色品图

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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。

半导体照明器件的色品图分析考核试卷

2.驱动电流影响LED的亮度和光色。增加电流可提高亮度，但可能导致色坐标偏移。封装材料影响光提取效率，改变光色。调整两者可平衡光色和亮度。
3.办公室、商场等需准确显示物体颜色，应选高显色指数的LED；而医院、教室等注重舒适度，可选中性白光LED，色温在3000-5000K之间。
4.温度升高，LED的色坐标向黄色方向偏移。通过选择温度系数小的材料、设计散热结构等措施，可提高光色稳定性。
A.绿色
B.蓝色
C.红色
D.黄色
13.在半导体照明器件中，以下哪个因素会影响色品图分析的结果？()
A.封装材料
B.环境温度
C.观察者的视觉特性
D.所有以上
14.以下哪个坐标系用于描述颜色的均匀性？()
A. CIE 1931 XYZ
B. CIE 1976 UCS
C. CIE 1931 xyY
D. CIE 1960 UVW
A.硅
B.砷化镓
C.铜氧化物
D.铝
2.半导体照明器件中，哪个参数可以描述颜色的准确性？()
A.亮度
B.色温
C.色纯度
D.效率
3.以下哪个单位用于表示色品图中的色坐标？()
A.尼特（nt）
B.开尔文（K）
C.勒克斯（lx）
D.坐标（无量纲）
4.在CIE 1931标准色品图中，以下哪个坐标点代表白光？()
A.接近原点的区域
B.沿着等色温线的区域
C.沿着等亮度线的区域
D.远离原点的区域
17.以下哪些因素会影响LED器件的寿命？（）
A.驱动电流
B.器件温度
C.环境湿度
D.色温
18.以下哪些条件有利于提高LED器件的色纯度？（）
A.优化的封装材料

光学基础-色度

1.5 色度色度学中所应用的方法和工具，都是以目视颜色匹配定律和国际上一致采用的标准为基础的。

国际照明委员会（CIE ），通过其色度学委员会，推荐了色度学方法和基本的标准。

1.5.2 三原色三原色：（红R 、绿G 、兰B ）或（品红、绿、兰）三原色不能由其他色混合得到，三原色的波长如下：红：700nm ，绿：546.1nm ，兰：435.8nm由RGB 构成白光，得亮度比为L R =L G :L B =1:4.5907:0.0601 Lm/(s r ·m 2)色度坐标和色品坐标三原色坐标：R ，G ，B ，是三维色度坐标。

色品坐标(归一化坐标)：r=R R+G+B , g= G R+G+B ,b= B R+G+B, 并有 r+g+b=1光谱三刺激值（色匹配函数） )(λr ,)(λg ,)(λb 代表匹配一种颜色，需要R 、G 、B 的比例。

即取 )(λc = B b G g R r )()()(λλλ++，就可以匹配出所要求的)(λc 颜色.并且)(λr ,)(λg ,)(λb 是有表可查的，其规律可参见图1.5－1。

图1.5－1 色匹配函数（6）色度图及色品图三原色坐标见图1.5－2a,色品坐标见图1.5－2b,实际色谱的色品则示于图1.5－2c 中。

由图1.5－2c 可见，三原色系统的色品图中有很大部分出现负值，使用很不方便，为此，国际照明委员会建立了CIE 标准色度系统，解决了这一问题。

图1.5－2 色度及色品图1.5.4 CIE 标准色度系统设立标准光源和标准观察者,建立假想色度坐标 ),,(Z Y X ，归一化坐标),,(z y x 和色匹配函数),,(z y x ，以此来建立CIE 标准色度系统。

1） CIE1931标准色度系统这一色度系统是在观测视场为2°的情况下制订出来的。

（1）标准色度坐标的变换CIE1931标准色度系统的变换关系为：[]⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡B G R B G R Z Y X 5943.50565.000601.05907.40002.11302.17517.17689.299.001.000106.08124.01770.02.03100.04900.06508.5 及⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡----=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡Z Y X Z Y X B G R 1786.00025.00009.00157.02524.00912.00828.01587.04185.00092.10144.00052.00888.04264.15152.04681.08966.03646.26508.512） CIE1964标准色度系统因为CIE1931标准色度系统的观测视场为2°，不能概括所有情况，所以又制订出CIE1964标准色度系统，它的观测视场是10°，其定义式、数据及曲线略有变化。

基础光色度学术语定义

光度学术语定义1.光通量在光度学中，光通量明确的被定义为能够被人的视觉系统所感受到的那部分光辐射功率的大小的度量。

辐射通量以光谱光视函数V（λ）（即视见函数，见可见光）为权重因子的对应量。

设波长为λ的光的辐射通量为Φe（λ）。

对应的光通量为：Φv（λ）＝KmV（λ）Φe（λ）式中Km为比例系数，是波长为5550埃的光谱光视效能，也叫最大光谱光视效能，由Φe 和Φv的单位决定。

光通量的SI单位为流明，Km＝683流明／瓦。

复色光的光通量需对所有波长的光通量求和。

2.发光强度点光源在某方向上单位立体角内的光通量，记作Iv，即Iv＝dΦv／dΩ。

发光强度的SI单位为坎德拉，是光度学中的基本单位，1979年第十六届国际大会通过的坎德拉的定义为：坎德拉是发出频率为540×1012赫兹的单色辐射源在给定方向上的发光强度，该方向上的辐射强度为1／683瓦／球面度。

3.光亮度光亮度表示单位面积上发光强度。

辐射亮度的光度学对应量，其定义为：lv=(div)/dscosθ式中dS为面光源上的面积元，θ为面元法线与观察方向间的夹角，div是面元在观察方向的发光强度。

光亮度的SI单位为坎德拉／米2。

光亮度的其他常用单位有熙提和朗伯，1熙提＝104坎德拉／米2，1朗伯＝104/π坎德拉／米2。

光亮度一般随观察方向而变，若一辐射体的光亮度是与方向无关的常量，则其发光强度与cosθ成正比，此规律称为朗伯定律，这种辐射体称为朗伯辐射体或余弦辐射体。

黑体是理想的余弦辐射体。

4.光照度英文名称：illuminance 单位受照面积上接收到的光通量，单位为lm／㎡，称勒克斯(lx)。

发光强度为1lm的点光源在离光源的距离为r处的照度为:Ev=(Iv/r2)cosi 式中i为光沿r方向射到受照面时的入射角（与表面法线夹角）。

入射光垂直入射时，cosi＝0，Ev＝Iv／r2 ，此即光照度的平方反比律。

5.光射出度从辐射源单位表面积发出的光通量。

色品图离散数据的曲线拟合

5 结论本文提出了一种经多项式最小二乘法将离散的色品坐
标拟合为连续的数学模型，并讨论了运用不同多项式拟合后的误差结果，经过数据拟合，将离散的数据点拟合为连续的函数模型，有效地解决了色品坐标数据的离散型问题。运
色品图离散数据的曲线拟合钱牧云，等
用这种 CIE xy-λ 色品图光谱轨迹数学模型，可以得到满足
图 2 第一段原始曲线与拟合曲线
……
计算出不同阶次拟合函数的与原始数据的最大误差、平均误差与均方根误差来评定拟合函数的精度是否符合要求，并选取误差在允许范围内的函数为最佳拟合函数。其中
ak 是待定系数（k=1，2，……66）。编写 MATLAB 程序，用最小二乘准则求待定系数 ak（k=1，2，……66）。
4 数据拟合结果编写 MATLAB 误差程序计算出每段数据经过不同阶次
多项式拟合后的平均误差和均方根误差，对每段数据进行
误差分析。每段函数的平均误差和均方根误差 E2 分别如
下：二次拟合：
第一段（380~500nm）Ew=20.4440，E1=7.2121，E2=2.6855；第二段（500~540nm）Ew=0.0315，E1=0.0194，E2=0.1222；第三段（540~780nm ）Ew=28.7976，E1=11.0631，E2=3.3261。
由于色品坐标给出的离散点是波长间隔为 1nm 等精度的数据，选择合适的多项式，运用数据拟合中多项式拟合线性最小二乘法，生成一个连续的分段函数，即能建立离散数据光谱轨迹的数据拟合连续模型。因此，本文采用多项式最小二乘法实现。
面对一组数据(xi，yi)，i=1，2，……n，用线性最小二乘法作拟合时，如果选取一组函数 r1（x）， …… rm（x）为 1，x，x2， … … xm（m<n），则拟合曲线为多项式 [7]：

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色系大全色彩大全色卡大全色彩名称色彩图片████粉红，即浅红色。

别称：妃色杨妃色湘妃色妃红色████妃色妃红色：古同“绯”，粉红色。

杨妃色湘妃色粉红皆同义。

████品红：比大红浅的红色████桃红，桃花的颜色，比粉红略鲜润的颜色。

████海棠红，淡紫红色、较桃红色深一些，是非常妩媚娇艳的颜色。

████石榴红：石榴花的颜色，高色度和纯度的红色。

████樱桃色：鲜红色████银红：银朱和粉红色颜料配成的颜色。

多用来形容有光泽的各种红色，尤指有光泽浅红。

████大红：正红色，三原色中的红，传统的中国红，又称绛色████绛紫：紫中略带红的颜色████绯红：艳丽的深红████胭脂：1，女子装扮时用的胭脂的颜色。

2，国画暗红色颜料████朱红：朱砂的颜色，比大红活泼，也称铅朱朱色丹色████丹：丹砂的鲜艳红色████彤：赤色████茜色：茜草染的色彩，呈深红色████火红：火焰的红色，赤色████赫赤：深红，火红。

泛指赤色、火红色。

████嫣红：鲜艳的红色████洋红：色橘红████炎：引申为红色。

████赤：本义火的颜色，即红色████绾：绛色；浅绛色。

████枣红：即深红████檀：浅红色，浅绛色。

████殷红：发黑的红色。

████酡红：像饮酒后脸上泛现的红色，泛指脸红████酡颜：饮酒脸红的样子。

亦泛指脸红色████鹅黄：淡黄色████鸭黄：小鸭毛的黄色████樱草色：淡黄色████杏黄：成熟杏子的黄色████杏红：成熟杏子偏红色的一种颜色████橘黄：柑橘的黄色。

████橙黄：同上。

████橘红：柑橘皮所呈现的红色。

████姜黄：中药名。

别名黄姜。

为姜科植物姜黄的根茎。

又指人脸色不正,呈黄白色████缃色：浅黄色。

████橙色：界于红色和黄色之间的混合色。

████茶色：一种比栗色稍红的棕橙色至浅棕色████驼色：一种比咔叽色稍红而微淡、比肉桂色黄而稍淡和比核桃棕色黄而暗的浅黄棕色████昏黄：形容天色、灯光等呈幽暗的黄色████栗色：栗壳的颜色。

色品坐标

色品坐标常识以不同位置的点表示各种色品的平面图。

1931年由国际照明委员会(CIE)制定，故称CIE色品图。

描述颜色品质的综合指标称为色品，色品用如下3个属性来描述：①色调。

色光中占优势的光的波长称主波长，由主波长的光决定的主观色觉称色调。

②亮度。

由色光的能量所决定的主观明亮程度。

③饱和度。

描述某颜色的组分中纯光谱色所占的比例，即颜色的纯度。

由单色光引起的光谱色认为是很纯的颜色，在视觉上称为高饱和度颜色。

单色光中混有白光时纯度降低，相应地饱和度减小。

例如波长为650纳米的色光是很纯的红色，把一定量白光加入后，混合结果产生粉红色，加入的白光越多，混合色就越不纯，视觉上的饱和度就越小。

附图为CIE色品图，图中x坐标是红原色的比例，y坐标是绿原色的比例，代表蓝原色的坐标z可由x＋y＋z＝1推出。

图中弧线上的各点代表纯光谱色，此弧线称为光谱轨迹。

从400纳米(紫)到700纳米(红)的直线是光谱上没有的紫-红颜色系列(非光谱色)。

中心点C代表白色，相当于中午太阳光的颜色，其色品坐标为 x＝0.3101，y＝0.3162。

色品图上任给一点S，就可立刻得到S点所代表的颜色的色调和饱和度。

连结CS，其延长线交光谱轨迹于O点， O点处的波长即颜色S 的主波长，决定了颜色S的色调。

从C到S点和O点的距离之比CS／CO为该颜色的饱和度。

从光谱轨迹上任一点通过C点引一直线到达对侧光谱轨迹上的另一点，则该直线两端的颜色互为补色。

从代表非光谱色系列的直线上任一点P通过C点引一直线，交光谱轨迹于Q点，Q点的颜色是P点非光谱色的补色。

非光谱色的表示方法是在它的补色波长后加一字母c，例如528c代表波长为528纳米的绿色的补色，即紫红色。

任何两种颜色混合时，混合色的颜色点一定在前两颜色点的连线上。

从色品图可看出，红、绿、蓝三原色可合成任何颜色。

CIE色品图有很大实用价值，任何颜色，不论是光源色还是表面色，都可在色品图中标定出来，这使颜色的描述既简便又准确，各色光的合成途径也一目了然。

第三章CIE标准色度学系统

r+g+b=1,所以可以只用 r和g便可以在空间上表示一个颜色
2、色品图色品图：用色品坐标来标定一种颜色的空间位置的示
意图叫色品图
色品图的种类：
（1）麦克斯维颜色三角形（2）1931 CIE-RGB系统（3）1931 CIE-XYZ系统（4）CIE 1960均匀色度标尺图（5）CIE 1964补充色度学系统色品图（6）CIE 1964均匀颜色空间（7）CIE 1976L*a*b*均匀颜色空间及色差公式（8）CIE 1976L*u*v*均匀颜色空间及色差公式（9）CMC色差公式（10）CIE 1994色差公式（11）CIE DE 2000色差公式（12）CIE CAM色貌模型
莱特三原色实验色度图
吉尔德三原色实验色度图
3、1931CIE-RGB系统产生（1）三原色选择：选择：红700 nm、绿546.1 nm、蓝435.8 nm （2）数据获取： 1931年CIE采用他们两人研究结果的平均数，定出匹配等能光谱色光的、、光谱三刺激值，这一组函数称为“1931CIE-RGB 系统标准色度观察者光谱三刺 r(λ) g(λ) b(λ) 激值”。如表3-1 （见图P61，图3-6）（3）标准白定位：规定三原色的等量关系。色温为4800K的白色光，在图中心。（坐标r=g=b=0.3333) （4）1931CIE-RGB系统色度图根据“1931CIE-RGB系统标准色度观察者光谱三刺激值 ”计算出对应光谱色色品坐标，作图见P62，图3-7.
2、色光相加的数字表示两个颜色相加：若两个色光C1和C2，且 (C1)≡R1(R)＋G1(G)＋B1(B) (C2)≡R2(R)＋G2(G)＋B2(B) 则混合色为： (C) ≡ R(R)＋G(G)＋B(B) (C) ≡ (C1)＋(C2) ≡R1(R)＋G1(G)＋B1(B) ＋R2(R)＋G2(G)＋B2(B) 而且： R＝R1＋R2 G＝G1＋G2 B＝B1＋B2

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由国际照明委员会(CIE)制定，故称CIE色品图。

描述颜色品质的综合指标称为色品，色品用如下3个属性来描述：
色调
色光中占优势的光的波长称主波长，由主波长的光决定的主观色觉称色调。

亮度
由色光的能量所决定的主观明亮程度。

饱和度
描述某颜色的组分中纯光谱色所占的比例，即颜色的纯度。