工程光學(xué) 第五章 光度學(xué)和色度學(xué)基礎(chǔ)

1、工程光學(xué) 第五章 光度學(xué)和色度學(xué)基礎(chǔ) u輻射量和光學(xué)量及其單位輻射量和光學(xué)量及其單位 u光傳播過(guò)程中光學(xué)量的變化規(guī)律光傳播過(guò)程中光學(xué)量的變化規(guī)律 u成像系統(tǒng)像面的光照度成像系統(tǒng)像面的光照度 u顏色的分類及其表現(xiàn)特征顏色的分類及其表現(xiàn)特征 u顏色混合及格拉斯曼顏色混合定律顏色混合及格拉斯曼顏色混合定律 u顏色匹配顏色匹配 u色度學(xué)中的幾個(gè)概念色度學(xué)中的幾個(gè)概念 u顏色相加原理及光源色和物體色的三刺激值顏色相加原理及光源色和物體色的三刺激值 uCIE標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng) u均勻顏色空間及色差公式均勻顏色空間及色差公式 第一節(jié)第一節(jié) 輻射量和光學(xué)量及其單位輻射量和光學(xué)量及其單位 輻射量輻射量

2、：純粹的物理量；：純粹的物理量； 光學(xué)量光學(xué)量：視覺(jué)感受來(lái)度量可見(jiàn)光。：視覺(jué)感受來(lái)度量可見(jiàn)光。 一一. 輻射量輻射量 1.輻射能輻射能: 反射、傳輸、接收的能量，單位焦耳。反射、傳輸、接收的能量，單位焦耳。 （ ） 2. 輻通量：輻通量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)的輻射能，單位瓦特。單位時(shí)間內(nèi)的輻射能，單位瓦特。 3. 輻出度：輻出度：輻射源單位發(fā)射面積發(fā)出的輻通量。輻射源單位發(fā)射面積發(fā)出的輻通量。 e Q dt dQe e dA d M e e 4. 輻照度：輻照度：輻射照射面單位受照面積上接收的輻輻射照射面單位受照面積上接收的輻 通量。通量。 5. 輻強(qiáng)度：輻強(qiáng)度：點(diǎn)輻射源在單位立體角發(fā)出的輻通量。點(diǎn)輻射

3、源在單位立體角發(fā)出的輻通量。 6. 幅亮度：幅亮度： 發(fā)光源的元面積在發(fā)光源的元面積在 方向的輻量度為方向的輻量度為 該輻射面在垂直于該方向的平面上的單位投影該輻射面在垂直于該方向的平面上的單位投影 面積在單位面積在單位 立體角內(nèi)發(fā)出的輻通量。立體角內(nèi)發(fā)出的輻通量。 dA d E e e d d I e e dAd d L e e cos 二二. 光學(xué)量光學(xué)量 與輻射量相對(duì)應(yīng)，有以下的光學(xué)量（下標(biāo)與輻射量相對(duì)應(yīng)，有以下的光學(xué)量（下標(biāo)V） 1.光通量，光通量，單位單位流明流明；對(duì)人眼刺激程度，（輻通量）；對(duì)人眼刺激程度，（輻通量） 2.光出射度光出射度；（輻出度）；（輻出度） 3.光照度光照度；

4、（輻照度）；（輻照度） 4.發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光強(qiáng)度；（輻強(qiáng)度）；（輻強(qiáng)度） 5.光亮度光亮度。（輻亮度）。（輻亮度） 發(fā)光強(qiáng)度的單位為發(fā)光強(qiáng)度的單位為坎德拉，坎德拉，是國(guó)際單位制七個(gè)是國(guó)際單位制七個(gè) 基本量之一，規(guī)定為：基本量之一，規(guī)定為：一個(gè)光源發(fā)出頻率為一個(gè)光源發(fā)出頻率為 540*1012Hz的單色光，在一定方向的輻射強(qiáng)度的單色光，在一定方向的輻射強(qiáng)度 為：為：1/683W/sr, 則該方向上的發(fā)光強(qiáng)度為則該方向上的發(fā)光強(qiáng)度為1坎。坎。 二二. 光學(xué)量光學(xué)量 發(fā)光強(qiáng)度為發(fā)光強(qiáng)度為1坎的勻強(qiáng)點(diǎn)光源，在單位立體角內(nèi)坎的勻強(qiáng)點(diǎn)光源，在單位立體角內(nèi) 發(fā)出的光通量為發(fā)出的光通量為1流明（流明（lm）。）。

5、 三三. 光學(xué)量和輻射量間的關(guān)系光學(xué)量和輻射量間的關(guān)系 1. 光譜光效率函數(shù)光譜光效率函數(shù) 光學(xué)量和輻射量間的關(guān)系取決于人眼的視覺(jué)特性。光學(xué)量和輻射量間的關(guān)系取決于人眼的視覺(jué)特性。 人眼對(duì)不同波長(zhǎng)光響應(yīng)的靈敏度是波長(zhǎng)的函數(shù)人眼對(duì)不同波長(zhǎng)光響應(yīng)的靈敏度是波長(zhǎng)的函數(shù)： 明視覺(jué)光譜光效率函數(shù)；明視覺(jué)光譜光效率函數(shù)； 暗視覺(jué)光譜光效率函數(shù)。暗視覺(jué)光譜光效率函數(shù)。 2. 光學(xué)量和輻射量光學(xué)量和輻射量 間的關(guān)系間的關(guān)系 wlmK wlmK dVKd dVKd m m emv emv /1755 /683 )()()( )()()( 暗視覺(jué)條件下： 明視覺(jué)條件下： 在很小的波長(zhǎng)范圍內(nèi)：在很小的波長(zhǎng)范圍內(nèi)：

6、在整個(gè)可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)：在整個(gè)可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)： dVK dVK emv emv )()( )()( 780 380 780 380 暗視覺(jué)： 明視覺(jué)： 第二節(jié)第二節(jié) 光傳播過(guò)程中光學(xué)量的變化規(guī)律光傳播過(guò)程中光學(xué)量的變化規(guī)律 一一. 點(diǎn)光源在與之距離為點(diǎn)光源在與之距離為r處的表面形成的照度處的表面形成的照度 為發(fā)光強(qiáng)度I r I Ecos 2 點(diǎn)光源在被照表面形成的照度與被照面到點(diǎn)光源在被照表面形成的照度與被照面到 光源距離的平方成反比光源距離的平方成反比照度平方反比定律。照度平方反比定律。 二二. 面光源在與之距離為面光源在與之距離為r處的表面上形成的照度處的表面上形成的照度 2 21 cosc

7、os r LdA dA d E s 三三. 單一介質(zhì)元光管內(nèi)光亮度的傳遞單一介質(zhì)元光管內(nèi)光亮度的傳遞 兩個(gè)面積很小的截面構(gòu)成的直紋曲面包圍的空間兩個(gè)面積很小的截面構(gòu)成的直紋曲面包圍的空間 就是一個(gè)就是一個(gè)元光管元光管。 光在元光管傳播，無(wú)光能損失。光在元光管傳播，無(wú)光能損失。 2121 2 11 2222 2 22 11111111 cos cos cos coscos LLdd r dA dALd r dA dALddALd 同理： 所以，光在元光管內(nèi)傳播，各截面上的光亮度相同所以，光在元光管內(nèi)傳播，各截面上的光亮度相同 四四. 光束經(jīng)截面反射和折射后的亮度光束經(jīng)截面反射和折射后的亮度 dA

8、diLd dAdiLd dAidLd cos cos cos 1111 反射和折射光通量： 入射光通量： 根據(jù)反射定律可得：根據(jù)反射定律可得： LL L L d d 1 11 反射光束的亮度等于反射光束的亮度等于 入射光束亮度與界面入射光束亮度與界面 反射比之積。反射比之積。 )()1 ( cos cos 能量守恒 同理： dd dAidL dAdiL d d 根據(jù)上圖可得：根據(jù)上圖可得： di didididd sinsin 根據(jù)折射定律可得：根據(jù)折射定律可得： ididi di dii n n cossin cossin 2 2 所以：所以： 2 2 )1 ( n n LL 光束經(jīng)理想折射

9、，光亮度也會(huì)產(chǎn)生變化。光束經(jīng)理想折射，光亮度也會(huì)產(chǎn)生變化。 22 n L n L 折射光束的亮度與界面的反射比和界面兩邊介質(zhì)折射光束的亮度與界面的反射比和界面兩邊介質(zhì) 的折射率有關(guān)。的折射率有關(guān)。 如果界面反射損失可以忽略，則：如果界面反射損失可以忽略，則： 五五. 余弦輻射體余弦輻射體 發(fā)光強(qiáng)度空間分布可用發(fā)光強(qiáng)度空間分布可用 下式表示的發(fā)光表面：下式表示的發(fā)光表面： cos N II 余弦輻射體在各方向的余弦輻射體在各方向的 光亮度相同：光亮度相同： 常數(shù) dA I dA I dA I L NN cos cos cos 余弦輻射體可能是發(fā)光面，也可能是投射或反射體余弦輻射體可能是發(fā)光面，也

10、可能是投射或反射體 乳白玻璃乳白玻璃 漫反射面漫反射面 余弦輻射體向平面孔徑角為余弦輻射體向平面孔徑角為U的立體角范圍內(nèi)的立體角范圍內(nèi) 發(fā)出的光通量：發(fā)出的光通量： )2( ,2/ sin cossin 2 2 00 通量立體角空間發(fā)出的總光余弦輻射體向 時(shí)當(dāng) LdAU ULdA ddLdA U 余弦輻射體的光出射度為余弦輻射體的光出射度為： L dA M 第三節(jié)第三節(jié) 成像系統(tǒng)像面的光照度成像系統(tǒng)像面的光照度 一一. 軸上像點(diǎn)的光照度軸上像點(diǎn)的光照度 UL n n ULE Un Un Ad dA ULdA UAdLULdA 2 2 2 2 2 2 2 22 sinsin 1 sin sin

11、1 sin sinsin 所以： 為透射比，則：設(shè) 軸上像點(diǎn)的照度與孔徑角軸上像點(diǎn)的照度與孔徑角 正弦的平方成正比，與線正弦的平方成正比，與線 放大率的平方成反比放大率的平方成反比。 二二. 軸外像點(diǎn)的光照度軸外像點(diǎn)的光照度 。為像面軸上點(diǎn)的光照度 很小時(shí)當(dāng) 0 4 0 42 2 2 2 2 2 coscossin sin E EUL n n E U UL n n E M M MM 軸外像點(diǎn)的光照度隨視場(chǎng)角的增大而降低。軸外像點(diǎn)的光照度隨視場(chǎng)角的增大而降低。 三三. 光通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)時(shí)的能量損失光通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)時(shí)的能量損失 透明介質(zhì)折射界面的光反射、介質(zhì)對(duì)光的吸收、透明介質(zhì)折射界面的光反射、介質(zhì)對(duì)

12、光的吸收、 反射面對(duì)光的透射和吸收都會(huì)造成光能損失。反射面對(duì)光的透射和吸收都會(huì)造成光能損失。 1. 光在兩透明介質(zhì)界面上的反射損失光在兩透明介質(zhì)界面上的反射損失 和入射光通量的比值。反射比，即反射光通量: )(tan )(tan )(sin )(sin 2 1 2 2 2 2 ii ii ii ii 1. 光在兩透明介質(zhì)界面上的反射損失光在兩透明介質(zhì)界面上的反射損失 2 ）（ 射角入射時(shí)，當(dāng)光垂直或以很小的入 nn nn 這種情況下，反射比只與兩邊介質(zhì)的折射率有關(guān)。 反射光造成光能損失，在像面上形成雜散光，反射光造成光能損失，在像面上形成雜散光， 降低了像的降低了像的對(duì)比度對(duì)比度。 降低反射損

13、失的方法是在玻璃元件的表面鍍降低反射損失的方法是在玻璃元件的表面鍍 增透膜增透膜。 2. 介質(zhì)吸收造成的光能損失介質(zhì)吸收造成的光能損失 光通過(guò)厚度為光通過(guò)厚度為l的介質(zhì)后的光通量為：的介質(zhì)后的光通量為： 0 0 0 1 ）（光通量損失： 則： 設(shè)介質(zhì)的透明率為： l l kl kl P P eP e 光束通過(guò)多元件系統(tǒng)后的光通量：光束通過(guò)多元件系統(tǒng)后的光通量： 21 210 dd PP 3. 反射面的光能損失反射面的光能損失 為反射比。 01 01 )1 ( 4. 光學(xué)系統(tǒng)的總透射比光學(xué)系統(tǒng)的總透射比 3 21 21 3 21 21 2121 0 02121 11 11 N d M dd NN

14、 N d M dd NN M M PPP PPP ）（）（ ）（）（ 第四節(jié)第四節(jié) 顏色的分類及其表現(xiàn)特征顏色的分類及其表現(xiàn)特征 一一. 顏色及其分類顏色及其分類 顏色是一種和物理、生理以及心理學(xué)有關(guān)的顏色是一種和物理、生理以及心理學(xué)有關(guān)的 復(fù)雜現(xiàn)象，是不同波長(zhǎng)可見(jiàn)光輻射作用于人復(fù)雜現(xiàn)象，是不同波長(zhǎng)可見(jiàn)光輻射作用于人 的視覺(jué)器官所產(chǎn)生的心理感受。的視覺(jué)器官所產(chǎn)生的心理感受。 彩色和非彩色彩色和非彩色 光源色、物體色、熒光色光源色、物體色、熒光色 第四節(jié)第四節(jié) 顏色的分類及其表現(xiàn)特征顏色的分類及其表現(xiàn)特征 二二. 顏色的表觀特征顏色的表觀特征 明度、色調(diào)和飽和度。明度、色調(diào)和飽和度。 明度：明度

15、：明亮程度，與光亮度等有關(guān)；明亮程度，與光亮度等有關(guān)； 色調(diào)：色調(diào)：何種顏色；何種顏色； 飽和度：飽和度：顏色的濃淡程度。顏色的濃淡程度。 非彩色沒(méi)有色調(diào)的區(qū)分，飽和度等于零，非彩色沒(méi)有色調(diào)的區(qū)分，飽和度等于零， 只有明度的差別。只有明度的差別。 第五節(jié)第五節(jié) 顏色混合及格拉斯曼顏色混合定律顏色混合及格拉斯曼顏色混合定律 色光混合（加混色）色光混合（加混色） 色料混合（減混色）色料混合（減混色） 格拉斯曼顏色混合定律（色光混合）：格拉斯曼顏色混合定律（色光混合）： （1）人的視覺(jué)只能分辨顏色的三種表觀特征變化；）人的視覺(jué)只能分辨顏色的三種表觀特征變化； （2）兩種顏色混合，如果一種顏色成分連續(xù)

16、變化，）兩種顏色混合，如果一種顏色成分連續(xù)變化， 混合色的外貌也連續(xù)變化?；旌仙耐饷惨策B續(xù)變化。 互補(bǔ)色（互補(bǔ)色（混合產(chǎn)生白色或灰色，混合色的色調(diào)決定于混合產(chǎn)生白色或灰色，混合色的色調(diào)決定于 兩顏色的比例兩顏色的比例） （3）顏色外貌相同的光，在顏色混合中是等效的。）顏色外貌相同的光，在顏色混合中是等效的。 （4）混合色的亮度等于各色光亮度之和。）混合色的亮度等于各色光亮度之和。 第六節(jié)第六節(jié) 顏色匹配顏色匹配 一一. 顏色匹配和顏色匹配實(shí)驗(yàn)顏色匹配和顏色匹配實(shí)驗(yàn) 通過(guò)改變參加混色的各顏色的量，使混合色與通過(guò)改變參加混色的各顏色的量，使混合色與 指定顏色達(dá)到視覺(jué)上相同的過(guò)程指定顏色達(dá)到視覺(jué)上

17、相同的過(guò)程-顏色匹配顏色匹配 1. 顏色轉(zhuǎn)盤法顏色轉(zhuǎn)盤法 簡(jiǎn)單易行簡(jiǎn)單易行 難以定量實(shí)驗(yàn)難以定量實(shí)驗(yàn) a） b） 2. 色光混合匹配實(shí)驗(yàn)色光混合匹配實(shí)驗(yàn) 二二. 顏色方程式顏色方程式 )()()()( )()()()( )()()()( BBGGRRC GGRRBBC BBGGRRC R量的紅顏色（量的紅顏色（R）、）、G量的綠顏色（量的綠顏色（G）和）和 B量的藍(lán)顏色（量的藍(lán)顏色（B）混合，正好和顏色（）混合，正好和顏色（C） 相匹配。相匹配。 顏色的量可能為負(fù)值。顏色的量可能為負(fù)值。 第七節(jié)第七節(jié) 色度學(xué)中的幾個(gè)概念色度學(xué)中的幾個(gè)概念 二二. 三原色三原色 能夠引起顏色知覺(jué)的可見(jiàn)輻射的輻射

18、量能夠引起顏色知覺(jué)的可見(jiàn)輻射的輻射量-顏色刺激顏色刺激 顏色刺激函數(shù)顏色刺激函數(shù)（純物理量）：（純物理量）：)( 一一. 顏色刺激顏色刺激 通常選用通常選用紅紅、綠綠、藍(lán)藍(lán)作為三原色。作為三原色。 （1）幾乎可以匹配所有的顏色；）幾乎可以匹配所有的顏色； （2）人眼視網(wǎng)膜上的錐細(xì)胞對(duì)這三種顏色敏感。）人眼視網(wǎng)膜上的錐細(xì)胞對(duì)這三種顏色敏感。 第七節(jié)第七節(jié) 色度學(xué)中的幾個(gè)概念色度學(xué)中的幾個(gè)概念 三三. 三刺激值三刺激值 刺激值：刺激值：匹配某種顏色時(shí)所需的三原色的量。匹配某種顏色時(shí)所需的三原色的量。 顏色方程中的顏色方程中的R、G、B就是三刺激值。就是三刺激值。 三刺激值是用色度學(xué)單位來(lái)度量的三刺

19、激值是用色度學(xué)單位來(lái)度量的，規(guī)定匹配，規(guī)定匹配 特定的標(biāo)準(zhǔn)白光的三刺激值相等，均為特定的標(biāo)準(zhǔn)白光的三刺激值相等，均為1個(gè)單位。個(gè)單位。 四四. 光譜三刺激值和顏色匹配函數(shù)光譜三刺激值和顏色匹配函數(shù) 光譜三刺激值：光譜三刺激值：匹配等能光譜色所需的三原色的量；匹配等能光譜色所需的三原色的量； 是波長(zhǎng)的函數(shù)，又稱是波長(zhǎng)的函數(shù)，又稱顏色匹配函數(shù)。顏色匹配函數(shù)。 等能光譜是指各波長(zhǎng)輻射能量相等等能光譜是指各波長(zhǎng)輻射能量相等，保證可比較，保證可比較 和有意義。和有意義。 五五. 色品坐標(biāo)和色品圖色品坐標(biāo)和色品圖 顏色的色品：顏色的色品：三刺激值各自在三刺激總量中三刺激值各自在三刺激總量中 所占的比例。所

20、占的比例。 1 ; bgr BGR B b BGR G g BGR R r 顯然： )()()()(BbGgRrC 五五. 色品坐標(biāo)和色品圖色品坐標(biāo)和色品圖 顏色的色品：顏色的色品：三刺激值各自在三刺激總量中三刺激值各自在三刺激總量中 所占的比例。所占的比例。 三原色的色品點(diǎn)；三原色的色品點(diǎn)； 麥克斯韋顏色三角形。麥克斯韋顏色三角形。 各光譜色色品點(diǎn)形成一條馬蹄形曲線各光譜色色品點(diǎn)形成一條馬蹄形曲線 -光譜色品軌跡光譜色品軌跡 光譜色的色品坐標(biāo)為：光譜色的色品坐標(biāo)為： ; )()()( )( )( ; )()()( )( )( ; )()()( )( )( bgr b b bgr g g bg

21、r r r 六六. 色度學(xué)中常用的光度學(xué)概念色度學(xué)中常用的光度學(xué)概念 1. 光譜透射比光譜透射比 入射光譜輻射量。： ；物體透過(guò)的光譜輻射量 d d d d 0 0 : )( 2. 光譜反射比因數(shù)和輻量度因數(shù)光譜反射比因數(shù)和輻量度因數(shù) 2. 光譜反射比因數(shù)和輻量度因數(shù)光譜反射比因數(shù)和輻量度因數(shù) 在限定的方向上、在指定的立體角范圍內(nèi)，所考在限定的方向上、在指定的立體角范圍內(nèi)，所考 慮物體反射的光譜輻通量與相同照明、相同方向、慮物體反射的光譜輻通量與相同照明、相同方向、 在相同立體角內(nèi)由完全漫反射體反射的輻通量之比。在相同立體角內(nèi)由完全漫反射體反射的輻通量之比。 2. 光譜反射比因數(shù)和輻量度因數(shù)光

22、譜反射比因數(shù)和輻量度因數(shù) 光譜反射比因數(shù)：光譜反射比因數(shù)： d d D )( 立體角趨向于立體角趨向于0條件下的光譜反射比因數(shù)條件下的光譜反射比因數(shù) -光譜輻亮度因數(shù)光譜輻亮度因數(shù) 完全漫反射體完全漫反射體是指對(duì)各種波長(zhǎng)輻射反射比是指對(duì)各種波長(zhǎng)輻射反射比 均為均為1的理想漫反射體，它無(wú)損失的反射入射的理想漫反射體，它無(wú)損失的反射入射 輻射，并且在各個(gè)方向有相同的亮度。輻射，并且在各個(gè)方向有相同的亮度。 3. 光譜反射比光譜反射比 物體反射的光譜輻通量和入射光譜輻通量之比：物體反射的光譜輻通量和入射光譜輻通量之比： d d o )( 在光譜反射比因數(shù)定義中。若立體角等于在光譜反射比因數(shù)定義中。若

23、立體角等于2 2， 則求得的則求得的光譜反射比因數(shù)就是光譜反射比。光譜反射比因數(shù)就是光譜反射比。 第八節(jié)第八節(jié) 顏色相加原理及光源三刺激值顏色相加原理及光源三刺激值 一一. 顏色相加原理顏色相加原理 ; )()()( )()()( )()()()( )()()()( 212121 21 2222 1111 BBBGGGRRR BBGGRR CCC BBGGRRC BBGGRRC 則： 混合色的三刺激值為各組成色相應(yīng)的三刺激值之和。混合色的三刺激值為各組成色相應(yīng)的三刺激值之和。 二二. 光源色三刺激值光源色三刺激值 微小波長(zhǎng)間隔的色光三刺激值微小波長(zhǎng)間隔的色光三刺激值： dbkdB dgkdG

24、drkdR )()()( )()()( )()()( 在整個(gè)可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)光譜色和混和色三刺激值在整個(gè)可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)光譜色和混和色三刺激值： dbkB dgkG drkR )()( )()( )()( 對(duì)于對(duì)于光源色光源色，顏色刺激函數(shù)為：，顏色刺激函數(shù)為： 光源的光譜功率分布：)( )()( S S 對(duì)于對(duì)于透射物體色透射物體色和和漫反射物體漫反射物體， 存在類似的顏色刺激函數(shù)。存在類似的顏色刺激函數(shù)。 第九節(jié)第九節(jié) CIE標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng) 國(guó)際照明委員會(huì)（國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）規(guī)定的顏色測(cè)量原理、）規(guī)定的顏色測(cè)量原理、 基本數(shù)據(jù)和計(jì)算方法，稱為基本數(shù)據(jù)和計(jì)算方法，稱為CIE標(biāo)

25、準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)。 為了統(tǒng)一顏色表示方法，為了統(tǒng)一顏色表示方法，CIE取多人測(cè)得的光譜取多人測(cè)得的光譜 三刺激值平均值作為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)三刺激值平均值作為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)色度觀察標(biāo)準(zhǔn)色度觀察 者者 為了統(tǒng)一測(cè)量條件，為了統(tǒng)一測(cè)量條件，CIE對(duì)對(duì)光源、照明條件和觀察光源、照明條件和觀察 條件條件等也做了規(guī)定。等也做了規(guī)定。 第九節(jié)第九節(jié) CIE標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng) 1.CIE1931-RGB系統(tǒng)系統(tǒng) 三原色：三原色：紅（波長(zhǎng)，紅（波長(zhǎng)，7*10-7m）；）； 綠（波長(zhǎng)，綠（波長(zhǎng)，5.461*10-7m）；）； 藍(lán)（波長(zhǎng)，藍(lán)（波長(zhǎng)，4.358*10-7m）；）； 一一. CIE1931標(biāo)準(zhǔn)

26、色度學(xué)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng) 規(guī)定匹配等能白光的三刺激值相等規(guī)定匹配等能白光的三刺激值相等-單位刺激量單位刺激量1； 此時(shí)此時(shí)R、G、B光亮度光亮度比：比：1.000：4.5907：0.0601. 光譜光譜 三刺激值三刺激值 曲線曲線 系統(tǒng)色品圖系統(tǒng)色品圖 2. CIE1931-XYZ系統(tǒng)系統(tǒng) 一一. CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng) a. 三原色的確定（三原色的確定（虛擬三原色虛擬三原色）：）： （1）匹配等能光譜色，三刺激值不出現(xiàn)負(fù)值；）匹配等能光譜色，三刺激值不出現(xiàn)負(fù)值； （2）實(shí)際不存在的顏色在色品圖上所占面積）實(shí)際不存在的顏色在色品圖上所占面積 應(yīng)盡量??；應(yīng)盡量??； （3）Y刺

27、激值表示亮度，也表示色度，而刺激值表示亮度，也表示色度，而X和和 Z刺激值只表示色度（方便）刺激值只表示色度（方便） a. 三原色的確定（三原色的確定（虛擬三原色虛擬三原色）：）： 顏色三角形三邊方程：顏色三角形三邊方程： 00601. 05306. 49399. 0 ; 0155. 045. 1 ; 0199. 0 gr gr gr 由此可以確定三原色（由此可以確定三原色（X）、（）、（Y）、（）、（Z）在）在 RGB色品圖中的位置。色品圖中的位置。 b. 光譜三刺激值曲線光譜三刺激值曲線 由由RGB系統(tǒng)轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的，非實(shí)際匹配所得。系統(tǒng)轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的，非實(shí)際匹配所得。 c. XYZ色品圖色品圖

28、說(shuō)明：說(shuō)明： （1）光譜色的飽和度最高，白光飽和度最低；）光譜色的飽和度最高，白光飽和度最低； 色品點(diǎn)靠近光譜色，色品點(diǎn)靠近光譜色，飽和度飽和度高，靠近白色點(diǎn)，高，靠近白色點(diǎn)， 飽和度低。飽和度低。 （2）兩種顏色混合色的色品點(diǎn)在兩顏色的連線上。）兩種顏色混合色的色品點(diǎn)在兩顏色的連線上。 （3）兩顏色混合生成白光，這兩顏色為）兩顏色混合生成白光，這兩顏色為互補(bǔ)色互補(bǔ)色， 互為補(bǔ)色的兩顏色色品點(diǎn)連線過(guò)白光點(diǎn)；互為補(bǔ)色的兩顏色色品點(diǎn)連線過(guò)白光點(diǎn)； （4）馬蹄形開口的直線不是光譜色，而是紅和紫）馬蹄形開口的直線不是光譜色，而是紅和紫 的混合色。的混合色。 d. 光源色和物體色的三刺激值光源色和物體色

29、的三刺激值 dzkZ dykY dxkX )()( )()( )()( )()( )()( )()( zSkZ ySkY xSkX d. 光源色和物體色的三刺激值光源色和物體色的三刺激值 K為調(diào)節(jié)系數(shù)，對(duì)三刺激值的數(shù)值有調(diào)節(jié)作用。為調(diào)節(jié)系數(shù)，對(duì)三刺激值的數(shù)值有調(diào)節(jié)作用。 為了有統(tǒng)一的尺度，為了有統(tǒng)一的尺度，CIE規(guī)定光源的規(guī)定光源的Y刺激值為刺激值為 100，所以：，所以： )()( 100 yS k 透射物體色和反射物體色刺激值計(jì)算與上類似。透射物體色和反射物體色刺激值計(jì)算與上類似。 e. 顏色的主波長(zhǎng)和顏色純度顏色的主波長(zhǎng)和顏色純度 e. 顏色的主波長(zhǎng)和顏色純度顏色的主波長(zhǎng)和顏色純度 顏色

30、的主波長(zhǎng)顏色的主波長(zhǎng)是以一定比例與參考白光混合匹是以一定比例與參考白光混合匹 配出該顏色的光譜色的波長(zhǎng)。配出該顏色的光譜色的波長(zhǎng)。 顏色（顏色（M）的主波長(zhǎng)為：）的主波長(zhǎng)為： m d 7 105 . 5 不是所有的顏色都有主波長(zhǎng)，定義不是所有的顏色都有主波長(zhǎng)，定義補(bǔ)色波長(zhǎng)補(bǔ)色波長(zhǎng) 顏色（顏色（N）的補(bǔ)色波長(zhǎng)為：）的補(bǔ)色波長(zhǎng)為： mCm dd 77 105105 顏色（顏色（Q）有主波長(zhǎng)，也有補(bǔ)色波長(zhǎng)。）有主波長(zhǎng)，也有補(bǔ)色波長(zhǎng)。 顏色的純度顏色的純度表示顏色接近主波長(zhǎng)光譜色的程度。表示顏色接近主波長(zhǎng)光譜色的程度。 刺激純度和亮度純度刺激純度和亮度純度。 刺激純度：刺激純度： 0 0 0 0 0

31、000 )()( yy yy xx xx CC C ZYXZYX ZYX ZYX ZYX P e 一種顏色看成是一種顏色看成是 一種光譜色和參一種光譜色和參 考白光以一定比考白光以一定比 例混合產(chǎn)生。例混合產(chǎn)生。 亮度純度：亮度純度： y y P Y Y P ec 用該顏色所包含的光譜色的光亮度與該顏色的用該顏色所包含的光譜色的光亮度與該顏色的 總光亮度的比值表示顏色純度?？偣饬炼鹊谋戎当硎绢伾兌取?顏色的純度和顏色的飽和度大致對(duì)應(yīng)顏色的純度和顏色的飽和度大致對(duì)應(yīng) 二二. CIE1964補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng) CIE1931只適用于小視場(chǎng)只適用于小視場(chǎng) 情況小的顏色標(biāo)定。情況小

32、的顏色標(biāo)定。 1964年形成了適用于大視場(chǎng)情況年形成了適用于大視場(chǎng)情況 的補(bǔ)充色度的補(bǔ)充色度 學(xué)系統(tǒng)。學(xué)系統(tǒng)。 0 4 0 10 三三. CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體和標(biāo)準(zhǔn)光源標(biāo)準(zhǔn)照明體和標(biāo)準(zhǔn)光源 光是色的物理基礎(chǔ)，光源照明是呈色不可缺少光是色的物理基礎(chǔ)，光源照明是呈色不可缺少 的條件。必須對(duì)照明光源作統(tǒng)一規(guī)定。的條件。必須對(duì)照明光源作統(tǒng)一規(guī)定。 CIE推薦了五種色度用標(biāo)準(zhǔn)照明體及其標(biāo)準(zhǔn)光源。推薦了五種色度用標(biāo)準(zhǔn)照明體及其標(biāo)準(zhǔn)光源。 標(biāo)準(zhǔn)照明體標(biāo)準(zhǔn)照明體A：具有熱力學(xué)溫度為具有熱力學(xué)溫度為2586K黑體的黑體的 光譜功率分布（色溫光譜功率分布（色溫2586K的溴鎢燈，的溴鎢燈，A光源光源）。）。 標(biāo)準(zhǔn)照明體標(biāo)準(zhǔn)照明體B：具有相關(guān)色溫為具有相關(guān)色溫為4874K的中午直的中午直 射日光的光譜功率分布（射日光的光譜功率分布（A光源光源+液體濾光器液體濾光器- B光源光源）。）。 標(biāo)準(zhǔn)照明體標(biāo)準(zhǔn)照明體C：具有相關(guān)色溫為具有相關(guān)色溫為6774K的平均日的平均日 光的光譜功率分布，接近陰天天空光的顏色。光的光譜功率分布，接近陰天天空光的顏色。 （A光源光源+液體濾光器液體濾光器-C光源光源）。）。 標(biāo)準(zhǔn)照明體標(biāo)準(zhǔn)照明體D65：具有相關(guān)色溫為具有相關(guān)色溫為6504K的典型日的典型日 光的光譜功率分布，能更好的代表日光。是光的光譜功率分布，能更好的代表日光。是CIE 推