标准照明体和标准光源
现代色度学-第二章 CIE标准色度系统part1
第二章CIE标准色度系统(CIE calorimetric system)Three Parties in Colorimetry物体（Objects ）–观察模式（Viewing geometries ） 观察者（Observers ）–标准观察者（Standard observers ） 照明（Illuminants ）–光源（Light sources ）黑体辐射（Black-body radiators ）CIE 照明（CIE illuminants）图1-9. 人眼知觉颜色三要素：光源、物体、人眼(及大脑)图1-10. 视觉知觉颜色过程∫=λλλd E L L )()(∫=λλλd E M M )()(∫=λλλd E S S )()(（1-1）人眼三种类型的锥细胞，每一种锥细胞吸收光后，将入射到它上面的所有波长的光谱融合编码成三种信号L 、M 、S ，分别对应每个锥细胞吸收光的数量。
这一过程也成为所有颜色测量及辐射探测器的设计原理。
其中E (λ)是入射光谱，L (λ)、M (λ)、S(λ)分别是L 、M 、S 锥细胞光谱响应。
Color当我们使用颜色时，需要一个标准目录（6课时）2.1 前言2.2 颜色匹配实验（CIE Color Matching Experiment）2.3 CIE 1931-RGB2.4 CIE 1931-XYZ （2°视场XYZ）2.5 CIE 1964 补充标准色度系统（10°视场X10Y10Z10）2.6 CIE 标准照明体和标准光源2.7 均匀色空间(uniform color space)2.7.1 亮度与明度2.7.2 颜色分辨力2.7.3 CIE 1960 UCS均匀色空间2.7.4 CIE 1964W*U*V*均匀色空间及色差公式2.7.5 CIE 1976L*u*v*均匀色空间及色差公式2.7.6 CIE 1976L*a*b*均匀色空间及色差公式2.7.7 其它色差公式(Colour difference formula) 研究题目λ物体的颜色。
印染对色常用的6种光源、灯箱正确使用方法和维护
印染对色常用的6种光源、灯箱正确使用方法和维护由于同一颜色在不同的光源下，不同染料，不同底色会产生不同的效果，因此在工作中一定要按照客人指定的光源要求去印染色彩，项目启动前就要问清客户需要的光源，若客人来单并未注明标准光源，一定要及时同客人沟通，以免造成没必要的成本支出。
一、何为标准光源？光源实际分为自然光源和人造光源两种，前者主要指日光，后者则包括白炽灯、卤钨灯、荧光灯、氙灯等各种电光源。
在生活实践中人们习惯在自然光下辨认颜色。
但是，由于受时间、气候、季节、纬度等因素的影响，自然光的光色并不稳定，因此现代工业上更倾向于用人造光源来实现精确对色。
相关名词：色温(colo(u)rtemperature)是表示光源光色的尺度，单位为K(开尔文)。
色温在摄影、录像、出版等领域具有重要应用。
光源的色温是通过对比它的色彩和理论的热黑体辐射体来确定的。
热黑体辐射体与光源的色彩相匹配时的开尔文温度就是那个光源的色温，它直接和普朗克黑体辐射定律相联系。
二、标准光源发展的三个阶段：为了定义用于评价颜色外观的人造光源，CIE（国际照明委员会）先后规定了一系列标准照明体和标准光源。
其发展大致经历了三个阶段：1、1931年CIE规定了A、B、C三种标准照明体,并推荐了相应标准光源；2、1967年为了弥补标准照明体B、C在紫外区的不足，又规定了D系列标准照明体，包括D50、D65、D75等，跨度为自然光中的紫外、可见光和红外区域；3、1970年后随着荧光灯的日益普及和在商业上的广泛应用,?CIE又规定了F系列荧光光源?,?其中F1-F6为普通荧光灯、F7-F9为高显色性荧光灯、F10-F12为三基色荧光灯。
三、常用光源：如今使用对色灯箱时，哪些光源是较为常用的呢？我们一起来看下；1、D65光源：大部分客户均用它对色图片在D系列标准照明体中，CIE推荐D65为首选照明体。
D65代表相关色温为6500K的平均昼光，是在一年中不分季节，一天中不分时段，对阴天时的北半球北窗昼光进行测量的一个平均结果。
色温知识介绍
在色温上的喜好是因人而定的，这跟我们日常看到景物景色有关，例如在接近赤道的人，日常看到的平 均色温是在11000K(8000K(黄昏)～17000K(中午))，所以比较喜欢高色温(看起来比较真实)， 相反的，在纬度较高的地区(平均色温约6000K)的人就比较喜欢低色温的(5600K或6500K)。 黑眼睛的人看9300K是白色的，但是蓝眼睛的人看了就是偏蓝；
光源 北方晴空 阴天 夏日正午阳光 金属卤化物灯 下午日光 冷色营光灯 高压汞灯 暖色营光灯 卤素灯 钨丝灯 高压钠灯 蜡烛光
色温 8000-8500k 6500-7500k 5500k 4000-4600k 4000k 4000-5000k 3450-3750k 2500-3000k 3000k 2700k 1950-2250k 2000k
2. 色温相关学科知识
2.4 重要定律
基尔霍夫辐射定律 基尔霍夫（Gustav Robert Kirchhoff，1824～1887），德国物理学家。 在同样的温度下，各种不同物体对相同波长的单色辐射出射度（辐射能力）与单色吸收比（吸收率）之 比值都相等，并等于该温度下黑体对同一波长的单色辐射出射度。
普朗克辐射分布定律 普朗克（MaxKarl ErnstLudwig Planck,1858～1947），德国理论物理学家。
绝对黑体辐射的能量分布公式： B(λ，T)=2hc^2 /λ^5 · 1/[exp(hc/λKT)-1]，式中 h=6.626×10-34 J· S，称为普朗克常数；K=1.380×10-23 J· K-1，称为波尔兹曼常数。 斯特藩-玻耳兹曼定律 由斯洛文尼亚物理学家约瑟夫· 斯特藩（Jožef Stefan）和奥地利物理学家路德维希· 玻耳兹曼分别于 1879年和1884年各自独立提出。 黑体表面单位面积在单位时间内辐射出的各种波长电磁波总能量Mo(T)与黑体本身的热力学温度Ｔ的四 次方成正比，即：Mo(T)=σ · T^4，式中σ=5.67051e-8 W · m^-2 · K^-4，称为斯特潘常数。 维恩位移定律 维恩（Wilhelm Carl Werner Otto Fritz Franz Wien，1864～1928），德国物理学家。 一定温度下，绝对黑体的辐射本领最大值相对应的波长λ和绝对温度T的乘积为一常数，即λ · T=b，式 中b=0.002897m· K，称为维恩常数。
现代色度学-第二章 CIE标准色度系统part2
第二部分CIE标准色度系统(CIE calorimetric system)2.6 CIE我们知道，照明光源对物体的颜色影响很大。
不同的光源，•标准光源标准照明体A：代表完全辐射体在2856K发出的光（X0=109.87，Y0=100.00，Z0=35.59）；标准照明体B：代表相关色温约为4874K的直射阳光（X0=99.09，Y0=100.00，Z0=85.32）；标准照明体C：代表相关色温大约为6774K的平均日光，光色近似阴天天空的日光（X0=98.07，Y0=100.00，Z0=118.18）；标准照明体D65：代表相关色温大约为6504K的日光（X0=95.05，Y0=100.00，Z0=108.91）；标准照明体D：代表标准照明体D65以外的其它日光。
•CIE标准照明体A、C、D的相对光谱能量分布•CIE标准照明体A、B、C的相对光谱能量分布•CIE标准照明体D55、D65、D75的相对光谱能量分布CIE standard illuminant(1)连续光谱(2)线状光谱(3)组合光谱•Fluorescent lamps•人造光源来实现标准照明体的规定CIE规定的标准照明体是指特定的光谱能量分布（《色度学》p229-），是规定的光源颜色标准。
它并不是必须由一个光源直接提供，也并不一定用某一光源来实现。
为了实现CIE规定的标准照明体的要求，还必须规定标准光源，以具体实现标准照明体所要求的光谱能量分布。
CIE推荐下列人造光源来实现标准照明体的规定：√标准光源A：色温为2856K的充气螺旋钨丝灯，其光色偏黄(白织灯)。
√标准光源B：色温为4874K，由A光源加罩B型D-G液体滤光器组成。
光色相当于中午日光。
√标准光源C：色温为6774K，由A光源加罩C型D-G液体滤光器组成，光色相当于有云的天空光。
√标准光源D65：CIE标准照明体A、B、C由标准光源A、B、C实现，但对于模拟典型日光的标准照明体D65，目前CIE还没有推荐相应的标准光源。
色品坐标
色品坐标1 标准照明体与标准光源为了统一颜色测量和评价标准，cie(国际照明委员会)规定了四种标准照明体a，b，c，d 和三种标准光源a，b，c。
cie规定的标准照明体是指特定的光谱能量分布，是规定的光源颜色标准。
这种特定的光谱能量分布不是必须由一个光源直接提供，也并不一定用某一光源来实现，而可以用多个同性能的光源和辅助体共同实施。
而标准光源是用来实现标准照明体光谱功率分布的光源。
其中，cie标准照明体d65代表相关色温为6504k的典型昼光，接近大多数情况下日光照明的条件。
cie标准照明体d50代表相关色温为5003k的典型昼光，其光谱的蓝、绿、红波段的能量分布接近等能状态。
cie标准照明体a、b、c由标准光源a、b、c实现，但对于模拟典型日光的标准照明体d65和d50，目前cie还没有推荐相应的标准光源。
因为它的光谱能量分布在目前还不能由真实的光源准确地实现。
当前国际上正在研制的3种模拟d65人造光源分别为：带滤光器的高压氙弧灯、带滤光器的白炽灯和荧光灯。
2 颜色样品的照明与观察条件现代印刷行业的生产过程中的数据化与标准化日益得到重视。
数字化的颜色信息正在印刷生产的各个工艺环节传递，尤其在对颜色进行管理和控制的过程中，颜色的照明和观察条件的标准化则更应得到重视。
在实际生产中，我国新闻出版行业标准cy/t3-1999以及国际标准化组织推荐的《iso3664∶2000观察彩色透射片和复印品的照明条件》标准，应作为印刷复制行业颜色技术测量和颜色评价的主要标准。
1）照明条件对于观察反射颜色样品(反射原稿和复制品)应采用cie标准照明体d65，其参数指标在iel931色品图上的色品坐标为x=0.3127，y=0.3291；在ciel960 ucs色品图上的色品坐标为u=0.1978，v=0.3122，所用人工光源为标准照明体d65的模拟体，光源与标准照明体的色品偏差值△c应小于0.008，光源的一般显色指数ra应大于等于90，特殊显色指数ri(检验色样9～15)应大于等于80。
标准光源
标准照明体A：色温为2856K的绝对黑体的辐射 光，代表了多数钨丝灯或碘钨灯的光。 标准照明体B：代表相关色温4878K中午直射的 日光。
标准照明体C：代表相关色温6774K的平均日光
标准照明体D：又称为典型日光，包括代表四种 色温的理想日光：D50(5004K)、 D55(5503K)、 D65(6504K)、D75(7604K)。
3、发光强度
为了表示点光源在不同方向上的发光特性， 定义：在某一方向上单位立体角dω内发出 的光通量称为点光源在该方向上的发光强 度(Iθ)。
d I d
用弧度表示平面角度大小 ：平面角=弧长/半径 （单位：弧度rad）
立体角为：球面面积(S)与半径平方(r2)的比值。 单位是：球面度sr 一个锥面所围成的空间部分称为“立体角”。立体角是 以锥的顶点为心，半径为1的球面被锥面所截得的面积 来度量的，度量单位称为“立体弧度”。
2、辐射通量
辐射通量Φe ( ) ：又称为辐射功率，定义为：单位时 间内(通过某一面积)流过的辐射能量，即
单位：瓦特（W）
dQe ( ) Φe ( ) dt
光通量Φv ( ) ： 光源在单位时间内向周围空间辐射 并引起视觉的能量(即可见光的能量)的多少，称为光 通量。(单位：流明(lm)) 光通量相当于是辐射通量的一部分。
在日光下观察一副画，然后拿到高压汞灯下 观察，就会发现，某些颜色已变了色。如粉 色变成了紫色，蓝色变成了蓝紫色。因此， 在高压汞灯下，物体失去了“真实”颜色， 如果在黄色光的低压钠灯底下来观察，则蓝 色会变成黑色，颜色失真更厉害 。
光源的显色性是由光源的光谱能量分布决定 的。连续光谱的光源均有较好的显色性。
光电子技术作业解答
赖老师的课到期中考试为止一共有9次作业，依次分别由冯成坤、饶文涛、黄善津、刘明凯、郑致远、黄瑜、陈奕峰、周维鸥和陆锦洪同学整理，谨此致谢！作业一：1、桌上有一本书，书与灯至桌面垂直线的垂足相距半米。
若灯泡可上下移动，灯在桌上面多高时，书上照度最大？（假设 灯的发光强度各向通性，为I0） 解：设书的面积为dA ，则根据照度的定义公式：dAd I dA d E 0Ω==φ （1）其中Ωd 为上图所示的立体角。
因而有：2/32222)h (L hdA h L cos dA d +⋅=+⋅=Ωθ （2） 将（2）式代入（1）式得到：2/3220)h (L hI E += （3） 为求最大照度，对（3）式求导并令其等于零，0dhdE= 计算得：m 221h =因而，当高度为m 221时书上的照度最大。
2、设He-Ne 激光器中放电管直径为1mm ，发出波长为6328埃的激光束，全发散角为θ=10-3rad ，辐射通量为3mW ，视见函数取 V(6328)=0.24，求： （1）光通量，发光强度，沿轴线方向的亮度？（2）离激光器10米远处观察屏上照明区中心的照度？（3）若人眼只宜看一熙提的亮度，保护眼镜的透射系数应为多少？ 解：（1）光通量：lm 49.010324.0638V K 3m v =⨯⨯⨯=Φ⋅⋅=Φ-θ 发光强度：cd 1024.64d d I 52vv ⨯≈Φ=ΩΦ=θπ 亮度：211235m /cd 1059.7)10(41024.6dAcos dI L ⨯≈⨯⨯==-πθ轴（2）由题意知，10米远处的照明区域直径为： m 101010L D 23--=⨯=⋅=θ从而照度为：lx 9.6238)10(4149.0D 4E 222v=⨯⨯=Φ=-ππ（3）透射率：81141026.11095.710L 1T -⨯≈⨯==轴（熙提）作业二1、说明蓝色火焰与黄色火焰的色温谁高，为什么？ 答：色温是用黑体的温度来标度普通热辐射源的温度。
cie标准照明体和光源
cie标准照明体和光源
CIE标准照明体是国际照明委员会（CIE）制定并推荐使用的
一种标准照明光源。
它是为了评估和比较不同光源的颜色和光学性能而设计的。
CIE标准照明体是一种理论上的光源，被认为具有较为均匀的
光谱分布和特定的光色温度。
其光谱分布基于人眼对不同波长光的相对感兴趣度，并参考了不同照明应用的光色温度要求。
CIE标准照明体一般由理论上的辐射源和基于观察者对不同波
长光的相对感兴趣度的标准眼响应函数所定义。
常见的CIE
标准照明体包括标准白炽灯（A类）、草坪灯（B类）、几何
均匀光源（C类）、高压钠灯（D类）等。
光源是产生光能的物质或设备。
常见的光源包括太阳、白炽灯、荧光灯、LED灯等。
在照明领域，选择适合的光源对于实现所需的照明效果至关重要。
不同光源的光谱特性、颜色温度、色彩还原性等特性会对照明效果产生影响。
因此，了解和选择适当的光源是进行照明设计和选购照明产品时需要考虑的重要因素之一。
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标准照明体和标准光源
标准照明体
在影响物体颜色的波长范围内，具有某一特定的相对光谱功率（能量）分布，定义为“照明体”。
它是指特定的“光谱功率分布”，这一光谱功率分布不一定必须由一个具体的人工光源来提供，也不一定能够由光源来实现。
“光源”是指能发光的物理辐射体，如灯，太阳等。
标准照明体是指由CIE推荐的而用于色度学的照明体，有标准照明体A，B，C，D。
标准照明体A：代表1990国际实用温标绝对温度为2856K时，完全辐射体的相对光谱功率分布。
它的色品坐标点落在u’—v’色品图的黑体轨迹上。
（如图1）
图1 u’—v’图中的黑体轨迹和A，C，D照明体
“完全辐射体”又称“黑体”或“普朗克辐射体”。
黑体温度用“K”（开尔文）表示，等于摄氏温度加273.
标准照明体B：代表相关色温约为4874K的直射阳光。
它的光色相当于中午的阳光，其色度点紧靠黑体轨迹。
标准照明体C：代表相关色温为6774K的平均昼光。
它的光色近似薄云天空的白光，其色度点位于黑体轨迹的下方，紧靠黑体轨迹。
标准照明体D
65
：代表相关色温为6774K的时相昼光，它的色度点在黑体轨迹的绿方向（如上图1）
其他标准照明体D，代表标准照明体D
65以外的其他时相昼光。
如D
50
，D
55
，
D
等，他们的相关色温分别是5000K，5500K个7500K。
75
的相对光谱功率分布曲线。
图2中是标准照明体A，B，C，D
65
图2 标准照明体的相对光谱功率分布
实践表明，标准照明体B和C不能正确代表相应时相的昼光。
由于历史原因，现在除罗维朋比色计仍沿用B光源外，B照明体已经被淘汰，而用标准照明体D 代表昼光。
标准照明体C在测量中仍被较普遍的采用着。
实际上，在色度学领域是应用最多的标准照明体。
内，A和D
65
标准光源
光源是指可观察的产生辐射功率的物体，如太阳，灯等。
标准光源是用人工光源来实现CIE标准照明体的相对光谱功率分布，以满足色度学的应用需要。
已推荐的标准光源有A和C。
标准光源A：由相关色温为2856K的充气螺旋钨丝灯来实现的。
如果要求更准确的实现标准照明体A的紫外辐射的相对光谱功率分布，推荐使用熔融石英玻璃壳或带有石英窗口的灯。
钨丝灯是最广泛使用的人造光源，使用方便，为许多测色仪器所普遍使用。
但比较容易损坏，目前一些研发团队较强的测色仪企业已经使用LED灯，它使用CLEDs(全波段均衡Led光源）。
图3 使用LED灯的分光测色仪器
标准光源C：由标准光源A结合一组特定的戴维斯—吉伯逊液体滤光器实现。
滤光器包括两种溶液C
1和C
2
，它们分别装在1cm厚的无色光学玻璃制成的液槽
内。
在实践中液体滤光器需要十分仔细的配置，使用也很不方便。
因而，经常用近似的玻璃滤光器替代，当然所有获得的光谱透射特性就不可能是所希望的那样准确。
由于标准光源A和C在紫外区域的功率非常小，与人们通常观测颜色的自然日光不同，在非荧光色的观测中影响不明显，而在带荧光颜色的观测中就不能满足需要了。
鉴于荧光染料越来越广泛的被采用，需要有包括紫外辐射功率的标准照明体来近似代表日光。
D
65
照明体代表可见光谱范围内的平均日光，短波分布
至300nm。
在约为380-300nm区域，照明体D
65
有比照明体C高得多的功率分布。
D
65
照明体的主要用途是加权计算物体色的三刺激值和其他色度数据。
可广泛应用于：纺织、印染、服装、皮革、鞋材、塑胶、电器、喷涂、电镀、涂料、油墨、颜料、化工、印刷、包装、家具、建材、摄影等颜料管理领域。