著物體移開(kāi)而立即消失，它在人眼還可以作一個(gè)短暫停留，時(shí)間大約為1/10秒。物體形狀及顏色在人眼中這個(gè)短暫時(shí)間的停留，就稱為視覺(jué)暫留現(xiàn)象。正因?yàn)橛辛诉@種視覺(jué)暫留現(xiàn)象，人們才能欣賞到電影、電視的連續(xù)畫(huà)面。視覺(jué)暫留現(xiàn)象是視錯(cuò)覺(jué)的一種表現(xiàn)。

第10頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月眼睛的分辨能力眼睛分辨物體細(xì)節(jié)的能力與視網(wǎng)膜的結(jié)構(gòu)(主要是其上面的感光單元的分布)有關(guān)﹐不同部分亦很大的差別。在網(wǎng)膜中央靠近光軸的一個(gè)很小的區(qū)域(稱為黃斑直徑約為1.5mm)里﹐分辨能力最高。能分辨的最近兩點(diǎn)對(duì)眼睛的張角﹐稱為最小分辨角。在白晝的照明條件下﹐黃斑內(nèi)的最小分辨角接近1‘﹐趨向網(wǎng)膜邊緣﹐分辨能力急劇下降。所以人的眼睛視場(chǎng)雖然很大﹐水平方向視場(chǎng)角約為160度﹐垂直方向約為130度﹐但其中只有中央視角6~7度的一個(gè)小范圍內(nèi)才能較清楚地看到物體的細(xì)節(jié)。另外﹐眼睛的分辨能力與照明環(huán)境有很大的關(guān)系﹐在夜間照明條件比較差的時(shí)候﹐眼睛的分辨能力大大下降﹐最小分辨角可達(dá)1度以上。人們大約可分辨出一百多種顏色。這種單波長(zhǎng)的色光非常鮮艷,人們稱為純色。實(shí)際看到的色光大多數(shù)是由許多種波長(zhǎng)的光組成的。例如太陽(yáng)光就是從紅光到藍(lán)光的連續(xù)光譜組成的。第11頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月顏色的視覺(jué)

(視網(wǎng)膜的顏色區(qū))對(duì)顏色的感覺(jué)是光的輻射能對(duì)視網(wǎng)膜上錐體細(xì)胞作用的結(jié)果﹐由于錐體細(xì)胞的分布不同﹐因而不同區(qū)域?qū)︻伾母惺苣芰σ膊煌?。視網(wǎng)膜中央能分辨各種顏色﹐由中央向外圍部分過(guò)渡﹐對(duì)顏色的分辨能力逐漸減弱﹐直到對(duì)顏色的感覺(jué)消失。觀察小視場(chǎng)和大視場(chǎng)的顏色會(huì)有不同結(jié)果。眼感受到顏色﹐不只決定于客觀的刺激﹐還取決于用眼的什么位置接受這個(gè)刺激。(例﹕當(dāng)比較兩種顏色時(shí)﹐視場(chǎng)的角值不應(yīng)超過(guò)1.5度)第12頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月顏色的視覺(jué)

(顏色辨認(rèn))顏色是外來(lái)的光刺激作用于人的視覺(jué)器官而產(chǎn)生的主觀感覺(jué)。因而物體的顏色不僅取決于物體本身，還與光源、周圍環(huán)境的顏色，以及觀察者的視覺(jué)系統(tǒng)有關(guān)系。一般來(lái)說(shuō)可見(jiàn)光譜上的各種顏色隨光強(qiáng)度的增加而有所變化(向紅色或藍(lán)色變化)。這種顏色隨光強(qiáng)度而變化的現(xiàn)象﹐叫做貝楚德-樸爾克效應(yīng)。但在光譜上黃(527nm)﹑綠(503nm)﹑藍(lán)(478nm)三點(diǎn)基本上不隨光強(qiáng)而變。人眼對(duì)波長(zhǎng)變化引起的顏色變化的辨認(rèn)能力(顏色辨認(rèn)的靈敏閾)﹐在光譜中的不同位置是不同的。人眼剛能辨認(rèn)的顏色變化就稱為顏色辨認(rèn)的靈敏閾。最靈敏處為480nm(青)及600nm(橙黃)附近﹔最不靈敏處為540nm(綠)及光譜兩端。靈敏處只要波長(zhǎng)改變1nm﹐人眼就能感受到顏色的變化﹐而多數(shù)要改變1~~2nm才行。

第13頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月顏色的視覺(jué)

(顏色的分類)顏色可分為彩色和非彩色。非彩色指白色﹑黑色和各種不同深淺的灰色。

彩色就是指黑白系列以外的各種顏色。對(duì)于理想的完全反射的物體﹐其反射率為100%﹐稱它為純白﹔而對(duì)于理想的完全吸收的物體﹐其反射率為零﹐稱它為純黑。白色﹑黑色﹑和灰色物體對(duì)光譜各波段的反射和吸收是沒(méi)有選擇性的﹐稱它們?yōu)橹行陨?。?duì)光來(lái)說(shuō)﹐非彩色的黑白變化相當(dāng)于白光的亮度變化﹐即當(dāng)白光的亮度非常高時(shí)﹐人眼就感覺(jué)到是白色的﹔當(dāng)光的亮度很低時(shí)﹐就感覺(jué)到發(fā)暗或發(fā)灰﹐無(wú)光時(shí)是黑色的。第14頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月顏色的視覺(jué)

(非彩色的特性)1)非彩色的特性可用明度表示﹕明度是指人眼對(duì)物體的明亮感覺(jué)。影響的因素﹕輻射的強(qiáng)度大小(亮度的大小)

一般亮度越大﹐我們感覺(jué)物體越明亮﹔但當(dāng)亮度變化很小﹐人眼不能分辨明度的變化﹐可以說(shuō)明度沒(méi)變﹐但不能說(shuō)亮度沒(méi)變。因?yàn)榱炼仁怯袠?biāo)準(zhǔn)的物理單位﹐而明度是人眼的感覺(jué)。人的經(jīng)驗(yàn)在同樣的亮度情況下﹐我們可能認(rèn)為暗環(huán)境高反射率(例如在較暗環(huán)境中的白色書(shū)頁(yè))明度比亮環(huán)境較低反射率(例如在光亮環(huán)境中的黑墨)的物體明度高。第15頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月彩色的三個(gè)特性(明度)彩色有三種特性﹕明度﹑色調(diào)和飽和度。色調(diào)和飽和度又總稱為色品(色度)。明度是指色彩的明暗程度。每一種顏色在不同強(qiáng)弱的照明光線下都會(huì)產(chǎn)生明暗差別，我們知道，物體的各種顏色，必須在光線的照射下，才能顯示出來(lái)。這是因?yàn)槲矬w所呈現(xiàn)的顏色，取決于物體表面對(duì)光線中各種色光的吸收和反射性能。前面提到的紅布之所以呈現(xiàn)紅色，是由于它只反射紅光，吸收了紅光之外的其余色光。白色的紙之所以呈現(xiàn)白光，是由于它將照射在它表面上的光的全部成分完全反射出來(lái)。如果物體表面將光線中各色光等量的吸收或全部吸收，物體的表現(xiàn)將呈現(xiàn)出灰色或黑色。同一物體由于照射在它表面的光的能量不同，反射出的能量也不相同，因此就產(chǎn)生了同一顏色的物體在不同能量光線的照射下呈現(xiàn)出明暗的差別。白顏料屬于高反射率物質(zhì)，無(wú)什么顏色摻入白顏料，可以提高自身的明度。黑顏料屬于反射率極低的物質(zhì)，因此在各種顏色的同一顏色中（黑除外）摻黑越多明度越低。

在攝影中，正確處理色彩的明度很重要，如果只有色別而沒(méi)有明度的變化，就沒(méi)有縱深感和節(jié)奏感，也就是我們常說(shuō)的沒(méi)層次。

第16頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月彩色的三個(gè)特性(色調(diào))色調(diào)就是指不同顏色之間質(zhì)的差別，它們是可見(jiàn)光譜中不同波長(zhǎng)的電磁波在視覺(jué)上的特有標(biāo)志。色彩所具有的最顯著特征就是色調(diào)，也稱色相。它是指各種顏色之間的差別。從表面現(xiàn)象來(lái)講，例如一束平行的白光透過(guò)一個(gè)三棱鏡時(shí)，這束白光因折射而被分散成一條彩色的光帶，形成這條光帶的紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等顏色，就是不同的色調(diào)。從物理光學(xué)的角度上來(lái)講，各種色調(diào)是由射入人眼中光線的光譜成分所決定的，色調(diào)即色相的形成取決于該光譜成分的波長(zhǎng)。物體的色調(diào)由照射光源的光譜和物體本身反射特性或者透射特性決定。例如藍(lán)布在日光照射下，只反射藍(lán)光而吸收其它成分。如果分別在紅光，黃光或綠光的照射下，它會(huì)呈現(xiàn)黑色。紅玻璃在日光照射下，只透射紅光，所以是紅色。光源的色調(diào)取決于輻射的光譜組成和光譜能量分布及人眼所產(chǎn)生的感覺(jué)。第17頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月彩色的三個(gè)特性(飽和度)飽和度是指構(gòu)成顏色的純度也就是彩色的純潔性﹐色調(diào)深淺的程度。它表示顏色中所含彩色成分的比例。彩色比例越大，該色彩的飽和度越高，反之則飽和度越低。從實(shí)質(zhì)上講，飽和度的程度就是顏色與相同明度有消色的相差程度，所包含消色成分越多，顏色越不飽和。色彩飽和度與被攝物體的表面結(jié)構(gòu)和光線照射情況有著直接的關(guān)系。同一顏色的物體，表面光滑的物體比表面粗糙的物體飽和度大；強(qiáng)光下比陰暗的光線下飽和度高?？梢?jiàn)光譜的各種單色光是最飽和的彩色。當(dāng)光譜色(即單色光)摻入白光成份時(shí)﹐其彩色變淺﹐或者說(shuō)飽和度下降。當(dāng)摻入的白光成份多到一定限度時(shí)﹐在眼睛看來(lái)﹐它就不再是一種彩色光而成為白光了﹐或者說(shuō)飽和度接近于零，白光的飽和度等于零。物體彩色的飽和度決定于其反射率(或透過(guò)率)對(duì)譜線的選擇性﹐選擇性越高﹐其飽和度就越高。也就是說(shuō)物體色調(diào)的飽和度決定于該物體表面反射光譜輻射的選擇性程度，物體對(duì)光譜某一較窄波段的反射率很高，而對(duì)其它波長(zhǎng)的反射率很低或不反射，表明它有很高的光譜選擇性，物體這一顏色的飽和度就高。不同的色別在視覺(jué)上也有不同的飽和度，紅色的飽和度最高，綠色的飽和度最低，其余的顏色飽和度適中。在照片中，高飽和度的色彩能使人產(chǎn)生強(qiáng)烈、艷麗親切的感覺(jué)；飽和度低的色彩則易使人感到淡雅中包含著豐富。第18頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月顏色的視覺(jué)

(顏色的特性)亮度或明度是光作用于人眼時(shí)所引起的明亮程度的感覺(jué)，是指色彩明暗深淺的程度，也可稱為色階。亮度有兩種特性：同一物體因受光不同會(huì)產(chǎn)生明度上的變化；強(qiáng)度相同的不同色光，亮度感不同。飽和度指色彩純粹的程度。淡色的飽和度比濃色要低一些；飽和度還和亮度有關(guān)，同一色調(diào)越亮或越暗越不純。色光的基色或原色為紅（R）、綠（G）、藍(lán)（B）三色,也稱為光的三基色。三原色以不同的比例相混合，可成為各種色光，但原色卻不能由其它色光混合而成。色光的混合是光量的增加，所以三原色相混合而成白光，而兩種色光相混合而成白光，這兩種色光互為補(bǔ)色。光的物理性質(zhì)由它的波長(zhǎng)和能量來(lái)決定。波長(zhǎng)決定了光的顏色，能量決定了光的強(qiáng)度。光映射到我們的眼睛時(shí)，波長(zhǎng)不同決定了光的色相不同。波長(zhǎng)相同能量不同，則決定了色彩明暗的不同。色調(diào)與飽和度合稱為色度（Chromaticity），它既說(shuō)明彩色光的顏色類別，又說(shuō)明顏色的深淺程度。色度再加上亮度，就能對(duì)顏色作完整的說(shuō)明。第19頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月格拉斯曼顏色混合定律1)人的視覺(jué)只能分辨顏色的三種變化﹕

明度﹑色調(diào)和飽和度2)在由兩個(gè)成份組成的混色中﹐如果一個(gè)成份連續(xù)變化﹐混合色的外貌也連續(xù)變化。由此可導(dǎo)出﹕

補(bǔ)色律如果兩種彩色以適當(dāng)?shù)谋嚷驶旌虾罂梢援a(chǎn)生白色或灰色﹐稱該兩種彩色互為補(bǔ)色。如果兩者按其它比例混合﹐則產(chǎn)生近似于比重較大的彩色成份的非飽和色。每一種彩色都有一種相應(yīng)的補(bǔ)色。中間色律任何兩種非補(bǔ)色相混和﹐便產(chǎn)生中間色﹐其色調(diào)決定于兩彩色在色調(diào)順序上的遠(yuǎn)近。3)外貌相同的光﹐不管它們的光譜組成是否一樣﹐(在視覺(jué)效果上相同的光﹐可以是由不同光譜組成的﹐這就是所謂的同色異譜現(xiàn)象)在顏色混合中具有相同的效果。也就是說(shuō)﹐凡是視覺(jué)上相同的顏色﹐在顏色混合中都是等效的。由此又可導(dǎo)出﹕顏色代替律如果顏色A=顏色B﹐顏色C=顏色D﹐(式中的“=”表示視覺(jué)上的相同)﹐那么就有顏色A+顏色C顏色B=顏色B+顏色D。(式中的“+”表示相加混合)例如﹕如果C=A+B且B=X+Y那么就有C=A+(X+Y).4)亮度相加律混合色的總亮度等于組成混合色的各種顏色的亮度的總和。上述的顏色混合定律不適合用于染料或涂料的混合。第20頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月顏色匹配把兩種顏色調(diào)節(jié)到視覺(jué)上相同或相等的方法﹐稱為顏色的匹配。通過(guò)顏色相加的混合方法﹐改變顏色的明度﹑色調(diào)和飽和度三特性。其中兩個(gè)相互匹配的顏色，盡管處在不同條件下，兩個(gè)顏色仍始終保持匹配，即不管顏色周圍環(huán)境的變化，或者人眼已經(jīng)對(duì)其它顏色光適應(yīng)后再來(lái)觀察，視場(chǎng)中兩種顏色始終保持匹配。稱為顏色匹配恒常律。在一個(gè)給定的光源條件下，一對(duì)具有不同光波的物體可以產(chǎn)生相同的顏色，這一現(xiàn)象叫做條件配色，這一對(duì)物體稱為條件配色對(duì).第21頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月顏色的混合

顏色的相互混合稱為混色?；焐旨臃ɑ焐蜏p法混色。將幾種顏色光同時(shí)或快速先后刺激人的視覺(jué)器官,便產(chǎn)生不同于原來(lái)顏色的新的顏色感覺(jué),這就是顏色相加混合的方法,稱為加法混色。

格拉斯曼定律認(rèn)為，在由兩個(gè)成分組成的混和色中，如果一個(gè)成分連續(xù)地變化，混和色的外貌也連續(xù)變化。根據(jù)顏色的代替律可知，只要在感覺(jué)上顏色是相同的，便可以相互代替，所得的視覺(jué)效果是相同的，因而可以利用顏色混合的方法來(lái)產(chǎn)生或代替所需要的顏色。染料的混合稱為減色混合。紅、綠、藍(lán)三種顏色染料等量混合之后的顏色為黑色。

Kubelka-Munk的色料混合理論認(rèn)為：當(dāng)幾種色料混合時(shí)，總的吸收與散射為各色料的吸收與散射之和。如果各色料之間不起化學(xué)作用，則混合物的吸收系數(shù)和散射系數(shù)為各色料的吸收系數(shù)和散射系數(shù)之和。因顏料的吸收作用使光能下降，所以透明顏料的混合遵循減色混合原理。第22頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月混色規(guī)律不同顏色混合在一起，能產(chǎn)生新的顏色，這種方法稱為混色法?；焐譃橄嗉踊焐拖鄿p混色。相加混色是各分色的光譜成分相加，彩色電視就是利用紅、綠、藍(lán)三基色相加產(chǎn)生各種不同的彩色。相減混色中存在光譜成分的相減，在彩色印刷、繪畫(huà)和電影中就是利用相減混色。它們采用了顏色料，白光照射在顏色料上后，光譜的某些部分使被吸收，而其他部分被反向或透射，從而表現(xiàn)出某種顏色?；旌项伭蠒r(shí)，每增加一種顏料，都要從白光中減去更多的光譜成分，因此，顏料混合過(guò)程稱為相減混色。第23頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月相加混色的實(shí)現(xiàn)方法為了實(shí)現(xiàn)相加混色，除了將三種不同的基色，同時(shí)投射到某一全反射面產(chǎn)生相加混色外，還可以利用人眼的某些視覺(jué)特性實(shí)現(xiàn)相加混色。1.時(shí)間混色法：將三種不同的基色以足夠快的速度輪流投射到某一平面，因?yàn)槿搜鄣囊曈X(jué)惰性，分辨不出三種基色，而只能看到它們的混合色。時(shí)間混色法是順序制彩色電視的基礎(chǔ)。2.空間混色法：將三種基色分別投射到同一表面上相鄰的三點(diǎn)，只要這些點(diǎn)足夠的近，由于人眼分辨力的有限性，不能分辨出這三種基色，而只能感覺(jué)到它們的混合色?？臻g事法是同時(shí)制彩色電視的基礎(chǔ)。3.生理混色法：當(dāng)兩只眼睛同時(shí)分別觀看不同的顏色，也會(huì)產(chǎn)生混色效應(yīng)。例如，兩只眼睛分別戴上紅、綠濾波眼鏡，當(dāng)兩眼分別單獨(dú)觀看時(shí)，只能看到紅光或綠光；當(dāng)兩眼同時(shí)觀看時(shí)，正好是黃色，這就是生理混色法。第24頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月顏色匹配

(轉(zhuǎn)盤(pán)匹配)利用轉(zhuǎn)盤(pán)進(jìn)行顏色混合﹐實(shí)現(xiàn)顏色匹配。如右圖(a)所示﹐假定所選定的三原色為紅(R)﹑綠(G)﹑藍(lán)(B),它們各自的量以扇形面積表示﹐被匹配的顏色(C)放在轉(zhuǎn)盤(pán)的中心﹐當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)﹐R﹑G﹑B先后刺激人眼產(chǎn)生混合色的效果。改變R﹑G﹑B的比例﹐直到與C匹配為止。黑色扇形(圖中加陰影部分)的加入﹐是用以調(diào)節(jié)混合色的明度﹐使其與C的明度一致。以便獲得匹配的最好效果。當(dāng)C很飽和時(shí)﹐用圖(a)的辦法有可能不能實(shí)現(xiàn)匹配﹐此時(shí)可將三原色之一(例如B)加在被匹配的顏色C上﹐如圖(b)所示。(a)圖可以看做是相加混色法中的時(shí)間混色法﹐利用人眼的視覺(jué)暫留現(xiàn)象﹐在足夠快的旋轉(zhuǎn)中﹐使人眼分辨不出三種基色，而只能看到它們的混合色。遙為匹配某一特定顏色所需三原色的數(shù)量稱為三刺激值。第25頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月顏色匹配

(白色屏幕匹配)用三原色光照明白色屏幕的同一位置﹐光線經(jīng)過(guò)屏幕的反射而達(dá)到混合。改變?nèi)獾谋壤o即可實(shí)現(xiàn)匹配。如右圖所示﹐被匹配的顏色C加在屏幕的另一側(cè)。匹配后﹐視場(chǎng)中S及F兩部分的視覺(jué)外貌相同。第26頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月顏色匹配

(視覺(jué)鄰近匹配)

不同的顏色刺激同時(shí)作用到視網(wǎng)膜非常鄰近的部位﹐也可產(chǎn)生顏色混合現(xiàn)象。這就要求三色光在物面上要靠的足夠近。彩色顯象管就是基于此原理而實(shí)現(xiàn)顏色混合的。在上述的三種顏色匹配方法中﹐第二種白色屏幕匹配的顏色混合是在外界發(fā)生的﹐而其它兩種﹐顏色的混合是通過(guò)視覺(jué)器官實(shí)現(xiàn)的?？偨Y(jié)前面提到的顏色匹配的方法﹕1)顏色的混合是在外界發(fā)生的。

2)顏色的混合是通過(guò)視覺(jué)器官實(shí)現(xiàn)的。第27頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月色對(duì)比和色適應(yīng)在視場(chǎng)中，相鄰區(qū)域的不同顏色的相互影響叫做色對(duì)比。它包括有明度對(duì)比、色調(diào)對(duì)比、彩度對(duì)比。一般的顏色對(duì)比是這三種對(duì)比的綜合結(jié)果。對(duì)比的結(jié)果是增強(qiáng)了相鄰顏色間的差異。人眼對(duì)某一色光適應(yīng)后，觀察另一物體的顏色時(shí)，不能立即獲得客觀的顏色印象，而帶有原適應(yīng)色光的補(bǔ)色成份，需經(jīng)過(guò)一段時(shí)間適應(yīng)后才獲得客觀的顏色感覺(jué)，這個(gè)過(guò)程稱作色適應(yīng)的過(guò)程，這種現(xiàn)象稱作色適應(yīng)。第28頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月黑體任何物體都具有不斷輻射、吸收、發(fā)射電磁波的本領(lǐng)。輻射出去的電磁波在各個(gè)波段是不同的，也就是具有一定的譜分布。這種譜分布與物體本身的特性及其溫度有關(guān)，因而被稱之為熱輻射。為了研究不依賴于物質(zhì)具體物性的熱輻射規(guī)律，物理學(xué)家們定義了一種理想物體——黑體(blackbody)，以此作為熱輻射研究的標(biāo)準(zhǔn)物體通常的光源如太陽(yáng),日光燈,白熾燈等發(fā)出的光統(tǒng)稱為白光.但由于發(fā)光物質(zhì)不一樣,光譜成份相差也很大.如何區(qū)別各種光源因光譜成份不同而出現(xiàn)的差別呢?為此物理學(xué)中用一個(gè)稱為黑體的輻射源作為標(biāo)準(zhǔn),這個(gè)黑體是一種理想的熱輻射體,它的輻射程度只與它的溫度有關(guān).

所謂黑體是指入射的電磁波全部被吸收，既沒(méi)有反射，也沒(méi)有透射(當(dāng)然黑體仍然要向外輻射)。顯然自然界不存在真正的黑體，但許多地物是較好的黑體近似(在某些波段上)。基爾霍夫輻射定律(Kirchhoff)，在熱平衡狀態(tài)的物體所輻射的能量與吸收的能量之比與物體本身物性無(wú)關(guān),只與波長(zhǎng)和溫度有關(guān)。按照基爾霍夫輻射定律，在一定溫度下，黑體必然是輻射本領(lǐng)最大的物體，可叫作完全輻射體第29頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月色溫當(dāng)用其它光源和黑體輻射作比較時(shí),察看它的輻射與黑體何種溫度時(shí)的輻射特性相當(dāng)(即它們的光譜成份相同),就以黑體此時(shí)的溫度(絕對(duì)溫度)稱為某光源的色溫.在實(shí)際使用中,這常是用光源中的藍(lán)色光譜成份和紅色光譜成份的比例來(lái)區(qū)別,光源色溫的高低一般是藍(lán)色成份高時(shí)色溫較高;紅色成份高時(shí)色溫較低.

色溫：光源發(fā)射光的顏色與黑體在某一溫度下輻射光色相同時(shí)，黑體的溫度稱為該光源的色溫相關(guān)色溫：當(dāng)光源的光譜只能與黑體某一溫度下的光譜相近似，而不能精確等效時(shí)，則稱這一溫度為光源的相關(guān)色溫。

由于黑體這個(gè)溫度與顏色有關(guān)，故名色溫

注意，光源的色溫與光源本身的溫度是兩回事，通常兩者是不相同的。例如白熾燈光源本身溫度為2800K，但其色溫是2845K。維恩（Wien）位移定律指出：當(dāng)絕對(duì)黑體的溫度增高時(shí)，最大的發(fā)射本領(lǐng)向短波方向移動(dòng)（見(jiàn)圖2.1-1）,所以色溫較高的光源，其發(fā)出的輻射能較多地分布在波長(zhǎng)較短的綠光和藍(lán)光之中；而色溫較低的光源，其輻射能較多地分布在波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅光中。因此，在標(biāo)準(zhǔn)白光中，色溫較低者，偏紅；色溫較高時(shí)，偏藍(lán)。第30頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月電磁波譜在電磁波輻射范圍內(nèi)，只有波長(zhǎng)380nm到780nm（1nm=10*-6mm）的輻射能引起人們的視感覺(jué)，這段光波叫做可見(jiàn)光。

第31頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月顏色的波譜光色波長(zhǎng)λ（nm)代表波長(zhǎng)紅（Red）780～630700橙（Orange）630～600620黃（Yellow）600～570580綠（Green）570～500550青（Cyan）500～470500藍(lán)（Blue）470～420470紫（Violet）420～380420第32頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月標(biāo)準(zhǔn)照明體1)標(biāo)準(zhǔn)照明體A代表絕對(duì)溫度大約為2856K完全輻射體(黑體)的光。2)標(biāo)準(zhǔn)照明體B代表相關(guān)色溫大約為4874K的直射日光﹐它的光色相當(dāng)于中午陽(yáng)光。3)標(biāo)準(zhǔn)照明體C代表相關(guān)色溫大約為6774K的平均日光﹐它的光色近似陰天天空的日光。4)標(biāo)準(zhǔn)照明體D65代表相關(guān)色溫大約為6504K的日光。5)其他D照明體代表標(biāo)準(zhǔn)照明體D65以外的其它日光﹐如D55﹑D75。D55代表相關(guān)色溫為5503K的典型日光﹐常用于攝影。D75代表相關(guān)色溫為7504K的典型日光﹐用于高色溫光源下進(jìn)行精細(xì)辨色的場(chǎng)合。上述照明體﹐B和C不理想﹐因而用照明體D代表日光。在應(yīng)用中﹐推薦A和D65作為普遍應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)照明體。第33頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月標(biāo)準(zhǔn)光源為了較為準(zhǔn)確和規(guī)范地描述色調(diào)，CIE(國(guó)際照明委員會(huì))制定了4種標(biāo)準(zhǔn)光源，以統(tǒng)一色調(diào)值。這4種標(biāo)準(zhǔn)光源的名稱見(jiàn)下表，在這4種標(biāo)準(zhǔn)光源中，常用的Ｃ光源和Ｄ65光源，我國(guó)以Ｄ65為標(biāo)準(zhǔn)光源。

1)標(biāo)準(zhǔn)光源A

色溫2856K的充氣鎢絲燈。2)標(biāo)準(zhǔn)光源B

A光源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。3)標(biāo)準(zhǔn)光源C

A光源加另一組特定的戴維斯-吉伯遜液體濾光器﹐以產(chǎn)生相關(guān)色溫6774K的輻射。標(biāo)準(zhǔn)照明體D﹐CIE尚未推薦出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)光源。

我國(guó)以Ｄ65為標(biāo)準(zhǔn)光源。第34頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月關(guān)于顏色視覺(jué)理論

現(xiàn)代顏色視覺(jué)理論主要有兩大類：一是楊-赫姆霍爾茲的三色學(xué)說(shuō)，二是赫林的“對(duì)立”顏色學(xué)說(shuō)。前者從顏色混合的物理規(guī)律出發(fā)，后者從視學(xué)現(xiàn)象出發(fā)，兩者都能解釋大量現(xiàn)象，但是各有欠缺之處。例如：三色學(xué)說(shuō)是最大優(yōu)越性是能充分說(shuō)明各種顏色的混合現(xiàn)象，但最大的因難是不能滿意地解釋色盲現(xiàn)象。對(duì)立學(xué)說(shuō)對(duì)于色盲現(xiàn)象能夠得到滿意的解釋，但是最大的困難是對(duì)三基色能產(chǎn)生所有顏色這一現(xiàn)象沒(méi)有充分的說(shuō)明，而這一物理現(xiàn)象正是近代色度學(xué)的基礎(chǔ)，一直有效地指導(dǎo)著電視技術(shù)的發(fā)展，彩色電視技術(shù)的發(fā)展，彩色電視技術(shù)中是依靠三色學(xué)說(shuō)作為理論基礎(chǔ)的。在1971年后階段學(xué)說(shuō)逐漸的取而代之，其認(rèn)為有三種色彩的接收器，在接受到光線刺激時(shí)，將來(lái)自不同波長(zhǎng)的刺激透過(guò)神經(jīng)細(xì)胞傳送電子訊號(hào)給大腦。而大腦的則將送進(jìn)來(lái)的訊號(hào)依對(duì)立色彩學(xué)說(shuō)的原則進(jìn)行處理而反應(yīng)成你所認(rèn)知的色彩。也就是說(shuō)眼睛視網(wǎng)膜底部的色彩接受端會(huì)對(duì)三原色的波長(zhǎng)（R.G.B）產(chǎn)生反應(yīng)，并且產(chǎn)生神經(jīng)電子訊號(hào)送往大腦進(jìn)行判讀。而大腦會(huì)將所得到的訊號(hào)轉(zhuǎn)換為紅，綠，黃，藍(lán)四色（C.M.Y.K.）并組合成影像。第35頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月三基色原理(三色學(xué)說(shuō))

1807年，楊(T.Young)和赫姆霍爾茲(H.L.F.vonHelmholtz)根據(jù)紅、綠、藍(lán)三原色可以產(chǎn)生各種色調(diào)及灰色的顏色混合規(guī)律，假設(shè)在視網(wǎng)膜上有三種神經(jīng)纖維，每種神經(jīng)纖維的興奮都引起一種原色的感覺(jué)。光作用于視網(wǎng)膜上別然能同時(shí)引起三種纖維的興奮，但由于光的波長(zhǎng)特性，其中一種纖維的興奮特別強(qiáng)烈。例如，光譜長(zhǎng)波端的光同時(shí)刺激“紅”、“綠”、“藍(lán)”三種纖維，但“紅”纖維的興奮最強(qiáng)烈，而有紅色感覺(jué)。中間波段的光引起“綠”纖維最強(qiáng)烈的興奮，而有綠色感覺(jué)。依同理，短波端的光引起藍(lán)色感覺(jué)。光刺激同時(shí)引三種纖維強(qiáng)烈興奮的時(shí)候，就產(chǎn)生白色感覺(jué)。當(dāng)發(fā)生某一顏色感覺(jué)時(shí)，雖然一種纖維興奮強(qiáng)烈，但另外兩種纖維也同時(shí)興奮，也就是有三種纖維的活動(dòng)，所以每種顏色都有白光成份，即有明度感覺(jué)。1860年赫姆霍爾茲補(bǔ)充楊的學(xué)說(shuō)，認(rèn)為光譜的不同部分引起三種纖維不同比例的興奮。對(duì)光譜的每一波長(zhǎng)，三種纖維都有其特有的興奮水平，三種纖維不同程度的同時(shí)活動(dòng)就產(chǎn)生相應(yīng)的色覺(jué)?！凹t”和“綠”纖維的興奮引起橙黃色感覺(jué)，“綠”和“藍(lán)”纖維的興奮引起藍(lán)紫色感覺(jué)。這個(gè)學(xué)說(shuō)現(xiàn)在通常稱為楊-赫姆霍爾茲學(xué)說(shuō)，也叫做三色學(xué)說(shuō)。楊-赫姆霍爾茲學(xué)說(shuō)的最大優(yōu)越性是能充分說(shuō)明各種顏色的混合現(xiàn)象。赫姆霍爾茲用簡(jiǎn)明的三種神經(jīng)纖維的假設(shè)，使顏色實(shí)踐中顏色混合這一核心問(wèn)題得到滿意的解釋現(xiàn)代色度學(xué)的根源立方追溯到楊-赫姆霍爾茲的三色學(xué)說(shuō)。第36頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月對(duì)立顏色學(xué)說(shuō)(四色學(xué)說(shuō))赫林(E.Hering)的對(duì)立顏色學(xué)說(shuō)也叫做四色學(xué)說(shuō)。1878年赫林觀察到顏色現(xiàn)象總是以紅-綠，黃-藍(lán)，黑-白成對(duì)關(guān)系發(fā)生的，因而假定視網(wǎng)膜中有三對(duì)視素：白-黑視素、紅-綠視素、黃-藍(lán)視素。這三對(duì)視素的代謝作用包括建設(shè)(同化)和破壞(異化)兩種對(duì)立的過(guò)程。光刺激破壞白-黑視素，引起神經(jīng)沖動(dòng)產(chǎn)生白色感覺(jué)。無(wú)光刺激時(shí)白-黑視素便重新建設(shè)起來(lái)，所引起的神經(jīng)沖動(dòng)產(chǎn)生黑色感覺(jué)。對(duì)紅-綠視素，紅光起破壞作用，綠光起建設(shè)作用。對(duì)黃-藍(lán)視素，黃光起破壞作用，藍(lán)光起建設(shè)作用。因?yàn)榉N種顏色都有一定的明度，即含有白色成份，所以每一顏色不僅影響其本身視素的活動(dòng)，而且也影響白-黑視素的活動(dòng)。當(dāng)補(bǔ)色混合時(shí)，某一對(duì)視素的兩種對(duì)立過(guò)程形成平衡，因而不產(chǎn)生與該視素有關(guān)的顏色感覺(jué)

，但所有顏色都有白色成份所以引起白-黑視素的破壞作用而產(chǎn)生白色或灰色感覺(jué)。同樣情

形，當(dāng)所有顏色都同時(shí)作用到各種視素時(shí)，紅-綠、黃-藍(lán)視素的對(duì)立過(guò)程都達(dá)到平衡，而只有白-黑視素活動(dòng)，就引起白色或灰色感覺(jué)。當(dāng)視網(wǎng)膜的一部分正在發(fā)生某一對(duì)素的破壞作用，其相鄰部分便發(fā)生建設(shè)作用，而引起同時(shí)對(duì)比色盲是由于缺乏一對(duì)視素(紅-綠或黃-藍(lán))或兩對(duì)視素(紅-綠、黃-藍(lán))的結(jié)果。這一解釋與色盲常是成對(duì)出現(xiàn)(即紅-綠色盲或藍(lán)-黃色盲)的事實(shí)是一致的，缺乏兩對(duì)視素時(shí)便產(chǎn)生全色盲

。第37頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月階段學(xué)說(shuō)顏色視覺(jué)過(guò)程可以分成幾個(gè)階段。第一階段，視網(wǎng)膜有三組獨(dú)立的錐體感色物質(zhì)，它們有選擇地吸收光譜不同波長(zhǎng)的輻射，同時(shí)每一物質(zhì)又可單獨(dú)產(chǎn)生白和黑的感應(yīng)。在強(qiáng)光作用下產(chǎn)生白的反應(yīng)，無(wú)外界刺激時(shí)是黑的反應(yīng)。第一階段，在神經(jīng)興奮由錐體感受器向視覺(jué)中樞的傳導(dǎo)過(guò)程中，這三種反應(yīng)又重新組合，最后形成

三對(duì)對(duì)立性的神經(jīng)反應(yīng)，即紅或綠、黃或藍(lán)、白或黑反應(yīng)。總之，顏色視覺(jué)的機(jī)制很可能在視網(wǎng)膜感受器水平是三色的，符合楊-赫姆霍爾茲的學(xué)說(shuō)；而在視網(wǎng)膜感受器以上的視覺(jué)傳導(dǎo)通路水平則是四色的，符合赫林的學(xué)說(shuō)。顏色視覺(jué)機(jī)制的最后階段發(fā)生在大腦皮層的視覺(jué)中樞。在這里產(chǎn)生種顏色感覺(jué)。顏色視覺(jué)過(guò)程的這種設(shè)想常叫做“階段”學(xué)說(shuō)。我們看到，兩個(gè)似乎完全對(duì)立的古老顏色學(xué)說(shuō)，現(xiàn)在終于由顏色視覺(jué)的階段學(xué)說(shuō)統(tǒng)一在一起了。第38頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月三基色(三原色)原理三基色是這樣的三種顏色，它們相互獨(dú)立，其中任一色均不能由其它二色混合產(chǎn)生。它們又是完備的，即所有其它顏色都可以由三基色按不同的比例組合而得到。有兩種基色系統(tǒng)，一種是加色系統(tǒng)，其基色是紅、綠、藍(lán)；另一種是減色系統(tǒng)，其三基色是黃、青、紫（或品紅）。不同比例的三基色光相加得到彩色稱為相加混色，其規(guī)律為：紅＋綠＝黃紅＋藍(lán)＝紫藍(lán)＋綠＝青紅＋藍(lán)＋綠＝白

(如右圖所示)第39頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月三基色(三原色)原理彩色還可由混合各種比例的繪畫(huà)顏料或染料來(lái)配出，這就是相減混色。因?yàn)轭伭夏芪杖肷涔夤庾V中的某些成分，未吸收的部分被反射，從而形成了該顏料特有的彩色。當(dāng)不同比例的顏料混合在一起的時(shí)候，它們吸收光譜的成分也隨之改變，從而得到不同的彩色。其規(guī)律為：黃＝白－藍(lán)紫＝白－綠青＝白－紅黃＋紫＝白－藍(lán)－綠＝紅黃＋青＝白－藍(lán)－紅＝綠紫＋青＝白－綠－紅＝藍(lán)黃＋紫＋青＝白－藍(lán)－綠－紅＝黑相減混色主要用于美術(shù)、印刷、紡織等。根據(jù)人眼上述的彩色視覺(jué)特征，就可以選擇三種基色，將它們按不同的比例組合而引起各種不同的彩色視覺(jué)。這就是三基色原理的主要內(nèi)容。第40頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月量度色彩表現(xiàn)的主要考量由于人眼的判斷標(biāo)準(zhǔn)不一，如何度量色彩成為一個(gè)大問(wèn)題。不僅是彩色攝影似乎是否忠誠(chéng)地再現(xiàn)被攝景物的色彩，一般的印刷染色都會(huì)牽涉到色彩重現(xiàn)的問(wèn)題。因此，在制訂色彩度量衡標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，必須克服三個(gè)要素：色彩可以透過(guò)數(shù)字或圖表計(jì)量與表現(xiàn)。顏色的表現(xiàn)會(huì)隨不同的環(huán)境及條件變化，同時(shí)還受諸觀測(cè)者心理上的的反應(yīng)影響。因此，必須制訂能表現(xiàn)整體色彩感受范圍的標(biāo)準(zhǔn)與邊界。利用顏料或染料表現(xiàn)影像色彩時(shí)，由于這些化學(xué)制品無(wú)法像光線一樣，而是采用吸收和反射光源中特定波長(zhǎng)的，來(lái)達(dá)到顯色的目的。因此，在測(cè)量這類色彩時(shí)，必須對(duì)光源標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境參數(shù)作統(tǒng)一規(guī)范。第41頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月顏色方程若以(C)代表被匹配的顏色﹐(R)﹑(G)﹑(B)代表三原色﹐而以C﹑R﹑G﹑B分別代表它們的數(shù)量﹐則顏色匹配可用顏色方程表示﹕

C(C)=R(R)+G(G)+B(B)

當(dāng)三原色之一(例如B)必須加在被匹配的顏色上時(shí)﹐顏色方程可表示為﹕C(C)+B(B)=R(R)+G(G)

這一方程在色度學(xué)中可表達(dá)成﹕C(C)=R(R)+G(G)-B(B)

在色度學(xué)當(dāng)中﹐顏色的數(shù)量是用色度學(xué)單位(或稱T單位)來(lái)度量的。假定用三原色去匹配標(biāo)準(zhǔn)白光﹐需三原色分別為lR﹑lG﹑lB

流明﹐就把lR:lG:lB

定為(R)﹑(G)﹑(B)的相對(duì)亮度單位(色度學(xué)單位)。換句話說(shuō)﹐三原色分別用一個(gè)色度學(xué)單位單位混合就可以得到標(biāo)準(zhǔn)白光﹐也稱為等能白光。所謂標(biāo)準(zhǔn)白光﹐是指假想的在整個(gè)可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)光譜輻射能相等的光源的光色﹐也稱等能白色。色溫為5500k的白光與其很相似。第42頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月顏色的表示方法(RGB表色系統(tǒng))RGB表色系統(tǒng)為了表示顏色﹐國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)規(guī)定兩種方法﹐即兩種表色系統(tǒng)﹐并分別稱為1931CIE-RGB系統(tǒng)和1931CIE-XYZ。兩種系統(tǒng)的主要區(qū)別在于前者采用客觀的光譜色作為三原色﹐后者是采用假想的三原色。1.RGB表色系統(tǒng)國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）規(guī)定：三原色分別為﹕波長(zhǎng)為700nm，光通量為1光瓦的紅光作為一個(gè)紅基色單位（或稱單位量），用[R]表示﹔波長(zhǎng)為546.1nm，光通量為4.5907光瓦的紅光作為一個(gè)綠基色單位﹐用[G]表示；波長(zhǎng)為435.8nm，光通量為0.0601光瓦藍(lán)光作為一個(gè)藍(lán)基色單位，用[B]表示。這樣規(guī)定的原因是上述三者都比較容易精確地產(chǎn)生出來(lái)。是采用汞弧光譜中經(jīng)濾波后的單一譜線作為觀標(biāo)準(zhǔn)的。它們?nèi)菀撰@得，色度穩(wěn)定而準(zhǔn)確，配出彩色也較多。色度圖的讀數(shù)將按基色單位[R]、[G]、[B]進(jìn)行刻度，而不按輻射功率或者光通量刻度,其分別為1流明﹑4.5907流明﹑0.0601流明﹐它們是三基色的單位﹐或稱為基色量。第43頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月三基色(三原色)原理實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，人眼的視覺(jué)響應(yīng)應(yīng)取決于紅、綠、藍(lán)三分量的代數(shù)和，即它們的比例決定了彩色視覺(jué)，而其亮度在數(shù)量上等于三基色的總和。這個(gè)規(guī)律稱為Grassman定律。由于人眼的這一特性，就有可能在色度學(xué)中應(yīng)用代數(shù)法則。白光(W)可由紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三基色相加而得，它們的光通量比例為ΦR：ΦG：ΦB＝1：4.5907：0.0601通常，取光通量為1光瓦的紅基色光為基準(zhǔn)，于是要配出白光，就需要4.5907光瓦的綠光和0.0601光瓦的藍(lán)光，而白光的光通量則為Φw＝1+4.5907+0.0601＝5.6508光瓦為簡(jiǎn)化計(jì)算，使用了三基色單位制，記作[R]、[G]、[B]，它規(guī)定白光是由各為1個(gè)單位的三基色光組成，即MＷ=1[R]+1[G]+1[b]符號(hào)M的含義是“可由…混合配出”。由此可知，=1個(gè)單位[R]＝1光瓦(紅基色光)1個(gè)單位[G]＝4.5907光瓦(綠基色光)1個(gè)單位[B]＝O.0601光瓦(藍(lán)基色光)第44頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月三基色(三原色)原理選定上述單位以后，對(duì)于任意給出的彩色光Ｃ，其配色方程可寫(xiě)成Ｃ＝r1[R]+g1[G]+b1[B]該色的光通量為Φc＝(r1+4.5907g1+0.0601b1)光瓦＝680(r1+4.5907g1+0.0601b1)流明其中，r1、g1、b1為三個(gè)色系數(shù)。在只考慮色光色度時(shí)，起決定作用的是r1、g1、b1的相對(duì)比例，而不是其數(shù)值大小，于是可進(jìn)一步規(guī)格化。令m=r1+g1+b1;r=r1/mg=g1/m;b=b1/m顯然，r+g+b=1式中，m稱為色模，它代表某彩色光所含三基色單位的總量。r、g、b稱為RGB制的色度座標(biāo)或相對(duì)色系數(shù)，它們分別表示：當(dāng)規(guī)定所用三基色單位總量為1時(shí)，為配出某種給定色度的色光所需的[R]、[G]、[B]數(shù)值。這樣，Ｃ＝m{r[R]+g[G]+b[B]}。第45頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月顏色的表示方法(RGB表色系統(tǒng))在顏色方程中﹐如果R﹑G﹑B的比例發(fā)生了變化﹐那么混合色的色品將發(fā)生變化。如果R﹑G﹑B變化時(shí)保持相互間的比例不變﹐那么只引起混合色的亮度變化﹐而色品不變。因此混合色的色品只決定于R﹑G﹑B的比例。在顏色方程中﹐因有C=R+G+B﹐將配色方程變形為(C)=R/C(R)+G/C(G)+B/C(B)﹐由此可以看出三原色的刺激值在總顏色的刺激值(R+G+B)中所占的比例﹐取決于三刺激值的相對(duì)量。令

r=R/(R+G+B)﹑g=G/(R+G+B)﹑b=B/(R+G+B)﹐稱為色品坐標(biāo)(相對(duì)三色系數(shù))。由此即可得出r+g+b=1﹐即色品坐標(biāo)r﹑g﹑b中﹐只有兩個(gè)獨(dú)立﹐因此可用二維空間表示彩色光的色品。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)白光﹐R=G=B=1﹐因此標(biāo)準(zhǔn)白光的色坐標(biāo)為r=g=b=1/3

第46頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月如果將

R、

G、

B看成三個(gè)變量,就形成一個(gè)三維彩色空間?？梢杂靡粋€(gè)三維的立方體來(lái)表示它們能組成的所有顏色

:顏色的表示方法第47頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月圖示CIE1931RGB系統(tǒng)色度圖

第48頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月顏色的表示方法(XYZ表色系統(tǒng))XYZ表色系統(tǒng)RGB系統(tǒng)在某些場(chǎng)合下﹐例如被匹配顏色的飽和度很高時(shí)﹐三色系數(shù)就不能同時(shí)去正﹐而且由于三原色都對(duì)混合色的亮度有貢獻(xiàn)﹐當(dāng)用顏色方程計(jì)算時(shí)就很不方便。希望有一種系統(tǒng)能滿足以下的要求﹕(1)三刺激值均為正(2)某一種原色的刺激值﹐正好代表混合色的亮度﹐而另外兩種原色對(duì)混合色的亮度沒(méi)有貢獻(xiàn)。(3)當(dāng)三刺激值相等時(shí)﹐混合光仍代表標(biāo)準(zhǔn)(等能)白光。這樣的系統(tǒng)在以實(shí)際的光譜色為三原色時(shí)是找不到的﹐于是就出現(xiàn)了以假想色為三原色的XYZ表色系統(tǒng)。第49頁(yè),共61頁(yè)，星期六，2024年，5月顏色的表示方法(XYZ表色系統(tǒng))在XYZ表色系統(tǒng)中﹐彩色表示為C(C)=X(X)+Y(Y)+Z(Z)。同RGB系統(tǒng)一樣﹐在XYZ系統(tǒng)中﹐色品坐標(biāo)為﹕x=X/(X+Y+Z)﹑y=Y/(X+Y+Z)﹑z=Z/(X+Y+Z)﹔

由此也可知