第六章 色度学基础

等能光谱是指各波长辐射能量相等，只有在此条件下， 等能光谱是指各波长辐射能量相等，只有在此条件下， 所得到的光谱色三刺激值才是可比较和有意义的 颜色匹配函数是重要的色度量， 颜色匹配函数是重要的色度量，它是在颜色现像研究中 把物理刺激与生理响应结合起来的纽带
五 、色品坐标及色品图 三刺激值各自在三刺激值总量中所占的比例，叫做颜色 三刺激值各自在三刺激值总量中所占的比例， 的色品 r+g+b=1
三、 三刺激值 匹配某种颜色所需的三原色的量称做该颜色的 三刺激值。颜色方程中的R、 、 三刺激值。颜色方程中的 、G、B 就是三刺激 值 三刺激值不是用物理单位，而是用色度学单位 三刺激值不是用物理单位， 来度量。 来度量。 对于既定的三原色， 对于既定的三原色，每种颜色的三刺激值是唯 一的，因而， 一的，因而，可以用三刺激值来表示颜色
第六章 色度学基础
色度学是对颜色刺激进行测量、计算和 色度学是对颜色刺激进行测量、 评价的学科
作业： 作业： 1.有两薄透镜 和L2的口径分别为 有两薄透镜L1和 的口径分别为 的口径分别为6cm和4cm, 有两薄透镜 和
f1 ' = 9cm, f2 ' = 5cm, d = 5cm ,在L1和L2距L2为2cm处有 在 和 距 为 处有
在色品图上， 在色品图上，各光谱色色品点形成一条马蹄形 曲线， 曲线，称之为光谱色品轨迹
六、 色度学中常用的光度学概念
光谱透射率——物体透过的光谱辐通量 与入射光谱辐通量 物体透过的光谱辐通量 光谱透射率 之比 光谱反射率因数——在限定的方向上、在指定的立体角范 在限定的方向上、 光谱反射率因数 在限定的方向上 围内， 与相同照明、 围内，所考虑物体反射的光谱辐通量 与相同照明、相同 方向、 方向、在相同立体角内由完全漫射反射体反射的光谱辐 通量 之比 光谱反射率——物体反射的光谱辐通量 与入射光谱辐通 光谱反射率 物体反射的光谱辐通量 量 之比
格拉斯பைடு நூலகம்颜色混合定律
H.Grassman于1953年总结出色光混合的基本定律 于 年总结出色光 年总结出色光混合的基本定律 ①人的视觉只能分辨颜色的三种变化：明度、色调和 人的视觉只能分辨颜色的三种变化：明度、 饱和度 ②两种颜色混合，如果一种颜色成分连续变化，混合 两种颜色混合，如果一种颜色成分连续变化， 色的外貌也连续变化 补色律： 补色律：每一种颜色都有相应补色 中间色律：两种非互补颜色混合， 中间色律：两种非互补颜色混合，将产生两颜色的 中间色， 中间色，其色调决定于两颜色的比例
根据代替律， 根据代替律，有 (C)=(C1)+(C2)=[R1(R)+G1(G)+B1(B)]+[R2(R)+G 2(G)+B2(B)]=(R1+R2)(R)+(G1+G2)(G)+(B1+B2) (B) 颜色（ ）也可用三刺激值R、 、 表示为 颜色（C）也可用三刺激值 、G、B表示为 (C)=R(R)+G(G)+B(B) 得到 R=R1+R2;G=G1+G2;B=B1+B2 表明，混合色的三刺激值为各组成色相应三刺 表明， 激值之和。 激值之和。这就是颜色相加原理
③颜色外貌相同的光，不管它们的光谱组成是否一样，在 颜色外貌相同的光，不管它们的光谱组成是否一样， 外貌相同的光 颜色混合中等效 凡是视觉上相同的颜色是等效的
代替律：相似色混合， 代替律：相似色混合，混合色仍相似 • 颜色A=颜色 颜色 颜色B 颜色 • 颜色 颜色D 颜色C=颜色 颜色 • 颜色A+C=颜色 颜色B+D 颜色 颜色 • 在混色中，某种颜色用外貌相同的另外颜色代替，最后效果不 在混色中，某种颜色用外貌相同的另外颜色代替， 变
非彩色:白色、 非彩色 白色、黑色及灰色 白色
彩色:各种光谱色 彩色 各种光谱色
颜色形成的物理机制 光源色： 光源色：自发光形成的颜色 物体色：自身不发光，凭借其它光源照明， 物体色：自身不发光，凭借其它光源照明，通过反射或透 射而形成的颜色 荧光色： 荧光色：物体受光照射激发所产生的荧光与反射或投射光 共同形成的颜色
四 、光谱三刺激值或颜色匹配函数
用红、绿、兰三种颜色可以匹配所有颜色，对于各种波 用红、 兰三种颜色可以匹配所有颜色， 长的光谱色也不例外。 长的光谱色也不例外。 匹配等能光谱色所需的三原色的量称做光谱三刺激值。 匹配等能光谱色所需的三原色的量称做光谱三刺激值。 对于不同波长的光谱色，其三刺激值显然为波长λ的函 对于不同波长的光谱色，其三刺激值显然为波长 的函 数，故也称之为 颜色匹配函数
色光混合匹配实验 利用颜色光相加实现
调节红、 调节红、绿、兰色光的强度，直到黑档屏两边的视场呈现 兰色光的强度， 相同颜色， 相同颜色，就完成了颜色匹配
颜色匹配不受背景颜色的影响， 颜色匹配不受背景颜色的影响，即颜色匹配遵 颜色匹配恒常定律。但应注意， 守颜色匹配恒常定律。但应注意，眼受强光刺 激时，此定律也会失效。 激时，此定律也会失效。 对于饱和度很高的颜色，例如某些光谱色， 对于饱和度很高的颜色，例如某些光谱色，常 常不能用红、 蓝三种颜色直接混合得到。 常不能用红、绿、蓝三种颜色直接混合得到。 为了匹配，需把某种颜色转加到被匹配颜色一 为了匹配， 方，然后用另二种颜色混合与降低了饱和度的 颜色进行匹配
§6.1 颜色的分类和特性
一 颜色及其分类
颜色： 颜色：不同波长可见光辐射作用于人的视觉器官后所产生 的心里感受 颜色和波长的关系并不是完全固定的 光谱上除572nm 572nm（ ）、503nm( 503nm(绿 478nm(蓝 光谱上除572nm（黄）、503nm(绿)和478nm(蓝)是不变的 颜色外， 颜色外，其它颜色在光强增加时都略向红色或蓝色变化 贝楚德－朴尔克效应” “贝楚德－朴尔克效应” 色度学则是将主观的颜色感受和客观的物理刺激联系起来 的科学
§6-4 色度学中的几个概念
一 、颜色刺激 颜色刺激： 颜色刺激：引起颜色知觉的可见辐射的辐通量 颜色刺激按波长的分布，称做颜色刺激函数， 颜色刺激按波长的分布，称做颜色刺激函数，一般用 φ(λ)表示。 表示。 表示 颜色刺激是纯物理量 二 、三原色 能够匹配所有颜色的三种颜色，称做三原色。 能够匹配所有颜色的三种颜色，称做三原色。 匹配实验表明， 匹配实验表明，能够匹配所有颜色的三种颜色不是唯一 的 红：700nm，绿：546.1nm，兰：435.8nm ， ，
二 颜色的表观特征
明度： 明度：表示颜色明亮的程度 对于光源色， 对于光源色，明度值与发光体的光亮度有关 物体色， 物体色，和物体的透射比或反射比有关 色调： 色调：区分不同彩色的特征 饱和度：颜色接近光谱色的程度， 饱和度：颜色接近光谱色的程度，彩色的纯洁性
彩色具备以上3个特征 彩色具备以上 个特征 非彩色只有明度值差别、 非彩色只有明度值差别、没 有色调区分，饱和度为0 有色调区分，饱和度为 用一个三维纺锤体可将颜色 的三个基本特征表示出来
• • • •
R+G=Y R+B=M(Magent 洋红、品红 洋红、品红) G+B=C（Cyan 青） （ R+G+B=W
两种颜色以一定的比例相混合产生白色或灰色， 两种颜色以一定的比例相混合产生白色或灰色，则此两 颜色为互补色 某一颜色与其补色以适当比例混合便 产生白色或灰色 • R+C=W • G+M=W • B+Y=W
一直径为6cm的小孔光阑，物点位于L1前方 的小孔光阑，物点位于 前方 前方12cm处，求 一直径为 的小孔光阑 处 孔径光阑、入射瞳孔、出瞳的位置及大小 孔径光阑、入射瞳孔、 2.(选作 两个薄透镜 、L2的孔径为 选作)两个薄透镜 的孔径为4.0cm，L1为凹透镜， 为凹透镜， 选作 两个薄透镜L1、 的孔径为 ， 为凹透镜 L2为凸透镜，它们的焦距分别为 为凸透镜， 为凸透镜 它们的焦距分别为8cm和6cm，镜间距离为 和 ， 3cm，光线平行于光轴入射。求系统的孔径光阑、入瞳 ，光线平行于光轴入射。求系统的孔径光阑、 和出瞳及视场光阑 3.照相物镜 f ' = 50 mm , D / f ' = 1 / 5 ，对2m远处 照相物镜 远处 目标照相，假定底片上像点弥散斑直径小于0.05mm仍可 目标照相，假定底片上像点弥散斑直径小于 仍可 认为成像清晰，问物空间能清晰成像的最远、 认为成像清晰，问物空间能清晰成像的最远、最近距离 各位多少？ 各位多少？
高饱和度颜色匹配
二 颜色匹配方程
不能直接匹配， 不能直接匹配，需把某种颜色加到被匹配颜色 一方的情况 例如用红（ ）、 ）、绿 ）、兰 例如用红（R）、绿（G）、兰（B）匹配光谱 ）、 ） 黄色，需把兰色（ ）加到黄色（ ） 黄色，需把兰色（B）加到黄色（C）一边再进 行匹配(C)+B(B)=R(R)+G(G) 行匹配
§6.2 颜色混合
颜色混合: 两种或几种颜色相互混合， 颜色混合 两种或几种颜色相互混合，形成不同于原色的新色
• 色光混合：加混色，不同颜色光的直接混合 色光混合：加混色， • 色料混合：色料是对光有强烈选择吸收的物质，在白光照明 色料混合：色料是对光有强烈选择吸收的物质， 下呈现一定的颜色。 从白光中去除某些色光，又称减混色。 下呈现一定的颜色。 从白光中去除某些色光，又称减混色。
(C)=R(R)+G(G)-B(B)
结论 兰三种颜色以不同的量值（ 红、绿、兰三种颜色以不同的量值（有的可能 为负值）相混合，可以匹配任何颜色。 为负值）相混合，可以匹配任何颜色。 红、绿、兰不是唯一的能匹配所有颜色的三种 颜色。三种颜色， 颜色。三种颜色，只要其中的每一种都不能用 其它两种混合产生出来， 其它两种混合产生出来，就可以用它们匹配所 有的颜色。 有的颜色。
4.人工照明下阅读时，纸面光亮度应大于 人工照明下阅读时， 人工照明下阅读时 10cd/m2,假定白纸的漫反射系数为 假定白纸的漫反射系数为0.75，用60w 假定白纸的漫反射系数为 ， 充气钨丝灯照明，光视效能为15lm/w,求当灯泡 充气钨丝灯照明，光视效能为 求当灯泡 离纸面距离不大于多少时， 离纸面距离不大于多少时，才能产生所要求的 光亮度（假定纸面与照射光线方向垂直）？ 光亮度（假定纸面与照射光线方向垂直）？ 5.面积为 面积为1cm2的单面发光圆盘是一个朗伯光源， 的单面发光圆盘是一个朗伯光源， 面积为 光亮度为1500lm/(m2·sr),求 光亮度为 求 与发光面法线30度角方向上 ①最大发光强度I0，与发光面法线 度角方向上 最大发光强度 的发光强度I 的发光强度 30 ②圆盘发出的总光通量及光出射度