色度学的基本知识
4.11_色度学基础
色度学基础色度学是对颜色刺激进行测量、计算和评价的学科§颜色的分类和特性一颜色及其分类颜色：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（黄）、503nm(绿)和478nm(蓝)是不变的颜色外，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”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二颜色的表观特征•明度：表示颜色明亮的程度对于光源色，明度值与发光体的光亮度有关物体色，和物体的透射比或反射比有关•色调：区分不同彩色的特征•饱和度：颜色接近光谱色的程度，彩色的纯洁性§颜色混合•颜色混合Ø色光混合：加混Ø色料混合：减混色•格拉斯曼颜色混合定律Ø人的视觉只能分辨颜色的三种变化Ø两种颜色混合，如果一种颜色成分连续变化，混合色的外貌也连续变化补色律：每一种颜色都有相应补色中间色律•混合色的总亮度等于组成混合色的各颜色光亮度的总和Ø亮度相加定律•颜色外貌相同，不管它们的光谱组成是否一样，在颜色混合种等效Ø凡是视觉上相同的颜色是等效的Ø代替律§颜色匹配一颜色匹配实验•把两个颜色调节到视觉上相同的方法叫颜色匹配颜色转盘法色光混合匹配实验利用颜色光相加实现CIE标准色度系统•物体颜色是光刺激人的视觉器官产生的反应，要将观察者的颜色感觉数字化，国际照明委员会(CIE)规定了一套标准色度系统，称为CIE标准色度系统，这一系统是近代色度学的基本组成部分，是色度计算的基础，也是彩色复制的理论基础之一。
•CIE标准色度学系统是一种混色系统，是以颜色匹配实验为出发点建立起来的。
用组成每种颜色的三原色数量来定量表达颜色。
三刺激值和色度图•在颜色匹配中，用于颜色混合以产生任意颜色的三种颜色叫做三原色。
通常加色混色中使用红、绿、蓝三种颜色光为三原色是为了得到最多的混合色。
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。
LED色度学基本知识
Ri=100-4.6 ΔEi 式中,4.6是对原则荧光灯Ra=50时旳调整系数. 对1-8个样品旳一般显色指数Ra:
Ra=Σ Ri/8.
有关特殊显色指数R i数值旳感性阐明: ΔEi旳单位是NBS色差单位,Ri旳数值1(1%) 相当于0.22个NBS色差单位. Ri相差5就是1 个NBS单位. 那么1个NBS单位代表什么呢? 1个NBS单位即ΔEi=1,相当于最优试验条件 下人眼能感知恰可觉察旳5倍,∴ 0.2个NBS色
功率效率 (%)
12.0 3.0 0.6 0.6 0.1 0.3 0.02 0.01
LED光谱图
白光旳产生 1)用红(R),绿(G),兰(B)三色混合.(加色法)
RGB混色在色品图上旳体现
2)用蓝光LED+黄色荧光粉YAG（BY法） 在480nm处有低谷
荧光粉旳进步
变色灯中旳减色法,白光透过三种颜色旳滤 色片后变成黑色.
和630nm,542nm,460nm(1931)真实旳光.但在匹配 某些颜色时和计算中出现了负值。
为此必须选择实际不存在旳另外三个原色。 实线:1931(2º); 虚线:1964(10º).
使新旳三原色在色度图上符合下列要求： 1）包括整个光谱轨迹，且为正值； 2）光谱轨迹在540nm-700nm在色度图中
两种不同视觉细胞旳光谱光视效率 明视觉:555nm; 暗视觉:507nm.
眼睛内锥状视觉细胞旳特点之一。 锥状细胞中有视红质､视绿质和视蓝质。
看到物体颜色。
锥状细胞对颜色旳辨别就是色度学旳基础。
物体旳颜色 应由眼睛定义旳,
不是天生旳。
颜色旳辨别､定量肯定与视觉细胞旳分布有关。 先后有2º和10º旳试验数据。原因见图。
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。
色度学基础
• 例如，某个混色后的色效果，可以表示成下式。 • F=3.6（R）+4.8（G）+0.8（B） • 这个表达式的意义是： • 红色分量是3.6个红单基色量 R=3.6 • 绿色分量是4.8个绿单基色量 G=4..8 • 蓝色分量是0.8个蓝单基色量 B=0.8 • 可见（2.3）式中的R、G、B在实际应用中是一些具体 的数字量。这三个值称为“三刺激值”。这三个值决 定了混色光的结果颜色性能，还决定了混色光的光通 量。
色度学
• 色度学是研究人的颜色视觉规律、颜色测量理论与技 术的学科。颜色感觉与听觉、嗅觉、味觉等一样都是
外界刺激使人的感觉器官产生的感觉。
• 色度学是研究颜色度量和评价方法的学科，是宜光学、
视觉生理、视觉心理、心理物理等学科为基础的综合
性科学。
基本物理量
1、色品坐标 色品坐标（x，y）和色品坐标（u，v）来自色度学，这个坐标 是人为构建的一个颜色坐标体系，最初来源于颜色匹配实验，构 建出 R G B 坐标系，后来发现这个坐标系不便于计算，又利用数 学方法转换成没有负值的xy坐标系，这个时候 里面对应的坐标值 就是你说的色品坐标（x，y），在这个坐标之后人们发现x,y坐标 和人眼对颜色的感知上来说并不是均匀的，为了改变色度坐标图 中颜色宽容量不等的缺陷，国际照明委员会于1960年，建立了U-V 色度坐标图，也称均匀色度坐标图。两者在数学的关系是：
基本物理量
基本物理量
8、色偏差 是指电脑计算的配方与目标标准的相差，以单一照明光源下计算，
数值愈小，准确度则愈高。但是要注意，它只代表某一光源下的
颜色比较，未能检测于不同光源下的偏差。
归一化光谱功率分布函数S(λ)
• 归一化光谱功率分布：辐射功率与波长的函数关系。
不同光源下色度学特性的研究与分析
不同光源下色度学特性的研究与分析随着科学技术的发展，人们对于光源的认知也日益深入。
在颜色的认知与表现中，色度学是一个重要的研究领域，主要研究色彩的量度、表现和描述。
不同的光源对于色度学特性产生着直接的影响，对于人们的视觉体验也有一定的影响。
本文将就不同光源下色度学特性的研究与分析进行探讨。
一、色度学的基本知识色度学是一门研究色彩的科学，是对于颜色的量度、表现和描述。
其研究内容包括色彩的三个基本特征即色调、饱和度和亮度。
在色彩的表示中，我们采用HSV（色调、饱和度、亮度）模式，其中色调表示颜色的本质，饱和度表示颜色的鲜艳程度，亮度表示颜色的亮暗程度。
二、自然光的色度学特性自然光源分为日光和月光两种，它们的波长分布不同，因此产生着不同的颜色效果。
太阳光是一种广谱光谱，其色温在5000K左右，呈现出自然的白色。
人们观察到的白色，来源于可见光中所有波长光线的混合。
因此太阳光可以使颜色呈现出清晰、明亮、自然的效果。
月光又称为背光光源，它具有不同于日光的特点。
月光的主要颜色为蓝色、白色和灰色，因其光谱波长分布较为偏向短波长，因此明显偏蓝。
月光的亮度相对日光较低，使得它的颜色出现较为柔和的效果。
在不同的月相下，月光的亮度和颜色也会有所变化。
三、人工光源的色度学特性人工光源又分为不同的灯具，如白炽灯、荧光灯、LED灯等。
它们的光谱波长分布也是不相同的，因此呈现出不同的颜色效果。
白炽灯是最为常见的人工光源，也被称为温暖色光源。
它的色温在2700K左右，呈现出暖黄色的光色。
荧光灯波长分布均匀，十分适合左右一定要风险清光线的场所使用。
在荧光灯的光源下，颜色呈现出较为干净、透明、冷峻的效果。
而LED灯则可根据不同的波长组合来呈现出不同的颜色。
四、不同光源下的颜色体验不同的光源所呈现出的颜色效果是不同的。
在自然光下，太阳光和月光的色度学效应更加真实自然，而人工光源更偏向于人造并用于特定的场合下。
人工光源可以根据使用者的需求来调节颜色效应，如温暖的黄色、舒适的白色等。
色度学基础
4、色调、明度 、色调、 与饱和度之间的 关系
三、颜色混合和颜色混合定律
• 各种颜色可以通过两种或几种颜色混合得 颜色混合有2种方式，色光和色料混合。 到。颜色混合有2种方式，色光和色料混合。
色光三原色： 色光三原色：红、绿、蓝。
色料三原色：品红、 色料三原色：品红、黄、青。
1、 色光混合 、
（二）色觉的形成
• 人辨别颜色的能力是指视网膜对 不同波长 光的感受特性。 • 视锥细胞对红、绿、蓝吸收率最高，红、 绿、蓝三种光混合比例不同，就可形成不 同的颜色，从而产生各种 色觉
• 人眼对任一色彩的视觉反应取决于红、绿、 蓝三色输入量的代数和--格拉斯曼定律
二、颜色的分类及其属性
• 1、非彩色和彩色
• 再如你在电灯前闭眼三分钟，突然睁开注视电灯 两三秒钟，然后再闭上眼睛，那么在暗的背景上 将出现电灯光的影像。以上现象叫正后像。电视 机、日光灯的灯光实际上都是闪动的，因为它闪 动的频率很高，大约100次／秒上，由于正后像 100 作用，我们的眼睛并没有观察到。
• 电影技术也是利用这个原理发明的，在电 影胶卷上，当一连串个别动作以16图形／ 秒以上的速度移动的时候，人们在银幕上 感觉到的是连续的动作。现代动画片制作 根据以上原理，把动作分解绘制成个别动 作，再把个别动作续起来放映，即复原成 连续的动作。
间色：两种原色混合得到的颜色，例如... 复色：两种或者两种以上间色组成的颜色，例如 白色。 补色：混合得到白色或灰色的两种色，称为补色 • 如绿色与紫色互补，蓝色与黄色,红色与青色互补
关于视觉后像
• 当外界物体的视觉刺激作用停止以后，在 眼睛视网膜上的影像感觉并不会立刻消失， 这种视觉现象叫做视觉后像。视觉后像的 发生，是由于神经兴奋所留下的痕迹作用， 也称为视觉残像。如果眼睛连续视觉两个 景物，即先看一个后再看另一个时，视觉 产生相继对比，因此又称为连续对比。
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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。
0．3800
Y
0．3110
0．2990
0．2400
0．2400 0．2810 0．2840 0。
3200 x 1931CIE-XYZ色度图布朗克轨迹及6000-20000K等色温线上的MPCD标尺
为了以人眼可分辨颜色差为单位准确的表达某个白色点偏离布朗克轨迹的距离，就可做出上图的网状曲线系统。
当色度点在不朗克轨迹上方时则加一定的MPCD值，相反，当色温点在布朗克轨迹下方时则减一定的MPCD值，这样在该区域内的白色点可用相关色温±MPCD的数值来表示。
例如，当基准白色度坐标为x=0.281，y=0.311时，其相关色温为9300K+27MPCD，而当基准白色度坐标为x=0.284，y=0.299时，其相
关色温为9300K+8MPCD等。
在上述图中，x轴色坐标相当于红基色比例，y轴色坐标相当于绿基色比例，z轴色坐标相当于蓝基色比例。
由于x+y+z=1，当在色坐标图上读出x，y的坐标或由色温计测出x，y值后，则z=1-x-y。
掌握上述原则，就可以很方便的调整彩色电视机的白场色温。
例如当白场色温要求为x=0.281，y=0.311，如果实测值为x=0.265，y=0.290，这时可以减小蓝枪电子束电流（减小B枪视放增益），适当的加大红枪电子束电流和绿枪电子束电流（增大R枪，G枪视放增益）。
按上述原则反复调整，就可以时x，y值接近预想值。