色度学中文版 捷力
第三章CIE色度学体系ppt课件
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
颜色空间
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。
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
四、色品坐标和色品图
三原色各自在R+G+B总量中的相对比例 叫做色品坐标，用符号r，g，b来表示。 （chromaticity coordinates）
色品坐标与 三刺激值关系式
r=R/(R+G+B) g=G/(R+G+B) b=B/(R+G+B)=1-r-g
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
色品图（Chromaticity diagram）
挡屏
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
颜色视觉特性
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，用光谱三刺激值
r,g 来,b 表
示 ，这一组函数叫做“CIE1931-RGB系统标准色
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
色度学原理与CIE标准色度学系统介绍课件
色度学原理与CIE标准色度 学系统介绍
12
2
2.5 光谱三刺激值
如果已知色光E的光谱功率分布，怎样来确 定它的三刺激值及色度坐标呢？
设：光谱功率分布为E()，
光谱色 的色度坐标r()、g()、b()。
首先找出单色光E()d的色量值dC()，
单色光E()d的亮度：kV()E()d，
其对应的C值dC()：
学系统介绍
+Y 16
{Y}
+
Z
{Z}
2
2.7 CIE 标准色度观察者
现代色度学采用国际照明委员会(简称CIE) 所规定的一套颜色测量原理、数据和计算方法， 称为CIE标准色度学系统。此系统是以两组现代 色度学的基本视觉实验数据为基础的。
CIE l931标准色度观察者光谱三刺激值，适 于1o～4o视场的颜色测量；
2
色度学原理与CIE标准色度学系 统介绍
2
色光匹配：
Red
Green Blue
nm 700
546.1
435.8
色度学原理与CIE标准色度 学系统介绍
2
2
颜色转盘 色度学原理与CIE标准色度
学系统介绍
3
2
颜色匹配的方法：
• 光谱匹配：不同光谱成分的混合（调节光源的 发射光谱、物质的吸收与反射光谱。
原色能相加匹配出等能白色(E光源)，然后
在2o观察条件下，采用目视配色仪上匹配
出等能光谱色的 R、G、B分量，称为1931
年CIE-RGB 系统标准色度观察者光谱三刺
激值，用
r、g、b
色度学原理与CIE标准色度 学系统介绍
18
1931年CIE-RGB 系统标准色度观察者 2
色度学原理与CIE标准色度学系统
色度学原理与CIE标准色度学系统一、引言色度学是一门研究颜色的科学，它涉及到物体反射、发射和感知的光的属性。
色度学的研究对于许多应用领域都具有重要意义，如图像处理、印刷、设计等。
CIE标准色度学系统作为国际上广泛应用的色度学标准，为我们提供了描述颜色的一套分析方法和标准。
二、色度学基础2.1 光的色彩与频率色彩来源于光的特性，光的色彩与其频率有直接关系。
常见的可见光波长范围在380-780纳米之间，对应的频率范围为400-790THz。
不同频率的光波经过人眼感觉，形成不同的颜色感知。
2.2 色光三基色原理色光三基色原理是指将可见光的色彩分解为三种基本色彩，通过不同的基本色彩的混合来形成各种其他颜色。
一般来说，最常用的三基色是红色、绿色和蓝色，这也是彩色显示技术的基础。
2.3 颜色感知人眼对于颜色的感知是通过视锥细胞来实现的。
根据颜色的感知级别，可以将颜色分为亮度、饱和度和色相三个属性。
亮度表示颜色的明暗程度，饱和度表示颜色的纯度，色相表示颜色的种类和类别。
三、CIE标准色度学系统3.1 CIE标准色度学系统简介CIE标准色度学系统是国际照明委员会（CIE）制定的一套描述和标准化颜色的系统。
它通过数学模型和测量标准，将各种颜色归纳成一组三刺激值，即人眼对应的红、绿、蓝三种光的感知量。
3.2 CIE XYZ色彩空间CIE XYZ色彩空间是CIE标准色度学系统的基础，它是一种线性变换的色彩空间，能够精确地表示所有可见光的颜色。
CIE XYZ色彩空间以人眼的感知为基础，通过三个轴表示红、绿、蓝三种感知的亮度值。
3.3 CIE色度图CIE色度图是CIE标准色度学系统中的一种图形表示方式，它将颜色以坐标的形式展示在一个平面内。
CIE色度图中，色度坐标表示颜色的色相和饱和度，亮度值表示颜色的亮度。
通过CIE色度图，可以直观地比较不同颜色之间的差异。
3.4 CIE L a b*色彩空间CIE L a b色彩空间是一种非线性变换的色彩空间，它将颜色表示为一组三维坐标。
色度学介绍
6
明度：彩色光的亮度愈高，人眼就愈感 觉明亮，即有较高的明度
彩色的三种特性
色调：光源的色调决定于辐射的光谱组 成对人眼所产生的感觉，物体的色调决定于 辐射的光谱组成和物体表面所反射（透射） 的各波长辐射的比例对人眼所产生的感觉。
饱和度：表示彩色的纯洁性，可见光谱 的各种单色光是最饱和的彩色。
7
孟塞尔标号： H V/C=色调 明度值/彩度
黑体不同温度的色度轨迹
29
相关色温：光源色度 坐标并未恰好落于黑 体轨迹上时，仅能采 用与黑体轨迹最接近 的颜色 等温线垂直于黑体轨 迹,黑体轨迹上的各 麦勒德点是等距的, 代表相等的颜色差别
CIE 1960UCS图上按10麦勒德间隔 分布的等相关色温线
30
等温线以不同的角度 与黑体的轨迹交叉, 黑体轨迹上的各麦勒 德点则是不等距的,1 个麦勒德点在不同色 温时代表不同的色温 度数。
1931 CIE-RGB系统标准光谱三刺激值曲线
13
光谱三刺激值与光谱色色 度坐标的关系为
r r= r + g +b g g= r + g +b b b= r + g +b
14
建立1931CIE-XYZ系统是基于以下 三点考虑: 一、避免RGB系统中光谱三 刺激值和色度坐标出现负值.则需 另外选择三个原色,这三个原色所 形成的三角形色度图能包括整个光 谱轨迹. 二、光谱轨迹540-700nm在RGB色度 图上基本上是一段直线,新的XYZ三 角形的XY边应与这段直线重合,YZ 边应尽量与光谱轨迹短波部分的一 点(503nm)靠近.这是使光谱轨迹内 的真实颜色尽量落在XYZ三角形的 较大部分空间。 三、规定(X)和(Z)的亮度为零,XZ 线称为无亮度线(alychne),无亮度 线各点只代表色度,没有亮度.但Y 既代表色度也代表亮度。
第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座ppt课件
2
§2-4 等能白光的光谱色品坐标
在颜色科学中，我们不直接用三刺激值R、G、B来表示颜色， 而用三原色各自占R+G+B总量的相对比值表示颜色， 即。色度坐标：三原色各自占R+G+B总量的相对比值。 对等能白光的光谱色而言，其色度坐标为： r
r r /( r g b ) g g /( r g b ) b b /( r g b )
选定三原色的单位量
2
•等能白：SE
Red Green Blue Mixture
nm
700 546.1 435.8
单位量（流明） 1.0000 4.5907 0.0691 5.6508
1 Red unit = [R] = 1.0000 cd/m2 ; 1 Green unit = [G] = 4.5907 cd/m2 ; 1 Blue unit = [B] = 0.0691 cd/m2 . （亮度比和光通量比是等效的）
2、三色之间的光谱间隔大，匹配色覆盖的颜色最多
3、容易实现
CIE确定：
Red
Green Blue
nm
700
546.1
435.8
为标准三原色
这样規定的原因是上述三者都比较容易精确地产生出
來。是采用汞弧光谱中经滤波后的单一谱线获得，色度 稳定而准确，配出彩色也较多。
•§2-2 从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。
由此即可得出 ：r+g+b=1﹐即色品坐标r﹑g﹑b中﹐只有兩个独
立﹐因此可用二維空间表示彩色光的色品。
•对于等能白光﹐R=G=B=1﹐因此等能白光的色坐标为r=g=b=1/3
色度学(全面)
归一化处理后，得
r ( ) = r0 ( )/ m *（ R ） 、 g ( ) = g 0 ( )/ m *（ G ） 、 b ( ) = b0 (引言 EUP（2005/32/EC）筐架指令之实施措施 244/2009/EC、245/2009/EC 描述了关于灯具的生态 设计要求，其中涉及到色度学的概念，主要是对灯具颜色品质的描述。 本文件根据 CIE15：2004 “TECHNICAL REPORT COLORIMETRY”编写，以及参考了可公开获 取资料。由 jeewah 整理.
L0 ( )= r0 ( )+ g 0 ( )+ b0 ( )
L0 （555）= r0 (555)+ g 0 (555)+ b0 (555)
m = L0 （555）表示等能光谱色实际最大亮度，则有， L0 ( )/ m 表示相对亮度，因此：
L0 ( )/ m = L( ) = r ( ) （ R ）+ g ( ) （ G ）+ b ( ) ，即
因此，匹配波长为 的等能光谱色 L( ) 的颜色方程为
L( ) = r ( ) （ R ）+ g ( ) （ G ）+ b ( ) （ B ） --------（2）
、 （G ） 、 （ B ）为参考色刺激，为具 式中 L( ) 在数值上表示相对亮度（﹡备注），（ R ） 有单位参量的相对亮度， 颜色匹配函数 r ( ) 、g ( ) 、b ( ) 表示匹配成等能光谱色 L( ) 时 所需要的三原色数量。将表 1 中的 r ( ) , g ( ) , b ( ) 实验数据代入方程 2，可以描述 L( ) 的相对亮度曲线，与图 3 的视见函数曲线完全吻合，且当 =555nm 时
色度学基本知识剖析
(4)太阳发出的白光中包含了所有的可见 光,若把太阳辐射的一束光投射到棱镜上, 太阳光会经过棱镜分解成一组按红、橙、 黄、绿、青、蓝、紫顺序排列的连续光 谱。
5
图1―23 太阳光的棱镜分解62. 物体的颜色物体的颜色有两种来源： 一是：发光物体所呈现的颜色， 另一种是物体反射或透视的彩色光，物体所
23
3. 混色方法
由图可见: 红光+绿光=黄光 红光+蓝光=紫光(品光) 蓝光+绿光=青光 红光+绿光+蓝光=白光
24
图1―26 相加混色圆图
25
彩色电视系统中使用是相加混色的方法。
实现相加混色还有如下几种方法:
(1) 空间混色法。
(2) 时间混色法。
(3) 生理混色法。
空间混色和时间混色
呈现的颜色与照射它的光源有关。 不能从看到的颜色来判断光谱的分布，因为
一定的光谱表现为一定的颜色，但同一种 颜色可以由不同的光谱分布而获得。
7
3. 色温和标准光源 (1)色温的概念 色温是以绝对黑体的加热温度来定义的。
8
绝对黑体：既不反射也不透射完全吸收 入射光的物体，但是当它加温时，将以 电磁波的方式向外辐射能量，其辐射波 谱仅由温度决定。随着温度增加，辐射 能量将增大，其功率谱向短波方向移动，
r,g,b称为相对色系数
35
因为R、G、B三个色系数的比例关系与r、g、b 的比例关系相同,所以它们都可以表示同一彩色的 色度,且
rgb R G B 1 mmm
(1―10)
所以只要知道其中两个的值,就可由式(1―10)确 定第三个的值。因此,只要选两个三基色相对系数, 就可用二维坐标表示各种彩色光的色度。RGB色 度图就是在r—g直角坐标系数中表示各种彩色光
颜色知识
色度学的基本知识（一）2007-03-25 23:37色度学的基本知识色度学色度学与物理光学等学科的基础不同, 物理光学可以认为是客观的科学,是与人类无关的。
而色度学却是一种主观的科学, 它以人类的平均感觉为基础, 因此它属于人类工程学范畴, 以对光强的度量来说, 物理光学以光的辐射能量这个客观单位来度量, 而色度学却以色光对人眼的刺激强度来度量。
色度学确切的讲它是研究人眼对颜色感觉规律的一门科学。
以对光强的度量来说, 物理光学以光的辐射能量这个客观单位来度量, 而色度学却以色光对人眼的刺激强度来度量。
辐射能量很大的波长很长的红光对人来说却没有辐射能量很小的黄光亮, 人们就认为黄光的强度比红光大。
在人们眼中所反映出的颜色，不单取决于物体本身的特性，而且还与照明光源的光谱成分有着直接的关系。
所以说在人们眼中反映出的颜色是物体本身的自然属性与照明条件的综合效果。
我们用色度学来评价的结论就是这种综合效果。
色度学是研究人的颜色视觉规律、颜色测量理论与技术的科学，它是一门本世纪发展起来的，以物理光学、视觉生理、视觉心理、心理物理等学科为基础的综合性科学。
每个人的视觉并不是完全一样的。
在正常视觉的群体中间，也有一定的差别。
目前在色度学上为国际所引用的数据，是由在许多正常视党人群中观测得来的数据而得出的平均结果。
就技术应用理论上来说，已具备足够的代表性和可靠的准确性。
国际照明委员会(CIE)国际照明委员会(Commission Internationale ed I'Eclairage-CIE)主要研究照明的专业术语、光度学和色度学的国际学术研究机构。
设在巴黎。
早在1924年前就已从事标准色度学系统的研究，1931年根据莱特(W.D.Wright)在1928-1929年和吉尔德(J. Guild)在1931年研究三原色的角度观察效果，加以平均，规定了CIE 1931标准色度观察者光谱三刺激值，并据以绘制出偏马蹄形曲线的*色度图，称为“1931 CEL-RGB系统色度图”，后经修改被推荐为1931 CIE-XYZ系统，为国际通用色度学系统，称为“CIE标准色度学系统”，所作的图则称“CIE 1931色度图”。
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2º和 10º观察者
15
”3
”
2º 10º
7 英尺
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2 和 10 度标准观察者
T 2.0 z R
V A L
I S T I
1.5 1.0
UM
E S
U L
0.5
U S 0.0
400
CIE 2 度观察者(1931) CIE 10 度观察者 (1964)
感红锥体细胞 Lens
感蓝锥体细胞
Retina
Macula
Fovea
Optic Nerve
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观察者
• 通过做实验来对人眼对颜色的感觉进行量化。一名观察 者通过一有2度观察域的孔看一白色屏幕，屏幕的一半 被测试光照明，另一半用三原色光混合一起照明，观察 者调节三原色光的能量直到与测试光的颜色匹配，在整 个可见光谱范围内重复此过程。
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物体
• 物体改变光，在物体中的着色剂如颜料或染料 能选择性的吸收一些波长的入射光，反射或透 射了其它的。
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光与校车油漆间的相互影响
入射光
漫反射
镜面反射
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校车黄色的分光光度曲线
100
% Relative Reflectance
光源与照明体
日光
钨灯
光源
荧光灯
El
照明体
400
D65
A
El
500
600
Wavelength [nm]
700
400
500
600
Wavelength [nm]
F2 E l
700
400
500
600
700
Wavelength [nm]
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一些常见光源
A 钨丝灯 C 平均日光 D65 中午日光 F2 冷白荧光 U30 U3000荧光
颜色感知 色度标尺
色彩品质管理
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视觉观察的情形
光源
物体
观察者
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光源
• 光源通常发出白光. • 当一束白光通过棱镜后，人们便可看到它是由所
有的可见光波长组成的.
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太阳光光谱
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光源
75
50
25
0 400
500
600
Wavelength - [Nanometers]
700
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观察者
• 人眼内的杆体细胞负责夜视觉。 • 锥体细胞负责日光和颜色的感觉。 • 对应于红绿蓝有三种类型的锥体细胞。
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人眼
杆体细胞 Cornea感绿锥体细胞
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色度标尺
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色度
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CIE1931色度图
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色度
• 由于CIE1931色度图上的色空间在视觉上是不均等 的，再加上XYZ值表示物体颜色较难理解，所以其 它的颜色标尺相应地得到发展: – 更容易表述我们怎样感觉颜色 – 简单明白 – 增进色差的表述 – 颜色空间更加线性化
x
CIE y Observer
x
CIE z Observer
x
X = 41.9 Y = 37.7 Z = 8.6
CIE X Tristimulus
=
X = 41.9
CIE Y Tristimulus
=
Y = 37.7
CIE Z Tristimulus
=
Z = 8.6
校车黄色的测量值
X = 41.9 Y = 37.7 Z = 8.6
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CIE 2º标准色度观察者
T 2.0
R
V A L U E
I S T I M U
SL
1.5 1.0 0.5
U S 0.0
400
z
y
x
500
600
WAVELENGTH [Nanometers]
700
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观察者
• 1931 2º标准观察者实验的制作是基于当时人 们认为锥体细胞集中在视网膜中央的中心凹内 ，后来认为中心凹外也存在锥体细胞，在1964 年重做此实验得出 1964 10º标准观察者。
实用色度学概述
颜色感知和颜色测量的基础
Version 1.3
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内容
色度学是一门涉及物理光学、视觉生理、视觉心理、心理物理等 交叉研究领域的学科。随着国际贸易往来的深入和扩展以及科技和 生产的需要，人们迫切需要了解感知颜色、测量颜色、颜色数字化 以及在实际生产和业务中应用方法等，本报告适应这些需要试图 从如下五个方面介绍。
y
x
500
600
WAVELENGTH [Nanometers]
700
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D65
CIE Standard
Observer
Reflectance
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CIE Illuminant D65
x
Reflectance
Visual Stimulus
=
CIE x Observer
• 可见光只是电磁波谱中的一小部分. • 光波长的度量单位为纳米(nm)， 一纳米为米的十亿分之
一. • 可见光谱波长范围近似为400-700nm. • 光在每一波长的相对能量分布建立一能量分布曲线就可
以量化光源的光谱特性.
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太阳光的光谱能量分布
紫外
可见光谱
300
150
相对
能量
100
50
0 400
450
550
650
日光
500
6000
700
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光源与照明体
• 一个光源是一个真实能发光的物体. • 一个照明体为代表不同类型光源的光谱特征
的相对的能量对波长的一个图谱，或一个数 据表格。
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标准观察者的确定
红 绿 蓝
黑色隔板
白背景
观测角 限制屏
2º
测试滤色片 测试光
EYE
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观察者
• 实验导出的 x¯, ¯y, , 和 z¯函数成为 CIE 1931 2º 标准观察者。这些函数对平均人眼观察者的红 绿蓝锥体的敏感性进行定量化。
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对立颜色学说
• 对立颜色学说认为红绿蓝锥体反应在通过视神 经传向大脑的过程中进行重新组合。
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对立颜色理论
颜
蓝色感受器
绿色 感受器
色
红色感受器
大
蓝-黄代码 黑白 代码
红-绿代码
脑
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