色度学原理与CIE标准色度学系统.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2,第2章,色度学原理与,CIE 标准色度学系统,色度学原理与CIE标准色度学系统,第1页,Prologue,This is the story of Mister Chrome,who started out to paint his home.,The paint ran out when half away through,so to the store he quickly flew,to buy some more of matching hue,a delicate shade of egg-shell blue.,But when he tried this latest batch,he found it simply didnt match.,No wonder he was in a fix,for of the colors we can mix,the major shades and those between,ten million different can be seen.,色度学原理与CIE标准色度学系统,第2页,You foolish man,said Missis Chrome,you should have taken from the home,a simple of the color done;,you cant remember every one.,Taking care that she had got,a sample from the early pot,she went and bought her husband more,of better color from the store.,Before she paid,she checked the shade,and found a perfect match it made.,In triumph now she took it home,and gave it straight to Mister Chrome.,He put it on without delay,and found the color now okey.,色度学原理与CIE标准色度学系统,第3页,But,after dark,in tungsten light,they found the color still not right.,So to the store they both went now,with samples clear,and asked them how,a paint that matched in daylight bright,could fail to match in tungsten light.,The mans reply to their complaint,was that the pigments in the paint,had been exchanged,since they had bought,for others of a different sort.,To solve the problem on their wall,he gave them paint to do it all,from just one batch of constant shade,and then at last success was made.,色度学原理与CIE标准色度学系统,第4页,To compensate them for their trouble,the store sent to them curtains double.,They hung them up with great delight;,they matched in tungsten and daylight.,A neighbor then did make a call,and fixed his eye upon the wall;,the paint,he said was all one color,but clearly saw the curtains duller!,Though colors strange at times appear,the moral of this tale is clear:,to understand just what we see,object,light,and eye,all three,must color all our thinking through,of chromic problems,old or new!,色度学原理与CIE标准色度学系统,第5页,2.1 色度学试验依据,2.1.1 颜色匹配试验,颜 色 转 盘,色度学原理与CIE标准色度学系统,第6页,颜色光匹配试验,色度学原理与CIE标准色度学系统,第7页,2.1.2 同颜色光亮度相加,设有三个不一样颜色色光：P*、Q*、R*,对应色单位量值：P、Q、R,p、q、r 分别为颜色P*、Q*、R*强度。,调出P/L,p,、Q/L,q,、R/L,r,，使这些,光亮度相等,。L,p,、L,q,、L,r,即为单位颜色P、Q、R光亮度比值。,选择光亮度单位，则L,p,、L,q,、L,r,为P、Q、R各单位颜色光亮度值。,所以，,L,p,、L,q,、L,r,是单位颜色P、Q、R,光亮度系数,。,色度学原理与CIE标准色度学系统,第8页,2.1.2 同颜色光亮度相加,p P、q Q两色混合，与 r R光亮度比较,试验证实,：,当 p、q、r 满足以下数值关系时，被比较两光亮度相等。,p L,p,+q L,q,=r L,r,（2-1）,物理意义,：,不论颜色成份怎样，各种颜色重合光亮度是能够相加。,色度学原理与CIE标准色度学系统,第9页,2.2 颜色数学表示,2.2.1 色三角形,色度匹配：,色光相同颜色和亮度,色度,：色光颜色和亮度统称,色坐标,：,（r，g。b）,色度学原理与CIE标准色度学系统,第10页,2.2.2 颜色方程,三原色,R*,、,G*,、,B*,、任意色,C*,看成是色向量，,对应单位向量,R,、,G,、,B,以及,C,。,R*,=,R,R,、,G*,=,G,G,、,B*,=,B,B,、,C*,=,C,C,当颜色,C*,与,R,R,、,G,G,、,B,B,混合视觉上匹配时，则可写出颜色方程：,C,C,=,R,R,+,G,G,+,B,B,(2-2),此时称,R,、,G,、,B,为颜色C*,三刺激值,。,色度学原理与CIE标准色度学系统,第11页,色光匹配,：,Red,Green,Blue,nm 700 546.1 435.8,色度学原理与CIE标准色度学系统,第12页,2.2.2 颜色方程,在颜色转盘试验中，假如被匹配颜色(转盘中心)很饱和，那么用,红,、,绿,、,蓝,三原色可能实现不了匹配。在这种情况下，如图2-1(b)所表示匹配。,颜色匹配方程：,CC,+,BB,=,RR,+,GG,可写成：,CC,=,RR,+,GG,-,BB,(2-3),色度学原理与CIE标准色度学系统,第13页,颜色转盘,色度学原理与CIE标准色度学系统,第14页,the sensitivity curves of the three types of cone,色度学原理与CIE标准色度学系统,第15页,等能白：S,E,Red,Green,Blue,Mixture,cd/m,2,1.0000 4.5907,0.0691 5.6508,1,Red,unit=,R,=1.0000,cd/m,2,;,1,Green,unit=,G,=4.5907 cd/m,2,;,1,Blue,unit=,B,=0.0691 cd/m,2,.,100,B,produce:100 5 4,100,G,produce:0 100 75,100,R,produce:0 0 100,色度学原理与CIE标准色度学系统,第16页,To match 1 power unit of 500 nm,1 unit of 500 nm produces 20 40 20,20,B,20 1 0.8,39,G,0 39 29.2,20,B,+39,G,=20 40 30,1 unit of 500 nm produces 20 40 20,10 of R produces 0 0 10,1,500 nm,+10,R,=20 40 30,1 500 nm +10 R,is matched by,39 G+20,B,1 500 nm,=,-10,R,+39,G,+20,B,1 600 nm =,95,R,+30,G,+0,B,1 500 nm+1 600 nm=85,R,+69,G,+20,B,色度学原理与CIE标准色度学系统,第17页,2.2.2 颜色方程,在颜色科学中，我们不直接用三刺激值R、G、B来表示颜色，而用三原色各自占R+G+B总量相对比值表示颜色。,色度坐标,：三原色各自占R+G+B总量相对比值。,对颜色C*而言，其色度坐标为：,r=R/(R+G+B),g=G/(R+G+B),b=B/(R+G+B),颜色C*单位值：,C,=,r R,+,g G,+,b B,则颜色C*色量C：,C,=,R,+,G,+,B,。,色度学原理与CIE标准色度学系统,第18页,白色单位向量 W,令 W=(1/3),R,+(1/3),G,+(1/3),B,W色度坐标：r=1/3、g=1/3、b=1/3,对应,R,、,G,、,B,相对光亮度值：,L,R,=1.0000 、,L,G,=4.5907、,L,B,=,0.0691，,从而颜色C*单位光亮度为,L,C,=r,L,R,+g,L,G,+b,L,B,若已知颜色C*光亮度为L，而且测量得颜色C*r、g、b值，则颜色C*色量为,C=L/L,C,=L/(r,L,R,+g,L,G,+b,L,B,),色度学原理与CIE标准色度学系统,第19页,2.3 色度相加原理,依据格拉斯曼配色混合代替律，,假如色光A*=色光B*，色光C*=色光D*，,则 A*+C*=B*+D*。,此式说明色光相加符合数学上向量加法法则。,色度学原理与CIE标准色度学系统,第20页,2.3 色度相加原理,2 色光混合,：,设色光 C,1,C,1,C,2,C,2,三刺激值：,R,1,、,G,1,、,B,1,R,2,、,G,2,、,B,2,色度坐标：r,1,、g,1,、b,1,r,2,、g,2,、b,2,经过色光混合后色光为C,12,C,12,，则颜色C,12,C,12,为,C,12,C,12,=C,1,C,1,+C,2,C,2,=,R,1,R,+,G,1,G,+,B,1,B,+,R,2,R,+,G,2,G,+,B,2,B,=,(R,1,+R,2,)R,+,(G,1,+G,2,)G,+,(B,1,+B,2,)B,=(C,1,r,1,+C,2,r,2,),R,+(C,1,g,1,+C,2,g,2,),G,+(C,1,b,1,+C,2,b,2,),B,色度学原理与CIE标准色度学系统,第21页,所以 C,12,=C,1,(r,1,+g,1,+b,1,)+C,2,(r,2,+g,2,+b,2,),=C,1,+C,2,这就是说，在色三角形坐标中两色混合色度，相当于C,1,*、C,2,*两色依其色量C,1,、C,2,而形成重心点。,色度学原理与CIE标准色度学系统,第22页,n 个不一样色颜色相混合,则其色度坐标应为：,色度学原理与CIE标准色度学系统,第23页,2.4 色谱图,试验中采取：光谱色+适当白光,例：,C,500,*,=,C,1,C,1,=W,1,W+,C,o,*,，,C,o,*,=,G,1,G,+,B,1,B,，,因而有：,C,1,C,+W,1,W=,G,1,G,+,B,1,B,确定,R*,、,G*,、,B*,，与各种不一样波长单色光颜色相匹配，从而得出各光谱单色光相对于选定三原色色度值。光谱色是最纯，想用三原色混合得到是不可能。,色度学原理与CIE标准色度学系统,第24页,C,1,C,+W,1,W=,G,1,G,+,B,1,B,式改写为,C,500,*=C,1,C,1,=,G,1,G,+,B,1,B,-W,1,W,=,G,1,G,+,B,1,B,W,1,(1/3),R,+(1/3),G,+(1/3),B,=,(W,1,/3)R,+,(G,1,W,1,/3)G,+,(B,1,W,1,/3),B,光谱色,C,500,*,对应色度坐标 r,1,、g,1,、b,1,为,因为分母中有负号，所以r1、g1、b1不但可认为负值，而且它绝对值不限于0到1范围，有可能大于1。,色度学原理与CIE标准色度学系统,第25页,光谱色色度坐标轨迹,依据色相加原理，显然任何现实颜色色度坐标必定都在光谱轨迹与长、短波两端点连线所组成范围之内。由此所组成图谱称为色谱图。,色谱图,色度学原理与CIE标准色度学系统,第26页,2.5 光谱三刺激值,假如已知色光E光谱功率分布，怎样来确定它三刺激值及色度坐标呢,？,设：光谱功率分布为E(,)，,光谱色,色度坐标r(,)、g(,)、b(,)。,首先找出单色光E(,)d,色量值dC(,)，,单色光E(,)d,亮度：kV(,)E(,)d,，,其对应C值dC(,)：,dC(,)=kV(,)E(,)d,/r(,)L,R,+g(,)L,G,+b(,)L,B,色度学原理与CIE标准色度学系统,第27页,2.5 光谱三刺激值,再由式（2-10）得色光E色度坐标为：,r,E,=,r(,)dC(,)/,dC(,)，,g,E,=,g(,)dC(,)/,dC(,)，,b,E,=,b(,)dC(,)/,dC(,),或写成：,色度学原理与CIE标准色度学系统,第28页,对于任一色光，只要测得它光谱功率分布，就能计算求得这一色光色度坐标。,令,其中k为规化系数。于是得：,需要指出，光谱三刺激值函数是与所选择红、绿、蓝三原色相关。,普通来说，光谱三刺激值在一些波段会出现负值,。,称为,光谱三刺激值,。,色度学原理与CIE标准色度学系统,第29页,2.6 色度转换,2.6.1 色度坐标转换,三原色,R*、G*、B*,X*、Y*、Z*,单位向量：,R、G、B,X、Y、Z,设颜色向量C*,单位向量：,C,C,三刺激值：,R、G、B,X、Y、Z,则颜色向量C*可表示为：,C*=,(R+G+B)C=R R+G G+B B,=,(X+Y+Z)C=X X+Y Y+Z Z,色度学原理与CIE标准色度学系统,第30页,2.6.1 色度坐标转换,已知：X 色度坐标：（r,X,，g,X,，b,X,）,Y色度坐标：（r,Y,，g,Y,，b,Y,）,Z 色度坐标：（r,Z,，g,Z,，b,Z,）,则X、Y、Z在R*、G*、B*中色向量分别为：,X=r,X,R+g,X,G+b,X,B,Y=r,Y,R+g,Y,G+b,Y,B,Z=r,Z,R+g,Z,G+b,Z,B,对X*、Y*、Z*体系按照不一样规化条件，所以有,X=k,X,X=k,X,r,X,R+k,X,g,X,G+k,X,b,X,B,Y=k,Y,Y=k,Y,r,Y,R+k,Y,g,Y,G+k,Y,b,Y,B,Z=k,Z,Z=k,Z,rZ R+k,Z,g,Z,G+k,Z,b,Z,B,其中k,X,、k,Y,、k,Z,为确定X、Y、Z单位向量规化系数。,色度学原理与CIE标准色度学系统,第31页,2.6.1 色度坐标转换,将上式代入式(2-16)，取R、G、B两边系数相等，得：,R=k,X,r,X,X+k,X,g,X,Y+k,X,b,X,Z,G=k,Y,r,Y,X+k,Y,g,Y,Y+k,Y,b,Y,Z,B=k,Z,r,Z,X+k,Z,g,Z,Y+k,Z,b,Z,Z,上式用矩阵表示：,色度学原理与CIE标准色度学系统,第32页,确定k规化条件是当R G B为白色r,W,g,W,b,W,时，X Y Z=1/3 1/3 1/3。由此得：,从此式可求得矩阵k,色度学原理与CIE标准色度学系统,第33页,2.6.2 光亮度值转换,单位向量X、Y、Z光亮度值L,X,、L,Y,、L,Z,与L,R,、L,G,、L,B,之间有以下关系：,L,X,=k,X,r,X,L,R,+k,X,g,X,L,G,+k,X,b,X,L,B,L,Y,=k,Y,r,Y,L,R,+k,Y,g,Y,L,G,+k,Y,b,Y,L,B,L,Z,=k,Z,r,Z,L,R,+k,Z,g,Z,L,G,+k,Z,b,Z,L,B,而色向量C*光亮度值不随坐标改变而异：,L=C,XYZ,L,C,=X L,X,+Y L,Y,+Z L,Z,=C,RGB,L,C,=R L,R,+G L,G,+B L,B,因为C,XYZ,=X+Y+Z，C,RGB,=R+G+B，所以,L,C,(X+Y+Z)=L,C,(R+G+B),此式表明，某一颜色在两个不一样三原色中单位色向量光亮度值与其色向量绝对值成反比。,色度学原理与CIE标准色度学系统,第34页,2.6.2 光亮度值转换,依相同原理，可得X，Y，Z系统中光谱三刺激值与R，G，B系统中光谱三刺激值转换关系为：,实际上这一百分比系数K可由规化条件或从仪器标定中得出。,色度学原理与CIE标准色度学系统,第35页,2.7 CIE 标准色度观察者,当代色度学采取国际照明委员会(简称CIE)所要求一套颜色测量原理、数据和计算方法，称为,CIE标准色度学系统,。此系统是以两组当代色度学基本视觉试验数据为基础。,CIE l931标准色度观察者光谱三刺激值,，适于1,o,4,o,视场颜色测量；,CIE l964补充标准观察者光谱三刺激值,，适于大于4,o,视场颜色测量。而且CIE要求必须在明视觉条件下使用这两组标准观察者数据。,色度学原理与CIE标准色度学系统,第36页,2.7.1 1931 CIE-RGB 系统(2,o,观察条件),1931年CIE要求700 nm红、546.1 nm绿和435.8 nm蓝为色光三原色，三原色能相加匹配出等能白色(E光源)，然后在2,o,观察条件下，采取目视配色仪上匹配出等能光谱色 R、G、B分量，称为1931年CIE-RGB 系统标准色度观察者光谱三刺激值，用,色度学原理与CIE标准色度学系统,第37页,1931年CIE-RGB 系统标准色度观察者,色度学原理与CIE标准色度学系统,第38页,1931 CIE-RGB 系统色度图,色度学原理与CIE标准色度学系统,第39页,2.7.2 1931CIE-XYZ 系统,亮度仅由Y表示，X、Y、Z所形成虚线三角形包含了整个光谱轨迹，使得光谱轨迹上和轨迹之内色度坐标都成了正值。,XYZ假想三原色由来：,色度学原理与CIE标准色度学系统,第40页,X、Y、Z 三点在rg图中坐标是：,X：r=1.2750，g=-0.2778，b=0.0028,Y：r=-1.7392，g=2.7671，b=-0.0279,Z：r=-0.7431，g=0.1409，b=1.6022,在1931 CIE-XYZ 色度图中，等能白光，即E光源色度坐标为：,x,E,=0.3333，y,E,=0.3333。,色度学原理与CIE标准色度学系统,第41页,1931CIE-XYZ 色度图,色度学原理与CIE标准色度学系统,第42页,色度学原理与CIE标准色度学系统,第43页,CIE l931-XYZ 标准色度观察者,色度学原理与CIE标准色度学系统,第44页,2.7.3 CIE 1964 补充色度学系统(10,o,观察条件),单纯原色混合物，在整个视场低于10,o,时出现不均匀现象，工业上配色总是在比2,o,视场更大范围。为了适合于10,o,大视场色度测量，1964年CIE要求了一组CIE l964 补充标准观察者光谱三刺激值和对应色度图，这一系统称为,CIE l964补充标准色度学系统,。,在CIE l964补充色度学系统色度图中，等能白光色度坐标：,x,10E,=0.3333，y,10E,=0.3333，z,10E,=0.3333。,研究表明，,观察视场增加到10,o,辨色精度能提升，但视场深入增大就不再提升了,。,色度学原理与CIE标准色度学系统,第45页,CIE l964与CIE l931三刺激值曲线比较,色度学原理与CIE标准色度学系统,第46页,CIE1964 色度图与CIE l931 色度图比较,色度学原理与CIE标准色度学系统,第47页,2.8 CIE 标准照明体和标准光源,2.8.1光源,（1）发光效率,：普通指电光源所发出光通量与该光源所消耗功率之比，即每消耗一瓦功率所能产生光通量。,（2）光谱功率分布,：一个光源所发射光谱往往不是单一波长，而是由许多不一样波长混合辐射所组成。光源光谱辐射按波长次序和各波长强度分布称为光源光谱功率分布。,（3）,绝对光谱功率分布曲线和相对光谱功率分布曲线,：前者指以光谱辐射各种波长光能量绝对值所作曲线；后者指将光源辐射光谱各种波长能量进行相互比较，作归一化处理后使辐射功率仅在要求范围内改变光谱功率分布曲线。,色度学原理与CIE标准色度学系统,第48页,2.8.1 光源,（4）连续光谱、线状光谱、混合光谱,：由红到蓝各种色光在内连续彩色光带称连续光谱；在整个光谱区域中某几个波优点发生狭窄光谱称为线状光谱；在连续光谱中附上一些突出线光谱称为混合光谱。,（5）绝对黑体和全辐射体,：指在任何波长下能够全部吸收任何波长辐射物体。,（6）黑体轨迹,：伴随绝对黑体加热温度升高，按照普朗克计算出在各种温度时相对应光谱功率分布转换成CIE l931色度坐标，绝对黑体不一样温度色光改变在CIE l931色度图上形成弧形轨迹，称为黑体轨迹。,色度学原理与CIE标准色度学系统,第49页,（7）色温和相关色温：,光源色温,：某光源色度与绝对黑体辐射在某一温度下色度一样，则这一温度称为某光源色温。,相同光源色温相对光谱功率分布与某温度下黑体辐射光谱功率分布可能完全一致，也可能不一致。,同色同谱颜色,：光谱功率分布完全一致两色,同色异谱颜色：,色度和色温一样两个光源光谱功率分布不一定完全一致。,相关色温,：光源光色在色度图上不一定准确地落在绝对黑体轨迹上，所以只能用光源与黑体轨迹最近颜色来确定该光源色温，称为相关色温。,色度学原理与CIE标准色度学系统,第50页,2.8.2 CIE 标准照明体A、B、C、D,CIE推荐了四种标准照明体A、B、C、D和三种标准光源A、B、C。,1、CIE标准照明体,标准照明体：,指一定光谱功率分布，这种标准光谱功率分布并不是必须由一个光源直接提供，也不一定能用一个光源来实现。,标准照明体A,：相当于绝对黑体在加温到2856 K时所辐射出来光，它相对光谱功率分布可依据普朗克辐射定律计算：,标准照明体A色度点恰好落在CIE l931色度图黑体轨迹上。,色度学原理与CIE标准色度学系统,第51页,1、CIE 标准照明体,标准照明体B,：相当于相关色温4874 K直射阳光，光色相当于中午阳光，其色度点紧靠黑体轨迹。,标准照明体C,：相当于相关色温为6774 K平均阳光，光色近似阴天天空日光，其色度点在黑体轨迹上方。,标准照明体D,65,：相当于色温约为6504K日光，其色度点在黑体轨迹上方。,标准照明体D,：代表标准照明体D,65,以外其它日光。,色度学原理与CIE标准色度学系统,第52页,B:T,cp,=4874 K;,C:T,cp,=6774 K,CIE 标准照明体光谱功率分布曲线,色度学原理与CIE标准色度学系统,第53页,2、,CIE 标准光源,标准光源,：指用来实现标准照明体光谱功率分布光源，CIE要求用下述人工光源来实现标准照明体。,标准光源A,：熔凝石英壳或玻璃壳带石英窗口充气钨丝灯，以产生色温为,2856 K,辐射。,标准光源B,：在A光源前加一组特定戴维斯-吉伯逊液体滤光器，以产生相关色温,4874K,辐射。,标准光源C,：A光源另加一组戴维斯-吉伯逊液体滤光器，以产生相关色温,6774 K,辐射。,戴维斯-吉伯逊滤色液,系用硫酸钠、甘露醇吡啶、蒸馏水，或硫酸钻铵、硫酸钠、硫酸、蒸馏水等不一样分量配合而成。,色度学原理与CIE标准色度学系统,第54页,3、标准照明体D（重组日光）确定和模拟,（1）经典日光色度轨迹,CIE要求标准照明体D也叫做经典日光或重组日光它是由在CIE l931色度图上一条位于普朗克(黑体)轨迹上方经典日光色度轨迹来代表。这条轨迹是依据CIE l931色度图上许多实测日光色度点分布定出，它包含400040000 K经典日光色度点。经典日光轨迹也就是标准照明体D轨迹。经典日光色度轨迹是依据试验材料定出。,色度学原理与CIE标准色度学系统,第55页,经典日光色度色度坐标,CIE要求经典日光(D)色度坐标满足以下关系：,y,D,=-3.000 x,D,2,+2.870 x,D,0.275,式中x,D,有效范围为0.25000.380。,在相关色温T已知情况下，可经过下式计算经典日光色度坐标x,D,：,(4000 KT,C,7000 K),(7000 KT,C,25000 K),色度学原理与CIE标准色度学系统,第56页,（2）经典日光相对光谱功率分布计算,贾德、麦克亚当和威泽斯基对上述康狄特等人测量622例光谱分析进行了统计学特征矢量分析，得出一组公式，用以计算一定相关色温经典日光相对光谱功率分布。也就是说，用数理统计伎俩重新组合出该相关色温经典日光光谱功率分布。这就是,“重组日光”,含意。,分析结论,：日光光谱分布由平均曲线S,o,+偏离平均曲线特征矢量S,1,和S,2,色度学原理与CIE标准色度学系统,第57页,日光光谱分布平均曲线S,o,及第1、第2特征矢量曲线 S,1,、S,2,色度学原理与CIE标准色度学系统,第58页,经典日光相对功率分布公式：,S(,)=S,o,(,)+M,1,S,1,(,)+M,2,S,2,(,),式中S(,)为某一相关色温经典日光波长,相对光谱功率。,在已知经典日光色度坐标情况下，M,1,和M,2,可用下式求得：,色度学原理与CIE标准色度学系统,第59页,（3）标准照明体D模拟,当前，CIE还没有正式推荐人工光源来实现标准照明体D，这主要是因为日光含有独特锯齿形光谱功率分布，而人工光源不含有这种光谱功率分布。,在色度学实际应用中，不一定要求对日光光谱功率分布做出完善模拟。人工光源与标准照明体光谱功率分布含有一定程度偏离应该是允许。,为了评价模拟日光光谱功率分布与标准照明体D,55,、D,65,、D,75,其中之一符合程度，CIE 推荐了用于色度学目标评价方法。,色度学原理与CIE标准色度学系统,第60页,CIE 推荐模拟日光色度学评价方法,CIE 推荐选取5对非荧光样品和3对荧光样品在模拟日光照明下色度与在标准照明体D,65,（或D,55,、D,75,）下色度差异来评价模拟日光质量。,可见光同色异谱指数,：,5 对非荧光样品在标准照明体D照明下，每对都是匹配，但在模拟日光照明下，普通可能是不匹配。它们色差平均值就定义为可见光同色异谱指数。这个指数表明模拟日光模拟标准照明体D在可见光区域程度。可见光同色异谱指数越小，日光模拟得越好。,色度学原理与CIE标准色度学系统,第61页,CIE 推荐模拟日光色度学评价方法,紫外光同色异谱指数,：,3 对荧光样品在标准照明体D下，每对也是匹配。但在模拟日光照明下，普通也就不匹配。它们色差平均值就定义为紫外光同色异谱指数，它表明模拟标准照明体D紫外区域程度。,按照同色异谱指数大小，CIE把它分为5个等级。表中色差,E(CIELAB)指色差采取1976 CIELAB色差公式,色差,E(CIELUV)指色差公式采取1976 CIELUV色差公式。,色度学原理与CIE标准色度学系统,第62页,CIE 模拟日光等级评价,E(CIELAB),E(CIELUV),等级,0.25,2.0,2.6,E,色度学原理与CIE标准色度学系统,第63页,等级评价表示,可见光同色异谱指数等级由第一字母来表示，紫外光等级由第二字母来表示。,比如,：一个模拟D,65,光源在CIELAB匀色空间可见光同色异谱指数为0.3,紫外光同色异谱指数为0.6，则该,模拟D,65,光源含有BC级,。,当前认为含有BC（CIELAB）等级以上模拟日光可用于大多数实际场所。我国目测评定纺织品色牢度用标准光源条件中采取模拟D,65,光源一级标准为BC（CIELAB）级，二级标准为CD（CIELAB）级。,色度学原理与CIE标准色度学系统,第64页,模拟 D65 人工光源种类,现在正在研制三种模拟D,65,人工光源：,带滤光器高压氙弧灯,：带滤光器高压氙弧灯提供了最好模拟，国际上最好能到达,AA级,；,带滤光器白炽灯和荧光灯,：带滤光器白炽灯只在紫外区模拟尚不理想，最好到达,AD级,；荧光灯模拟过去一直较差，只到达,CD级,。,Daylight 荧光灯,：伴随稀土荧光粉发展，荧光灯模拟可到达,BB级,。,色度学原理与CIE标准色度学系统,第65页,2.9 CIE标准照明和观察条件,045 450,色度学原理与CIE标准色度学系统,第66页,2.9 CIE标准照明和观察条件,0d d0,色度学原理与CIE标准色度学系统,第67页,测色仪实际采取照明和观察几何条件（物体反射）,色度学原理与CIE标准色度学系统,第68页,测色仪实际采取照明和观察几何条件（物体透射）,色度学原理与CIE标准色度学系统,第69页,2.10 CIE色度计算方法,2.10.1 三刺激值计算,CIE 1931标准色度系统 CIE 1964标准色度系统,x=X/(X+Y+Z)x,10,=X,10,/(X,10,+Y,10,+Z,10,),y=Y/(X+Y+Z)y,10,=Y,10,/(X,10,+Y,10,+Z,10,),假如,(,)代表光谱辐亮度密度，在CIE 1931-XYZ中Y值为亮度，其中k=K,m,=683(lm/W)，=V(,)。积分范围为360 nm至 830 nm。,色度学原理与CIE标准色度学系统,第70页,2.10.1 三刺激值计算,对于物体色：CIE 1964标准色度系统,在大多数实际应用时，波长范围为380 nm至 780 nm，波长间隔,为 5 nm，甚至 10 nm。在计算物体色三刺激值时，应尽可能采取CIE标准照明体，通常提议使用CIE标准照明体D,65,。,色度学原理与CIE标准色度学系统,第71页,参考白 N,色刺激 C:,主波长,=D 处波长;,饱和度,(,兴奋纯度,):,p,e,=NC/ND.,色刺激 C:,补色波长,=D处波长;,饱和度,(,兴奋纯度,):,p,e,=NC/ND.,2.10.2 颜色三属性计算,1、色相计算 2、饱和度计算,色度学原理与CIE标准色度学系统,第72页,C,1,:m,1,亮度单位,色坐标 x,1,y,1,C,2,:m,2,亮度单位,色坐标 x,2,y,2,C,3,:色光C,1,和C,2,相加,1 亮度单位,=1/L,Y,2.10.2 颜色三属性计算,4、色光相加(计算法),色度学原理与CIE标准色度学系统,第73页,X=Yx,1,/y,1,Y=Yy,1,/y,1,Z=Yz,1,/y,1,Y,1,=m,1,/L,Y,Y,2,=m,2,/L,Y,C,1,:X,1,=m,1,x,1,/L,Y,y,1,Y,1,=m,1,y,1,/L,Y,y,1,Z,1,=m,1,z,1,/L,Y,y,1,C,2,:X,2,=m,2,x,2,/L,Y,y,2,Y,2,=m,2,y,2,/L,Y,y,2,Z,2,=m,2,z,2,/L,Y,y,2,C,3,:X,3,=m,1,x,1,/L,Y,y,1,+m,2,x,2,/L,Y,y,2,Y,3,=m,1,y,1,/L,Y,y,1,+m,2,y,2,/L,Y,y,2,Z,3,=m,1,z,1,/L,Y,y,1,+m,2,z,2,/L,Y,y,2,x+y+z=1,X+Y+Z=m,1,/L,Y,y,1,+m,2,/L,Y,y,2,所以:,x=(m,1,x,1,/y,1,+m,2,x,2,/y,2,)/(m,1,/y,1,+m,2,/y,2,),y=(m,1,y,1,/y,1,+m,2,y,2,/y,2,)/(m,1,/y,1,+m,2,/y,2,),色度学原理与CIE标准色度学系统,第74页,4、色光相加(作图法),P为色光l，Q为色光2，M为P+Q混合色。为了求得这一点，可在P点作一条与PQ垂直直线，其长度与Q色量成正比；另在Q点上也作一条与PQ垂直直线，长度与P色量成正比，然后连接这两条垂直线末端线，与PQ线交叉点就是所求混合色点。从而即可求出混合色三属性，Y值等于Y,1,+Y,2,。,色度学原理与CIE标准色度学系统,第75页,2.10.3 光源色温、相关色温确定,在CIE l931色度图上，黑体轨迹上各温度点不是按等距分布；同时因为CIE l931色度图空间是不均匀，即在色度图上两处相同距离不代表视觉上等量颜色差异，所以就极难确定一个在黑体轨迹附近光源相关色温，所以，凯莱利用CIE l960 UCS图，按视觉恰可分辨最小颜色差异，把黑体轨迹划分为许多视觉分辨单位，叫做,麦勒德,（,rd）。麦勒德与色温、相关色温关系为：,l 麦勒德=l/色温 10,6,色度学原理与CIE标准色度学系统,第76页,色度学原理与CIE标准色度学系统,第77页,光源相关色温近似值计算：,T,C,=1.4388 T,C48,/1.4380,色度学原理与CIE标准色度学系统,第78页,2.11 CIE均匀颜色空间和色差公式,2.11.1 均匀颜色空间,人眼对光谱颜色差异感受性,色度学原理与CIE标准色度学系统,第79页,人眼对颜色恰可分辨范围,色度学原理与CIE标准色度学系统,第80页,麦 克 亚 当 颜 色 椭 圆 形 宽 容 量 范围,色度学原理与CIE标准色度学系统,第81页,CIE l960 均匀色度空间（CIE l960UCS）,u=4X/(X+15Y+3Z)=4x/(-2x+12y+3),v=6Y/(X+15Y+3Z)=6y/(-2x+12y+3),色度学原理与CIE标准色度学系统,第82页,色度学原理与CIE标准色度学系统,第83页,CIE l964 均匀颜色空间,用明度指数W*、色度指数U*和V*三个参数来表示颜色空间位置：,W*=25 Y,1/3,17,U*=13 W*(u-u,o,),V*=13 W*(v-v,o,),式中：u 和v是颜色样品色度坐标，,u,o,和v,o,则是所采取光源色度坐标。,色度学原理与CIE标准色度学系统,第84页,CIE l976 L*u*v*均匀颜色空间(,CIELUV,),L*=116(Y/Y,o,),1/3,-16 (Y/Y,o,0.008856),L*=903.3(Y/Y,n,),(Y/Y,n,0.008856),L*=903.3(Y/Y,n,),(,Y/Y,n,0.008856),f(x)=7.87x,-16/116 (x 16,S,L,=0.511,for L*16,S,C,=00638 C*/(1+0.0131C*)+0.638,S,H,=(f T+1-f)S,C,where f =(C*),4,/(C*),4,+1900,1/2,and T=0.36+|0.4 cos(h,ab,+35,o,)|,unless h,ab,is between 164,o,and 345,o,when,T=0.56+|0.2 cos(h,ab,+168,o,)|,CMC color diff