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基本色度学RGB基本原理白光工程师你必须撑握的基本知识
基本色度学RGB基本原理白光工程师你必须撑握的基本知识！色度学是—门研究彩色计量的科学，其任务在于研究人眼彩色视觉的定性和定量规律及应用。
彩色视觉是人眼的—种明视觉。
彩色光的基本参数有：明亮度、色调和饱和度。
明亮度是光作用于人眼时引起的明亮程度的感觉。
一般来说，彩色光能量大则显得亮，反之则暗。
色调反映颜色的类别，如红色、绿色、蓝色等。
彩色物体的色调决定于在光照明下所反射光的光谱成分。
例如，某物体在日光下呈现绿色是因为它反射的光中绿色成分占有优势，而其它成分被吸收掉了。
对于透射光，其色调则由透射光的波长分布或光谱所决定。
饱和度是指彩色光所呈现颜色的深浅或纯洁程度。
对于同一色调的彩色光，其饱和度越高，颜色就越深，或越纯；而饱和度越小，颜色就越浅，或纯度越低。
高饱和度的彩色光可因掺入白光而降低纯度或变浅，变成低饱和度的色光。
因而饱和度是色光纯度的反映。
100%饱和度的色光就代表完全没有混入白光阴纯色光。
色调与饱和度又合称为色度，它即说明彩色光的颜色类别，又说明颜色的深浅程度。
应强调指出，虽然不同波长的色光会引起不同的彩色感觉，但相同的彩色感觉却可来自不同的光谱成分组合。
例如，适当比例的红光和绿光混合后，可产生与单色黄光相同的彩色视觉效果。
事实上，自然界中所有彩色都可以由三种基本彩色混合而成，这就是三基色原理。
基于以上事实，有人提出了一种假设，认为视网膜上的视锥细胞有三种类型，即红视谁细胞、绿视锥细胞和蓝视锥细胞。
黄光既能激励红视锥细胞，又能激励绿视锥细胞。
由此可推论，当红光和绿光同时到达视网膜时，这两种视锥细胞同时受到激励，所造成的视觉效果与单色黄光没有区别。
三基色是这样的三种颜色，它们相互独立，其中任一色均不能由其它二色混合产生。
它们又是完备的，即所有其它颜色都可以由三基色按不同的比例组合而得到。
有两种基色系统，一种是加色系统，其基色是红、绿、蓝；另一种是减色系统，其三基色是黄、青、紫（或品红）。
不同比例的三基色光相加得到彩色称为相加混色，其规律为：红＋绿＝黄红＋蓝＝紫蓝＋绿＝青红＋蓝＋绿＝白彩色还可由混合各种比例的绘画颜料或染料来配出，这就是相减混色。
色度学基本知识
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功率效率 (%)
12.0 3.0 0.6 0.6 0.1 0.3 0.02 0.01
LED光谱图
白光的产生 1)用红(R),绿(G),兰(B)三色混合.(加色法)
RGB混色在色品图上的表现
2)用蓝光LED+黄色荧光粉YAG（BY法） 在480nm处有低谷
荧光粉的进步
变色灯中的减色法,白光透过三种颜色的滤 色片后变成黑色.
差单位是刚好能察觉. ∴ Ri的数值差1是可以 识别的.
1个NBS单位相当于色度坐标0.0015-0.0025的 x,y的色度变化.
用BY法得到照明LED缺乏红光,R9呈负值, 往往达到-25—30的水平,影响显色指数达80. 请看DOE规定的LED灯泡数据:
3.色坐标 颜色的定量表述离不开眼睛，眼睛才能
φ(λ):与被研究对象的光谱分布,如光源是相对光 谱能量分布,反/透射材料是光谱反/透射分布. φ(λ)=τ(λ)•S(λ)----Y是物体的透光率; φ(λ)=ρ(λ)•S(λ)----Y是物体的反光率; φ(λ)=β(λ)•S(λ)----Y是物体的亮度因数.
3)色坐标x,y,z的计算
x= X/(X+Y+Z) y=Y/(X+Y+Z) z=Z/(X+Y+Z)
是直线,两种颜色混合可以得到两色之间的 各种颜色。
3)规定的视场1931年是2º,1964年是10º. 2º内都是锥状细胞,中心视觉,无杆状细
胞; 10º内更接近实际,有部分边缘的锥状细
胞.
颜色量度的形象比喻
三刺激值X,Y,Z的计算 X=Σ φ(λ)•x•Δλ Y=Σφ(λ)•y•Δλ Z=Σφ(λ)•z•Δλ
二.LED常用的色度指标 1.色温和相关色温
色度学基础知识
色度学基础知识---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 色度学基础知识一、概述色度学是研究人的颜色视觉规律、颜色测量的理论与技术的科学，是以物理光学、视觉生理、视觉心理、心理物理等学科领域为基础的综合性科学。
在现代工业和科学技术发展中，存在着大量有关色度学的问题，颜色与人民生活的衣食住行密切相关。
颜色的测量和控制在一些工农业生产中极为重要，在许多部门颜色是评定产品质量的重要指标，如染料、涂料、纺织印染、塑料建材、医学试剂、食品饮料、灯光信号、造纸印刷、电影电视、军事伪装等等，这一切都是由于颜色科学的建立，才使色度工作者能以统一的标准，对颜色作定量的描述和控制。
在纺织印染、染料和涂料等行业天天与颜色打交道，过去全凭目测评定，评定结果无法记述，储存。
并受观察者的身体状况、情绪、年龄等影响很大。
随着电子技术和计算机技术的迅速发展，测色仪器的测色准确性、重演性和自动化程度大大提高。
现在又有在线检测对提高产品质量，减少不合格品率更为有用。
为此测色技术在各行各业日益得到广泛应用。
色彩的感觉是一个错综复杂的过程，单从物理观点来考虑，色彩的产生有三个主要因素：光源，被照射的物体和观察者。
二.、光和颜色1、光源光由光源体发出，太阳光是我们最主要的光源。
光辐射是一种电磁辐射波，包括无线电波、紫外光、红外光、可见光、X 射线和γ射线等。
我们人类所能见到的光只是电磁波中极小的一部分，其波长范围是380--700nm （纳米）称为可见光谱。
在可见光谱范围内，不同波长的辐射引起人的不同颜色感觉：700nm 为红色，580nm 为黄色， 510nm 为绿色， 470nm 为蓝色。
单一波长的光表现为一种颜色，称为单色光。
色度学基础知识
彩色电视的基础知识
２．混色法 利用三种基色按不同比例混合来获得彩色的方法就是混
色法。混色法分相加混色和相减混色两种方法。 彩色电视技术中使用的是相加混色法。 将红、绿、蓝三束光投影到白色屏幕上，调节它们的比
例，可得到如图1-8所示的相加混色效果： 红＋绿＝黄； 红＋蓝＝紫； 蓝＋绿＝青； 红＋绿＋蓝＝白。
色饱和度是指彩色的深浅程度。同一色调的彩色，其色 饱和度越高，颜色越深。色饱和度与彩色中掺入白光的多少 有关，掺入的白光越多，色光越浅，色饱和度越低。色饱和 度用百分数来表示。
通常把色调和色饱和度统称为色度。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ色电视的基础知识
1.3 三基色原理与混色 １．三基色原理
在彩色电视技术中，以红(R)、绿(G)、蓝(B)为三基色。 用三种不同颜色的基色光按一定的比例混合，可以得到 自然界中绝大多数的彩色，这一原理称为三基色原理。 三基色原理的主要内容有： （1）自然界的所有彩色都可用三种基色按一定的比例混 合而成；反之，任何彩色也可分解为比例不同的三种基色； （2）三种基色必须相互独立，即任一基色不能由其他两 种基色混合而成； （3）混合色的色调和饱和度由三基色的混合比例决定； （4）混合色的亮度等于三基色亮度的总和。
图1-8 相加混色图
彩色电视的基础知识
相加混色法分为直接混色法和间接混色法。 直接混色法是将三基色直接混合在一起。 间接混色法的实现有三种不同方式：
（1）空间混色法 ：用于同时制电视系统 （2）时间混色法 ：用于顺序制电视系统 （3）生理混色法
彩色电视的基础知识
1.4彩色光的复合与分解 单一波长的光叫单色光，含有两种及两种以上波长
彩色是光作用于人眼而引起的一种视觉反映。不同波长
的光射入人眼时，会引起不同彩色的感觉。 随着波长的缩短。所呈现的彩色分别为：红、橙、黄、
第一章 色度学基础
1-3 相加混色（RGB彩色模式） 相加混色（ 彩色模式） 彩色模式
彩色电视技术中采用的是将红、绿、蓝三 红 蓝三种基 色光按不同比例相加，从而获得不同的彩色光的方 法，称为相加混色法，又称RGB彩色模式 彩色模式，在这种 彩色模式 彩色模式中，红、绿、蓝被称为基色光。 红光+绿光=黄光 绿光+蓝光=青光 蓝光+红光=紫光 红光+绿光+蓝光=白光 补色： 补色：与基色相加为白色的彩色，称为其基色的 补色。红、绿、蓝的补色为青、品（紫）、黄。
第 14 页
第一章 色度学基础
1-1 彩色光三要素（HSB彩色模式） 彩色光三要素（ 彩色模式） 彩色模式
色性 色彩基本分为暖色（也称热色）和冷色（也称寒 色）两类。红、橙、黄为暖色，给人以热烈、温暖、 外张的感觉；青、蓝、紫为冷色，给人以寒冷、沉 静、内缩的感觉。
色调（亦称调子） 亦称调子）
在一定的色相和明度的光源色的照射下，物体表 面笼罩在一种统一的色彩倾向和色彩氛围之中，这种 统一的氛围就是色调。
第 17 页 第一章 色度学基础
红光+青光=白光 绿光+紫光=白光 蓝光+黄光=白光
1-3 相加混色（RGB彩色模式） 相加混色（ 彩色模式） 彩色模式
第 18 页
第一章 色度学基础
1-3 相加混色（RGB彩色模式） 相加混色（ 彩色模式） 彩色模式
计 色 三 角 形
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第一章 色度学基础
第 25 页 第一章 色度学基础
1-3 相加混色（RGB彩色模式） 相加混色（ 彩色模式） 彩色模式
亮度方程
NTSC 制的亮度方程： 制的亮度方程： Y=0.299R+0.587G+0.114B
基本色度学及相关
类型
照明体
标准 F1 F2 F3 F4 F5 F6
宽带 F7 F8 F9
三窄带 F10 F11 F12
F照明体
色度坐标
x
y
0.3131
0.3371
0.3721
0.3751
0.4091
0.3941
0.4402
0.4031
0.3138
0.3452
0.3779
0.3882
0.3129
0.3292
0.3458
（一）RGB与XYZ的计算方法
某一光源的光谱功率分布函数 S
光谱三刺激值与波长的关系函数 r g b
在某一波长λ的三刺激值为 r g b
dr KS r d
有：
dg KS gd
db KS b d
在可见光谱范围内进行积分，即得到该光 源的三刺激值 ：
0.3586
0.3741
பைடு நூலகம்
0.3727
0.3458
0.3588
0.3805
0.3769
0.4370
0.4042
相关色温 K
6430 4230 3450 2940 6350 4150 6500 5000 4150 5000 4000 3000
二、 标准色度观察者
红
绿 蓝
黑色隔板
2º
白背景
观测角 限制屏
如图， M和O
分别为样品颜 色（M）和 CIE光源C的
色度点，连接
两色度点，其
直线的延长线
与光谱轨迹相 交与519.4nm 处，519.4nm 就是样品M的 主波长。
不是所有的颜色样品都有主波长。
在色度图上光谱两端与光源色度 点形成的三角形区域（紫色区） 内的颜色，如图中的N点，就没 有主波长。
色度学的基本知识
色度学的基本知识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，是物理光学，视觉生理，视觉心理等科学为基础的综合性科学。
彩色电视技术中的色度学是研究自然界景物的颜色，如何在彩色电视系统中分解，传输，并在彩色电视机屏幕上正确的复显出来。
名词解释：同色异谱：也就是说一定的光谱分布表现为一定的颜色，但同一种颜色可以有不同的光谱分布合成。
彩色电视机的颜色复显技术正是利用同色异谱概念，在颜色复显过程中，不是重复原来景物的光谱分布，而是利用几种规格化的光源进行配制。
以求在色感上得到等效效果。
如在彩电的复显中用的是R，G，B三基色光谱（因为R，G，B三基色可以混合出自然界中绝大多数颜色）的合成来复显原来景物的颜色。
绝对黑体：是指在辐射作用下既不反射也不透射，而能把落在它上面的辐射全部吸收的物体。
当绝对黑体被加热时，就会发射一定的光谱，这些光谱表现为特定的颜色。
色温：当绝对黑体发射出与某一光源相同特性的光时，绝对黑体所必须保持的温度，便叫某光源的“色温”。
1931CIE-XYZ计色系统现代色度学采用CIE（国际照明委员会）所规定的一套色测量原理，数据和计算方法，称为CIE标准色度学系统。
白色可分为好多种，有偏红的白色（暖白色），偏蓝的白色（冷白色）等。
在彩色电视系统中，为了分解，重现彩色图象，通常也要选择一种白色作为分解，重现颜色的基准白。
为了清楚的描述不同的白色，通常把1931CIE-XYZ图中把白色用色度坐标（x，y）来表示，也可以用相关色温和最小分辨的颜色差来表示。
图中斜竖线称为布朗克轨迹等色温线，与其垂直的斜线称为最小可分辨的颜色差（Minimum Perceptible Colour Difference，简称MPCD），MPCD为零的斜竖线称为黑体（Black body）轨迹，又称布朗克轨迹。
布朗克轨迹上各点呈现的白色代表了绝对黑体在不同绝对温度下呈现的白色（从6000—20000K），竖斜线与布朗克轨迹相交的各点，均称为相应竖斜线上的点所表征的白色的相关色温点，与布朗克轨迹相交的斜线称为等相关色温线。
色度学基础知识
色度学基础知识什么是色度学？色度学是研究色彩的科学，也被称为颜色学。
它涉及颜色的感知、产生、测量和应用等各个方面。
色度学不仅仅关注颜色的外观，还研究颜色的物理和化学特性以及其在人类生活和工业中的应用。
主观与客观颜色在色度学中，我们经常讨论主观和客观颜色。
主观颜色是指人们通过视觉系统感知到的颜色，它受到个体的视觉特性和观察条件的影响。
相比之下，客观颜色是测量和描述颜色特性的科学方法。
在主观颜色的研究中，我们了解了人类视觉系统的工作原理。
视觉系统通过不同类型的感光细胞和神经传递来识别和解释外部光线的不同波长。
这些信息被传递到大脑中的视觉皮层，并被解释为不同的颜色。
客观颜色的研究则使用了各种仪器和方法来测量和描述颜色。
光谱仪是一种常用的工具，可以将光线分解为其组成的不同波长。
通过测量各个波长的强度，可以确定光线的颜色。
色彩空间色彩空间是用来描述颜色的一种系统。
它由不同的坐标轴组成，每个坐标轴表示颜色的一个特定属性。
常见的色彩空间有RGB、CMYK和HSB等。
•RGB色彩空间是由红色（Red）、绿色（Green）和蓝色（Blue）三个原色组成的。
这种色彩空间常用于电子设备和计算机上的颜色显示。
•CMYK色彩空间是由青色（Cyan）、品红色（Magenta）、黄色（Yellow）和黑色（Black）四个颜色组成的。
它常用于印刷行业，用于混合油墨来产生不同的颜色。
•HSB色彩空间代表色相（Hue）、饱和度（Saturation）和亮度（Brightness）。
色相表示颜色的种类，饱和度表示颜色的纯度，亮度表示颜色的明暗程度。
不同的色彩空间可以用来描述不同的颜色特性，选择适合的色彩空间可以更准确地表示和处理颜色。
颜色的应用在生活和工业中，颜色有许多应用。
颜色可以通过情绪而产生不同的影响，对于个人和品牌来说具有重要的影响力。
在设计领域，颜色可以用来传达特定的情感和理念。
例如，在广告中使用红色可以引起人们的注意力和兴奋感，而使用蓝色则可以传达平静和安全的感觉。
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（二）反射
镜面反射 发生于平而光滑的表面，当光以某种角度照射在 这种平面上，则以相同角度 (与样品表面法线的 夹角) 反射出一部分光，而且与入射光的波长无 关。镜面反射光的多少决定了物体的光泽度。
漫反射 一般发生在不平且粗糙的表面上，入射光以很
多不同的角度被反射出来。漫反射也可由光滑表 面下面的散射引起。大部分半透明体及不透明体 的平滑表面，同时具有镜面反射和来自表面下散 射引起的漫反射。
F照明体
色度坐标
x
y
0.3131
0.3371
0.3721
0.3751
0.4091
0.3941
0.4402
0.4031
0.3138
0.3452
0.3779
0.3882
0.3129
0.3292
0.3458
0.3586
0.3741
0.3727
0.3458
0.3588
0.3805
0.3769
0.4370
0.4042
SP60/62/64
德塔颜色（Datacolor） SF650，SF600, SF550，SF400， DF110，DF245
亨特立（HunterLab） UltraScan Pro，UltraScan VIS， ColorQuest XE，MiniScan XE，
(10)—镜面反射阱 (11)—透射样品放置槽 (12)—电子计算机
（一）仪器内测量用光源
钨丝灯 脉冲氙灯
最佳的仪器内照明光源应为高强度脉冲氙灯，而且 通过滤光片模拟D65标准照明体的光谱功率分布 。
（二）照明和测量条件
1971年CIE正式推荐了几种测色标准照明和观察条件， 统一了颜色测量和评价方式、减少照明和观察条件对 光谱反射函数实测结果的精确度的影响、提高测量精 度。
相关色温 K
6430 4230 3450 2940 6350 4150 6500 5000 4150 5000 4000 3000
二、 标准色度观察者
红 绿 蓝黑色隔板来自2º白背景观测角 限制屏
EYE 测试滤色片 试验光
三、 物体的光学性质
（一）吸收
物体受到光的照射后，能够吸收全部或部 分波长范围光的能量，并将吸收的光能转 化为热能，其余波长的光被反射或透射出 去，作用于人眼后产生颜色的感觉。它们 所表现的颜色，就是被吸收光的补色。
光谱反射率因数（spectral reflectance factor）的定 义： 在给定的立体角、限定的方向上，待测物体反射的 辐通量与在相同照明、相同方向上完全反射漫射体 反射的辐通量之比。
二、光谱光度仪的结构特点
光电二极管
（12） 电子
计算机
(1)—样品测量孔 (2)—漫反射积分球 (3)—脉冲氙灯 (4)—D65滤光片 (5)—UV滤光装置 (6)—样品测量光束 (7)—样品测量接收器 (8)—参比测量光束 (9)—参比光束接收器
（三）透射
透射是指入射光照射在物体上后穿过物体的现象。
（1）没有吸收和散射，全部透过，无色透明体； （2）没有吸收，部分光被散射，部分被透过，白色半透明体； （3）全部被反（散）射，没有吸收透过，白色不透明体； （4）全部吸收，无反（散）射，无透过，黑色不透明体； （5）透过、吸收和散射作用都存在，有色的半透明体； （6）部分吸收，部分透过，没有散射，透明有色体； （7）部分吸收，部分反（散）射，无透过，有色不透明体。
漫射/垂直（d/0）
▪ 用积分球照明样品，样品 的垂直线和光测轴之间的 夹角不应超过10°，积分 球的直径可以是任意大小， 但其开孔的总面积不能超 过积分球内部反射总面积 的10％，观察光束的任一 光线和观察轴之间的夹角 不应超过5°。
垂直/漫射（0/d）
▪ 照明光束的轴线与样品表面 的法线之间的角度不超过 10°，反射通量由积分球来 聚集，照明光束的任一光线 和照明光轴之间的夹角不超 过5°，积分球的直径可以 是任意大小，但开孔的总面 积不能超过积分球内部反射 总面积的10％ 。
光泽吸收阱
（三）单色器
作用：将复色光分解成单色光，再由光电检出器 按相应的波长检出。
（四）光电检出器
经单色器分光后出来的单色光照射到光电检出器上 转变成电信号，电信号经模/数转换成为计算机可 以处理的数据 。
光谱光度仪的常见品牌和型号
品牌
产品型号
爱色丽（X-Rite）
CE7000A，color i7,color i5, CE2180，CE-XTH, CE-XTS，
45°/垂直（45/0）
▪ 样品被一束或多束光 照明，照明光束的轴 线与样品表面的法线 成45±5°，观察方 向与样品的法线之间 的角度不超过10°， 照明光束的任一光线 和照明光轴之间的夹 角不超过8°，观察 光束在观察中也应该 遵守同样的限制 。
垂直/45°（0/45）
▪ 照明光束的轴线与 样品表面的法线之 间的角度不超过 10°，照明光束的 任一光线和照明光 轴之间的夹角不超 过8°，观察光束在 在观察中也应该遵 守同样的限制 。
▪ 在 D5不0(相能关应色用温D6550时00，K尽)、量D采55用(相标关准色照温明5体500K) 和D75 (相关色温: 7500K)
▪ D50、D55和D75的相对光谱功率分布曲线
类型
照明体
标准 F1 F2 F3 F4 F5 F6
宽带 F7 F8 F9
三窄带 F10 F11 F12
基本色度学及相关
第一节 CIE标准色度学系统
▪ 色刺激（Colour stimulus） 引起颜色知觉的光 。
▪ 表色系（Colour specification system） 由于颜色刺激而产生的颜色知觉体系 。
▪ 混色系基于心理物理色而建立起来的表色 系，如1931CIE—XYZ系统。
▪ 显色系将颜色按照感知色的特征在颜色空 间进行有序排列所构成的系统，如孟塞尔 颜色系统 。
蓝色和红色染料染样品的反射率曲线
100
反射率 (%)
80
A
60 B
40
C
20
D
0
400 460
520
580
640 700
波 长 (nm)
A—艳蓝色染料1%（owf） B—艳蓝染料2%（owf）
C— 深蓝色染料
D—红色染料
第二节 颜色的测量和计算
用物体的光谱反射率因数（spectral reflectance factor）来表示它对光源的吸收和反射特性 。