測(cè)色及計(jì)算機(jī)配色(第二版)(第一、二章)課件

1、測(cè)色與計(jì)算機(jī)配色（第二版）第一章 第二章 作者：劉建勇劉建勇 Email: Email: Tel: 02224528430 Tel: 02224528430 感覺(jué)是認(rèn)識(shí)的開(kāi)端 知識(shí)的源泉客觀世界聽(tīng)覺(jué)視覺(jué)味覺(jué)嗅覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)外界現(xiàn)象和事物產(chǎn)生認(rèn)識(shí)什么什么顏色顏色？q視覺(jué)是感覺(jué)中重要的一種視覺(jué)是感覺(jué)中重要的一種q眼睛是一種高級(jí)的光學(xué)系統(tǒng)，能夠反映外界物體的形狀和顏色眼睛是一種高級(jí)的光學(xué)系統(tǒng)，能夠反映外界物體的形狀和顏色q人的眼睛僅對(duì)人的眼睛僅對(duì)380380780nm780nm的光波敏感的光波敏感q顏色視覺(jué)決定于光源（顏色視覺(jué)決定于光源（illuminantilluminant）、）、 物體（物體（o

2、bjectobject）、觀測(cè)者（）、觀測(cè)者（observerobserver）太陽(yáng)視 覺(jué) 現(xiàn) 象 每個(gè)人對(duì)色彩的感受不一樣錯(cuò) 覺(jué) 現(xiàn) 象 被觀察物體的背景、物體的大小和形被觀察物體的背景、物體的大小和形狀等常常引起人們對(duì)顏色的錯(cuò)覺(jué)狀等常常引起人們對(duì)顏色的錯(cuò)覺(jué)q眼眼 前前 的的 色色 環(huán)環(huán) 顏顏 色色 相相 同同 嗎嗎?q眼眼 前前 的的 色色 環(huán)環(huán) 顏顏 色色 相相 同同 嗎嗎?色色 彩彩 視視 覺(jué)覺(jué) 測(cè)測(cè) 試試色色 彩彩 視視 覺(jué)覺(jué) 測(cè)測(cè) 試試q 世界上超過(guò)世界上超過(guò)2 2億億人在判別顏色時(shí)有視人在判別顏色時(shí)有視覺(jué)上的障礙覺(jué)上的障礙q 超過(guò)超過(guò)8 8% %的的男性有這方面的障礙男性有這方面

3、的障礙q 僅有僅有0.50.5%的的女性有這方面的障礙女性有這方面的障礙q 不同的測(cè)試過(guò)程會(huì)有不同的結(jié)果不同的測(cè)試過(guò)程會(huì)有不同的結(jié)果 人類視覺(jué)障礙率統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)人類視覺(jué)障礙率統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) 北美北美 8.00% 歐歐洲洲 8.76% 西西歐歐 9.31% 中中國(guó)國(guó) 6.15% 日本日本 4.50% 亞洲亞洲 6.00% 在生產(chǎn)和貿(mào)易過(guò)程中，如何避免視覺(jué)上的錯(cuò)誤呢？ 我們需要一種可靠評(píng)定顏色的方式我們需要一種可靠評(píng)定顏色的方式, ,請(qǐng)看請(qǐng)看“NEXT”“NEXT”是如何運(yùn)作的？是如何運(yùn)作的？顏色的數(shù)字信息顏色的數(shù)字信息31 組反射率值組反射率值織物樣品織物樣品NEXTNEXT顏色標(biāo)準(zhǔn)顏色標(biāo)準(zhǔn)樣品樣品光源光

4、源電子信號(hào)電子信號(hào)光電二極管陣列光電二極管陣列NEXT反射率數(shù)據(jù)反射率數(shù)據(jù)布樣布樣分光光度計(jì)分光光度計(jì)NEXT反射率數(shù)據(jù)波譜曲線波譜曲線NEXT反射率數(shù)據(jù)波譜曲線波譜曲線R/%/nm 根據(jù)色差值判斷根據(jù)色差值判斷CMC色差公式色差公式以色差值以色差值判斷顏色的視覺(jué)差異判斷顏色的視覺(jué)差異E = 0 完美匹配完美匹配 E = 0.3 剛可察覺(jué)剛可察覺(jué) E 0.8 可接受可接受 E 1.2 拒絕拒絕NEXTR/%R/%/nm/nm色度學(xué)色度學(xué)（colorimetry） 研究人的顏色視覺(jué)規(guī)律、顏色測(cè)量理論與技術(shù)的科學(xué)。以物理光學(xué)、視覺(jué)生理、視覺(jué)心理、心理物理學(xué)等學(xué)科為基礎(chǔ)（還應(yīng)包括現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)） 以統(tǒng)

5、一的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)顏色做定量的描述和控制。本課程的學(xué)習(xí)目的和意義本課程的學(xué)習(xí)目的和意義q學(xué)習(xí)該課程，能夠掌握顏色以及顏色測(cè)量和學(xué)習(xí)該課程，能夠掌握顏色以及顏色測(cè)量和評(píng)價(jià)的基本理論。評(píng)價(jià)的基本理論。q熟悉顏色計(jì)算。熟悉顏色計(jì)算。q了解配色的基本實(shí)施過(guò)程及影響配色結(jié)果的了解配色的基本實(shí)施過(guò)程及影響配色結(jié)果的各種因素各種因素, , 使學(xué)生在今后的生產(chǎn)和研究工作中使學(xué)生在今后的生產(chǎn)和研究工作中能夠正確處理顏色的評(píng)價(jià)、能夠正確處理顏色的評(píng)價(jià)、遠(yuǎn)程傳遞遠(yuǎn)程傳遞和計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)配色等各種問(wèn)題。配色等各種問(wèn)題。q 參考書(shū)參考書(shū)q 測(cè)色及電子計(jì)算機(jī)配色測(cè)色及電子計(jì)算機(jī)配色，董振禮、鄭寶海、轷，董振禮、鄭寶海、轷桂芬編

6、，中國(guó)紡織出版社出版桂芬編，中國(guó)紡織出版社出版q 測(cè)色配色測(cè)色配色CADCAD應(yīng)用手冊(cè)應(yīng)用手冊(cè)，“紡織工業(yè)紡織工業(yè)CADCAD系列叢系列叢書(shū)書(shū)” ” 金遠(yuǎn)同、李勤等編著，中國(guó)紡織出版社出版金遠(yuǎn)同、李勤等編著，中國(guó)紡織出版社出版q 色度學(xué)色度學(xué)，荊其誠(chéng)等，科學(xué)出版社出版，荊其誠(chéng)等，科學(xué)出版社出版q 顏色科學(xué)顏色科學(xué)，何國(guó)興，東華大學(xué)出版社出版，何國(guó)興，東華大學(xué)出版社出版q 計(jì)算機(jī)測(cè)色與配色新技術(shù)計(jì)算機(jī)測(cè)色與配色新技術(shù)，徐海松，中國(guó)紡織，徐海松，中國(guó)紡織出版社出版出版社出版可可 見(jiàn)見(jiàn) 光光 區(qū)區(qū) 域域第一章第一章 光與色的基礎(chǔ)知識(shí)光與色的基礎(chǔ)知識(shí) 第一節(jié) 光 與 色 一、光一、光q可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍可

7、見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍 物理學(xué)意義：物理學(xué)意義：380380780nm780nm 人的顏色視覺(jué)意義：人的顏色視覺(jué)意義：400400700nm700nmq比視感度比視感度紅紅 色色480 560 nm黃黃 色色 560590 nm二、光的色散 牛頓三棱鏡色彩實(shí)驗(yàn)光光 源源三棱鏡三棱鏡白白 色光色光紫紫青青藍(lán)藍(lán)綠綠黃黃橙橙紅紅可可 見(jiàn)見(jiàn) 光光 譜譜物理學(xué)概念：物理學(xué)概念：q復(fù)色光：由不同波長(zhǎng)的光組合在一起的光。復(fù)色光：由不同波長(zhǎng)的光組合在一起的光。q單色光：?jiǎn)我徊ㄩL(zhǎng)的光，如激光。單色光：?jiǎn)我徊ㄩL(zhǎng)的光，如激光。顏色測(cè)量中光的概念與物理學(xué)概念的區(qū)別：顏色測(cè)量中光的概念與物理學(xué)概念的區(qū)別： 較窄波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光（物

8、理學(xué)中仍然認(rèn)較窄波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光（物理學(xué)中仍然認(rèn)為是不同波長(zhǎng)的光組成的復(fù)色光）在顏色測(cè)為是不同波長(zhǎng)的光組成的復(fù)色光）在顏色測(cè)量中通常被看成是單色光。量中通常被看成是單色光。三、物體的顏色三、物體的顏色物體顯示顏色的原因：對(duì)光的選擇性吸收。物體顯示顏色的原因：對(duì)光的選擇性吸收。/nmR/%R/%/nm0 0101020203030404050506060707080809090100100400400500500600600700700 R R/%/% /nm/nm物體顏色的決定因素：物體顏色的決定因素：q物體的物體的色澤色澤決定于吸收光的決定于吸收光的波長(zhǎng)波長(zhǎng)，如吸收，如吸收400400420n

9、m420nm的光，顯的光，顯示示黃色黃色；吸收；吸收560nm560nm左右的綠光左右的綠光，則顯示，則顯示紫色紫色。q顏色的顏色的純度純度決定于反射率曲線的形狀。決定于反射率曲線的形狀。q物體顏色的物體顏色的深淺深淺決定于決定于反射率反射率的高低，這與物體中的的高低，這與物體中的有色物有色物質(zhì)濃度質(zhì)濃度和和有色物質(zhì)的狀態(tài)有色物質(zhì)的狀態(tài)、物體的、物體的表面積大小表面積大小、表面性質(zhì)表面性質(zhì)、照、照明明光源光源以及以及入射角入射角大小等物理因素有關(guān)。大小等物理因素有關(guān)。q 鏡鏡面光反射面光反射q 散射光反射散射光反射q 固定式的穿透固定式的穿透q 散射式的穿透散射式的穿透q平平 滑滑 光光 澤澤

10、 面面散散 射射 光光 反反 射射散散 射射 光光 反反 射射正正 常常 的的 穿穿 透透 光照射至透明物體后光照射至透明物體后 , 光波會(huì)穿透光波會(huì)穿透此物體而透射出光線此物體而透射出光線。一一 般般 的的 傳傳 送送 方方 式式透透 射射 吸吸 收收光光 的的 散散 射射半半 透透 明明 物物 體體 光照射至半透明物體后光照射至半透明物體后 , 某些波某些波長(zhǎng)會(huì)穿透此物體長(zhǎng)會(huì)穿透此物體 , 有些色光會(huì)散射出有些色光會(huì)散射出而無(wú)法經(jīng)此半透明物體透射出而無(wú)法經(jīng)此半透明物體透射出。散散 射射 式式 的的 穿穿 透透2四、人的視覺(jué)系統(tǒng)四、人的視覺(jué)系統(tǒng)視網(wǎng)膜視網(wǎng)膜眼角膜眼角膜 透視膜透視膜虹虹 膜膜

11、光光 源源瞳瞳 孔孔光光 源源視覺(jué)神經(jīng)視覺(jué)神經(jīng)眼眼 睛睛2視角視角 193110視視 角角 1964210人眼睛的視覺(jué)特性：人眼睛的視覺(jué)特性：1.視角視角 視角為被觀察對(duì)象的大小對(duì)人眼睛形成視角為被觀察對(duì)象的大小對(duì)人眼睛形成的張角。其大小決定視網(wǎng)膜上投影的大小。的張角。其大小決定視網(wǎng)膜上投影的大小。CIE 觀測(cè)者視角視角的特征：的特征： tan = A：物體面積的大小物體面積的大小; D：物體與眼睛之間的距離。物體與眼睛之間的距離。 因此，視角的大小決定于：（因此，視角的大小決定于：（1 1）物體面積的大小；）物體面積的大??； （2 2）物體與眼睛的距離。）物體與眼睛的距離。 距離一定，物體大

12、，則視角大；距離一定，物體大，則視角大； 同一物體，距離眼睛越近，視角越大。同一物體，距離眼睛越近，視角越大。2AD視角與顏色視覺(jué)有關(guān)系嗎？視角與顏色視覺(jué)有關(guān)系嗎？有！有！ 因?yàn)楦惺茴伾囊曈X(jué)細(xì)胞在因?yàn)楦惺茴伾囊曈X(jué)細(xì)胞在視網(wǎng)膜上的分布是不均衡的。視網(wǎng)膜上的分布是不均衡的。2.2.明視覺(jué)、暗視覺(jué)明視覺(jué)、暗視覺(jué) 明亮條件下，人們可以分辨物體的細(xì)節(jié)明亮條件下，人們可以分辨物體的細(xì)節(jié)和顏色。和顏色。 黑暗條件下，人們只能分辨物體的大致黑暗條件下，人們只能分辨物體的大致輪廓，分辨不出物體的細(xì)節(jié)和顏色。輪廓，分辨不出物體的細(xì)節(jié)和顏色。 原因：人眼的視網(wǎng)膜中，有兩種不同的原因：人眼的視網(wǎng)膜中，有兩種不同的

13、感光細(xì)胞分別在不同條件下執(zhí)行不同的視覺(jué)感光細(xì)胞分別在不同條件下執(zhí)行不同的視覺(jué)功能，這是功能，這是視覺(jué)的二重性，或稱明視覺(jué)、暗視覺(jué)的二重性，或稱明視覺(jué)、暗視覺(jué)特性。視覺(jué)特性。 解剖學(xué)和神經(jīng)生理學(xué)證明，視網(wǎng)膜中存在解剖學(xué)和神經(jīng)生理學(xué)證明，視網(wǎng)膜中存在桿體細(xì)胞桿體細(xì)胞（黑暗中分辨輪廓）和（黑暗中分辨輪廓）和錐體細(xì)胞錐體細(xì)胞（明亮條件下分辨顏色和細(xì)（明亮條件下分辨顏色和細(xì)節(jié)）。節(jié)）。間視覺(jué)也稱微明視覺(jué)。間視覺(jué)也稱微明視覺(jué)。光光 源源視視 網(wǎng)網(wǎng) 膜膜 的的 中中 央央 窩窩桿桿 體體 細(xì)細(xì) 胞胞錐錐 體體 細(xì)細(xì) 胞胞q錐體細(xì)錐體細(xì)胞（約胞（約650650萬(wàn)萬(wàn)個(gè)）個(gè)）: 布滿布滿在視網(wǎng)膜中心處（在視網(wǎng)膜中

14、心處（14萬(wàn)萬(wàn)16萬(wàn)萬(wàn)/mm2）。 當(dāng)視角為2時(shí)，物體像落在該處。 是是判斷色彩變化的感應(yīng)細(xì)胞。判斷色彩變化的感應(yīng)細(xì)胞。 在日光下感應(yīng)非常敏銳。在日光下感應(yīng)非常敏銳。q桿體細(xì)桿體細(xì)胞（約胞（約1 1億億個(gè)）個(gè)）: : 布滿布滿在視網(wǎng)膜周圍。在視網(wǎng)膜周圍。 判斷明與暗變化的感應(yīng)細(xì)胞。判斷明與暗變化的感應(yīng)細(xì)胞。 在昏暗光源下特別敏銳。在昏暗光源下特別敏銳。錐體細(xì)胞和桿體細(xì)胞在視網(wǎng)膜上的分布錐體細(xì)胞和桿體細(xì)胞在視網(wǎng)膜上的分布3.光譜光視效率函數(shù)光譜光視效率函數(shù)V()暗視覺(jué)光譜光視效率V（）明視覺(jué)光譜光視效率V（）4.顏色視覺(jué)顏色視覺(jué)（1 1）顏色辨認(rèn)）顏色辨認(rèn)q 視網(wǎng)膜的顏色區(qū)（見(jiàn)右圖）視網(wǎng)膜的顏色

15、區(qū)（見(jiàn)右圖）q 顏色辨認(rèn)顏色辨認(rèn)( (視力正常的人視力正常的人可以辨認(rèn)可以辨認(rèn)400400700nm700nm的各種顏色）的各種顏色）紅 700nm 640750nm橙 620nm 600640nm黃 580nm 550600nm綠 510nm 480550nm藍(lán) 470nm 450480nm紫 420nm 400450nmq貝措德貝措德 布呂克效應(yīng)布呂克效應(yīng)（Bezold-Brcke effect)人的視覺(jué)對(duì)不人的視覺(jué)對(duì)不同波長(zhǎng)光的顏同波長(zhǎng)光的顏色辨認(rèn)色辨認(rèn) 精精 度度不不 同，除同，除 了了黃（黃（572nm572nm）、）、 綠（綠（503nm503nm）、）、藍(lán)藍(lán) （478nm478n

16、m）外，其他波長(zhǎng)外，其他波長(zhǎng)的顏色隨光的的顏色隨光的強(qiáng)度而變化。強(qiáng)度而變化。（2）顏色對(duì)比顏色對(duì)比 視場(chǎng)中，相鄰區(qū)域的兩個(gè)不同顏色的視場(chǎng)中，相鄰區(qū)域的兩個(gè)不同顏色的相互影響叫做相互影響叫做顏色對(duì)比。顏色對(duì)比。 每種顏色都可以在其周圍誘導(dǎo)出其補(bǔ)色，每種顏色都可以在其周圍誘導(dǎo)出其補(bǔ)色，如如紅紅綠綠、黃黃藍(lán)藍(lán)等。因此，在一種顏色的背等。因此，在一種顏色的背景上景上, ,觀察另一種顏色，由于顏色對(duì)比，兩顏色會(huì)觀察另一種顏色，由于顏色對(duì)比，兩顏色會(huì)相互影響，色調(diào)會(huì)向另外一種顏色的補(bǔ)色方向變相互影響，色調(diào)會(huì)向另外一種顏色的補(bǔ)色方向變化。如果兩種顏色互為補(bǔ)色，則彼此加強(qiáng)飽和度?；Ｈ绻麅煞N顏色互為補(bǔ)色，則彼

17、此加強(qiáng)飽和度。 觀察紡織品顏色時(shí)，應(yīng)避免對(duì)比效應(yīng)的干擾。觀察紡織品顏色時(shí)，應(yīng)避免對(duì)比效應(yīng)的干擾。第一節(jié) 光 與 色（3 3）顏色適應(yīng)）顏色適應(yīng) 人眼在顏色的刺激作用下，所造成的顏色視覺(jué)人眼在顏色的刺激作用下，所造成的顏色視覺(jué)變變 化化稱為稱為顏色適應(yīng)。顏色適應(yīng)。 對(duì)某一顏色的光適應(yīng)后，再觀察另外一種顏色，對(duì)某一顏色的光適應(yīng)后，再觀察另外一種顏色， 后者的顏色會(huì)發(fā)生變化。后者的顏色會(huì)發(fā)生變化。顏色適應(yīng)規(guī)律：顏色適應(yīng)規(guī)律：q對(duì)某一顏色光適應(yīng)后，再觀察其他顏色，明度會(huì)降低。對(duì)某一顏色光適應(yīng)后，再觀察其他顏色，明度會(huì)降低。q飽和度變化與兩顏色的色相有關(guān)。兩顏色互為補(bǔ)色時(shí)，飽和度變化與兩顏色的色相有關(guān)。

18、兩顏色互為補(bǔ)色時(shí)，飽和度會(huì)提高，否則飽和度降低。飽和度會(huì)提高，否則飽和度降低。q研究顏色適應(yīng)規(guī)律在實(shí)際中的意義研究顏色適應(yīng)規(guī)律在實(shí)際中的意義先后在兩種不同的光源下觀察顏色，必須考慮先后在兩種不同的光源下觀察顏色，必須考慮前一光源對(duì)視覺(jué)顏色適應(yīng)的影響。前一光源對(duì)視覺(jué)顏色適應(yīng)的影響。在同一光源下觀察顏色，周圍還有其他顏色的在同一光源下觀察顏色，周圍還有其他顏色的光時(shí)，要考慮周圍光顏色適應(yīng)的影響。光時(shí)，要考慮周圍光顏色適應(yīng)的影響。q顏色匹配的恒定性顏色匹配的恒定性 如果兩種顏色用眼睛看來(lái)是一樣的，如果兩種顏色用眼睛看來(lái)是一樣的，即兩種即兩種顏色相匹配顏色相匹配。 如果兩種相匹配的顏色，即使在不同如果

19、兩種相匹配的顏色，即使在不同的顏色適應(yīng)下觀察，兩種顏色仍然始終一的顏色適應(yīng)下觀察，兩種顏色仍然始終一樣，這種現(xiàn)象叫做樣，這種現(xiàn)象叫做顏色匹配的恒定性顏色匹配的恒定性。第二節(jié)第二節(jié) 顏色的分類和特征顏色的分類和特征一、顏色的分類一、顏色的分類 自然界的顏色可以簡(jiǎn)單地分為自然界的顏色可以簡(jiǎn)單地分為無(wú)彩色無(wú)彩色和有和有彩色彩色兩大兩大類。類。1.1.無(wú)彩色無(wú)彩色q無(wú)彩色（消色）：只有明度，無(wú)色相和彩度的顏色，無(wú)彩色（消色）：只有明度，無(wú)色相和彩度的顏色，包括白（最高）、灰、黑（最低）三種顏色。包括白（最高）、灰、黑（最低）三種顏色。q測(cè)色學(xué)中，將理想的測(cè)色學(xué)中，將理想的“白白”和絕對(duì)的和絕對(duì)的“黑黑

20、”也歸入無(wú)也歸入無(wú)彩色之列。彩色之列。q無(wú)彩色對(duì)可見(jiàn)光各個(gè)波長(zhǎng)的吸收都沒(méi)有明顯的選擇性無(wú)彩色對(duì)可見(jiàn)光各個(gè)波長(zhǎng)的吸收都沒(méi)有明顯的選擇性（圖（圖1-121-12所示）。所示）。q白色：各波長(zhǎng)的反白色：各波長(zhǎng)的反 射率均大于射率均大于80%80%。純白純白理想的完全理想的完全 反射物體，反射反射物體，反射 率為率為1 1。q黑色：各波長(zhǎng)的黑色：各波長(zhǎng)的 反射率均小于反射率均小于4%4%。純黑純黑理想的完全理想的完全 無(wú)反射物體，反無(wú)反射物體，反 射率為射率為0 0。圖1-142.2.有彩色有彩色 無(wú)彩色以外的各種顏色，無(wú)彩色以外的各種顏色，都稱為有都稱為有彩色彩色q有彩色都對(duì)可見(jiàn)光內(nèi)有彩色都對(duì)可見(jiàn)光

21、內(nèi)某一某一 部分波長(zhǎng)部分波長(zhǎng)有比較明顯的吸有比較明顯的吸 收（如右圖）。收（如右圖）。q可以用反射率曲線表示有可以用反射率曲線表示有 彩色吸收和反射的特征。彩色吸收和反射的特征。 圖1-15 反射率是指在可見(jiàn)光譜內(nèi)光照射于物體反射率是指在可見(jiàn)光譜內(nèi)光照射于物體上后所反射出的光量與標(biāo)準(zhǔn)白板反射光量的比率上后所反射出的光量與標(biāo)準(zhǔn)白板反射光量的比率。實(shí)際測(cè)試的實(shí)際測(cè)試的反射率值是根據(jù)分光光度儀測(cè)量色樣反射率值是根據(jù)分光光度儀測(cè)量色樣 與積分與積分球壁的反射光量后球壁的反射光量后, , 比較并計(jì)算出的一種比較并計(jì)算出的一種 數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)。色樣的反射率值就如同每個(gè)人的身份證號(hào)碼色樣的反射率值就如同每個(gè)人的

22、身份證號(hào)碼, , 無(wú)無(wú)法仿冒法仿冒。反射率值可視反射率值可視為色樣的身份為色樣的身份證明文件證明文件 色樣經(jīng)分光測(cè)色儀器解析后色樣經(jīng)分光測(cè)色儀器解析后, , 可得到可得到不同波長(zhǎng)下的反射率值不同波長(zhǎng)下的反射率值 ( (以以% %表示表示) )。/nm/nmR/ %R/ %反反 射射 率率 曲曲 線線波波 長(zhǎng)長(zhǎng)/nm藍(lán)色樣曲線藍(lán)色樣曲線q反反 射射 率率 曲曲 線線 波波 長(zhǎng)長(zhǎng)/nm黃色樣曲線黃色樣曲線反反 射射 率率 曲曲 線線 波波 長(zhǎng)長(zhǎng)/nm紅色樣曲線紅色樣曲線 反反 射射 率率 曲曲 線線波波 長(zhǎng)長(zhǎng)/nm綠色樣曲線綠色樣曲線二、顏色的特征二、顏色的特征 客觀地研究顏色的特征，首先要排除干

23、擾客觀地研究顏色的特征，首先要排除干擾因素（物體形狀、大因素（物體形狀、大 小、性小、性 質(zhì)、用途、背景質(zhì)、用途、背景等）的影響等）的影響 非相關(guān)色（例如測(cè)色儀對(duì)顏色非相關(guān)色（例如測(cè)色儀對(duì)顏色的測(cè)量，更客觀）。的測(cè)量，更客觀）。 孟塞爾卡集是在特定背景下，以人眼的視孟塞爾卡集是在特定背景下，以人眼的視覺(jué)觀察結(jié)果為依據(jù)制定的，更接近人的感覺(jué)，覺(jué)觀察結(jié)果為依據(jù)制定的，更接近人的感覺(jué)，但是容易受到人種、個(gè)體、情感、習(xí)慣等的影但是容易受到人種、個(gè)體、情感、習(xí)慣等的影響，更主觀些。響，更主觀些。q飽滿 ( Fuller ) 或 稀薄 (Thinner)q較深 ( Darker ) 或 較淺 ( Ligh

24、ter)q較明亮 ( Brighter ) 或 較平淡 ( Flatter )q較鮮艷 ( Brighter ) 或較暗淡 ( Duller )q飽和度高 ( More Saturate ) 或飽和度底 ( Less Saturate )q色相 ( Hue )通常人們對(duì)色彩的描述通常人們對(duì)色彩的描述標(biāo)準(zhǔn)樣標(biāo)準(zhǔn)樣太太深深太太 淺淺色 彩 的 描 述標(biāo)準(zhǔn)樣標(biāo)準(zhǔn)樣較亮較亮較暗較暗標(biāo)準(zhǔn)樣標(biāo)準(zhǔn)樣偏綠偏綠偏紅偏紅 無(wú)論是主觀的觀察，還是客觀的無(wú)論是主觀的觀察，還是客觀的 測(cè)試，共同的研究結(jié)果是：自然界的所有顏測(cè)試，共同的研究結(jié)果是：自然界的所有顏色可以用：色可以用：q 明度（明度（q 色相（色相（q 飽和

25、度（飽和度（ 三個(gè)屬性來(lái)描述。三個(gè)屬性來(lái)描述。明度明度明亮或暗淡色度色度濃或淡色相色相紅或黃% REFLECTANCE0 .0 01 0 .0 02 0 .0 03 0 .0 04 0 .0 05 0 .0 06 0 .0 07 0 .0 08 0 .0 09 0 .0 01 0 0 .0 04 0 04 5 05 0 05 5 06 0 06 5 07 0 01. .明度明度 表示物體明亮程度的一種屬性。表示物體明亮程度的一種屬性。 彩色光的亮度越高，人眼就越感覺(jué)彩色光的亮度越高，人眼就越感覺(jué) 明明亮。在物理上表現(xiàn)為物體表面的光反射率亮。在物理上表現(xiàn)為物體表面的光反射率越高，明度就越高。越高

26、，明度就越高。q色相 (Hue) 紅: 偏藍(lán) (bluer）或 偏黃 (yellower） 黃: 偏紅 (redder) 或 偏綠 (greener) 綠: 偏黃 (yellower) 或 偏藍(lán) (bluer) 藍(lán): 偏綠 (greener) 或 偏紅 (redder) 2.2.色相色相色色 彩彩 的的 描描 述述 色相是彩色彼此相互區(qū)分的特性。色相是彩色彼此相互區(qū)分的特性。 在物理學(xué)中表現(xiàn)為可見(jiàn)光的光譜波長(zhǎng)不同。在在物理學(xué)中表現(xiàn)為可見(jiàn)光的光譜波長(zhǎng)不同。在視覺(jué)上表現(xiàn)為視覺(jué)上表現(xiàn)為紅紅、橙橙、黃黃、綠綠、藍(lán)藍(lán)、紫紫等各種色調(diào)。等各種色調(diào)。在人的視覺(jué)中，物體表面色的色相決定于三方面：在人的視覺(jué)中，

27、物體表面色的色相決定于三方面：q照明體光源的光譜組成；照明體光源的光譜組成；q物體對(duì)光的吸收和反射特性；物體對(duì)光的吸收和反射特性；q不同觀察者的差異。不同觀察者的差異。波波 長(zhǎng)長(zhǎng)/nm綠色樣反射率曲線綠色樣反射率曲線 反射率/%0.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.00100.00400450500550600650700% REFLECTANCE3.3.飽和度飽和度 飽和度是指彩色的純度（純潔度）。飽和度是指彩色的純度（純潔度）。q 可見(jiàn)光中的單色光是最飽和的彩色，飽和度為可見(jiàn)光中的單色光是最飽和的彩色，飽和度為1 1。q 單色光中摻入

28、白光成分越多，飽和度就越低。單色光中摻入白光成分越多，飽和度就越低。q 物體色的飽和度決定于該物體表面反射光譜的選物體色的飽和度決定于該物體表面反射光譜的選擇程度。對(duì)光譜某一較窄波段的反射率越高，而對(duì)擇程度。對(duì)光譜某一較窄波段的反射率越高，而對(duì)其他波長(zhǎng)無(wú)反射或反射率很低，表明有很高的光譜其他波長(zhǎng)無(wú)反射或反射率很低，表明有很高的光譜選擇性，這一顏色的飽和度就越高。選擇性，這一顏色的飽和度就越高。波波 長(zhǎng)長(zhǎng)/nm綠色樣反射率曲線綠色樣反射率曲線 反射率/% 明度明度色相色相飽和度飽和度三者之間三者之間 不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。 例如例如明度明度決定顏色的決定顏色的濃淡濃淡；而；而飽

29、和度飽和度和顏色的和顏色的鮮艷度鮮艷度有關(guān)。但是鮮艷度不能代有關(guān)。但是鮮艷度不能代表飽和度，因?yàn)轱柡投仁潜盹柡投?，因?yàn)轱柡投仁巧葘W(xué)色度學(xué)概念，是概念，是客觀客觀的；而鮮艷度則是的；而鮮艷度則是主觀主觀的，受的，受精神和精神和心理因素心理因素影響較大。影響較大。第三節(jié)第三節(jié) 顏色的混合顏色的混合 兩束兩束不同波長(zhǎng)的光不同波長(zhǎng)的光疊加在一起，與兩疊加在一起，與兩種種不同顏色的顏料不同顏色的顏料混合在一起，混合的規(guī)混合在一起，混合的規(guī)律一樣嗎律一樣嗎？ n紅、綠、藍(lán)紅、綠、藍(lán)三種色光混色后會(huì)形成加和反應(yīng)三種色光混色后會(huì)形成加和反應(yīng), , 愈混愈混愈白愈白, , 且使用這三種色光的不同能量混合會(huì)產(chǎn)生

30、出且使用這三種色光的不同能量混合會(huì)產(chǎn)生出各種不同的色彩各種不同的色彩。n紅、綠、藍(lán)紅、綠、藍(lán)三種色光的能量相同時(shí)產(chǎn)生白色三種色光的能量相同時(shí)產(chǎn)生白色。 1854 1854年由年由格拉斯曼格拉斯曼 ( (H.Grassmann)H.Grassmann)將顏色混合現(xiàn)將顏色混合現(xiàn)象象總結(jié)成顏色混合定律總結(jié)成顏色混合定律。一、加法混色一、加法混色 加法混色即各種不同顏色光的加和。三加法混色即各種不同顏色光的加和。三個(gè)原色光為紅、綠、藍(lán)。個(gè)原色光為紅、綠、藍(lán)。加加 法法 混混 色色紅紅 色色 光光 與與 綠綠 色色 光光加加 法法 混混 色色紅紅 色色 光光 、 綠綠 色色 光光 、 藍(lán)色光藍(lán)色光加加

31、法法 混混 色色紅紅 色色 光光、 綠綠 色色 光光、 藍(lán)色光藍(lán)色光 格拉斯曼顏色混合定律：格拉斯曼顏色混合定律：q 人的視覺(jué)只能分辨顏色的三種變化，即人的視覺(jué)只能分辨顏色的三種變化，即明明q 度、色相、飽和度度、色相、飽和度。q 在由兩個(gè)成分組成的混合色中，如果一個(gè)成分連在由兩個(gè)成分組成的混合色中，如果一個(gè)成分連續(xù)地變化，混合色的外貌也連續(xù)地變化。并據(jù)此續(xù)地變化，混合色的外貌也連續(xù)地變化。并據(jù)此導(dǎo)出兩個(gè)定律。導(dǎo)出兩個(gè)定律。1. 補(bǔ)色定律：每種顏色都有一種相應(yīng)的補(bǔ)色定律：每種顏色都有一種相應(yīng)的外貌外貌。如果。如果某一顏色與其補(bǔ)色以某一顏色與其補(bǔ)色以適當(dāng)比例適當(dāng)比例混合，便產(chǎn)生白色混合，便產(chǎn)生白

32、色或灰色；如果按照或灰色；如果按照其他比例其他比例混合，便產(chǎn)生近似混合，便產(chǎn)生近似比比重大的顏色重大的顏色成分的成分的非飽和色非飽和色。q中間色定律：任何兩個(gè)非補(bǔ)色相混合，便產(chǎn)中間色定律：任何兩個(gè)非補(bǔ)色相混合，便產(chǎn)生生中間色中間色，其，其色相色相決定于兩顏色的相對(duì)數(shù)量，決定于兩顏色的相對(duì)數(shù)量，其其飽和度飽和度決定于兩者在色相順序上的遠(yuǎn)近。決定于兩者在色相順序上的遠(yuǎn)近。3.3.顏色外貌相同的光，不管其顏色外貌相同的光，不管其光譜組成光譜組成是否一樣，是否一樣，在顏色混合中具有相同的效果。并由此定律導(dǎo)在顏色混合中具有相同的效果。并由此定律導(dǎo)出出顏色的代替律顏色的代替律：相似色混合后仍然相似。：相似

33、色混合后仍然相似。 即即 若若A A= =B B；C C = =D D 則則A A+ +C C = =B B+ +D D 或或 A A+ +B B = =C C X X+ +Y Y= =B B 則則 A A+ +X X+ +Y Y= =C C4.4.亮度相加定律：混合色的總亮度等于組成亮度相加定律：混合色的總亮度等于組成混合色的各顏色光亮度的總和?；旌仙母黝伾饬炼鹊目偤汀＜臃ɑ焐绞剑杭臃ɑ焐绞剑簈 光的直接混合。光的直接混合。q 觀察距離很小的兩個(gè)顏色時(shí)，由于人眼不能分辨觀察距離很小的兩個(gè)顏色時(shí)，由于人眼不能分辨而產(chǎn)生的混色。而產(chǎn)生的混色。q 兩個(gè)顏色頻繁交替作用于人眼，如轉(zhuǎn)盤(pán)式混色裝

34、兩個(gè)顏色頻繁交替作用于人眼，如轉(zhuǎn)盤(pán)式混色裝置、彩電等。置、彩電等。吸收白光中的黃光，而出現(xiàn)藍(lán)色，因?qū)θ肷涔庥形斩鴵p失強(qiáng)度，故亮度下降入射光為白光，織物對(duì)藍(lán)紫光有弱選擇吸收，因而反射光顯黃色，而且強(qiáng)度因吸收而減弱q紡織印染實(shí)例紡織印染實(shí)例：二、減法混色二、減法混色 使入射光減弱的混色過(guò)程稱減法混色。使入射光減弱的混色過(guò)程稱減法混色。q光照射在物體上光照射在物體上, , 通常會(huì)吸收部分色光通常會(huì)吸收部分色光, , 因此因此某些色光將不會(huì)反射或透射。某些色光將不會(huì)反射或透射。q透明物體在色彩減法混色中會(huì)包含穿透性與吸透明物體在色彩減法混色中會(huì)包含穿透性與吸收性收性，但不包含散射性但不包含散射性，如

35、濾光片。如濾光片。q非透明物體非透明物體在色彩減法混色中有吸收性與散射性在色彩減法混色中有吸收性與散射性，如紡織品染色。如紡織品染色。根據(jù)加法規(guī) 律：應(yīng) 該 是 白 色。實(shí)際呢？綠色。綠色。因此此時(shí)因此此時(shí)混色規(guī)律是減法混色規(guī)律是減法性。性。減法混色三原色：黃、品紅、青減減 法法 混混 色色品品 紅紅 色色減減 法法 混混 色色品品 紅紅 色色 與與 黃黃 色色減減 法法 混混 色色品品 紅紅 色、色、 黃黃 色、色、 青青 色色減法混色特點(diǎn)：減法混色特點(diǎn)：q 混合后樣品的亮度與加法混色相反，混合后樣品的亮度與加法混色相反，是是降低降低的。的。q 減法混色的結(jié)果不容易預(yù)測(cè)（不直減法混色的結(jié)果不

36、容易預(yù)測(cè)（不直觀）。觀）。減法混色的應(yīng)用： 濾光片疊加攝影 染料混合染色qCIECIE是一個(gè)國(guó)際性的組織是一個(gè)國(guó)際性的組織, , 其最主要的工作是其最主要的工作是研究顏色的科學(xué)表達(dá)以及彼此之間的色差研究顏色的科學(xué)表達(dá)以及彼此之間的色差 比比 色方法色方法, ,也從事照明體的研究工作也從事照明體的研究工作。 qCIECIE的的全名為全名為 Commission Internationale Commission Internationale de lEclairagede lEclairage. . 又稱之為國(guó)際照明體委又稱之為國(guó)際照明體委 員會(huì)員會(huì)。 第二章第二章 CIEXYZ表色系統(tǒng)表色系統(tǒng)

37、CIE第一節(jié) 引言如何科學(xué)表達(dá)描述顏色？如何科學(xué)表達(dá)描述顏色？ 人在大腦中產(chǎn)生的視知覺(jué)可以分為人在大腦中產(chǎn)生的視知覺(jué)可以分為明暗知明暗知 覺(jué)覺(jué)和和顏色知覺(jué)顏色知覺(jué)。 一般把引起一般把引起顏色知覺(jué)顏色知覺(jué)的光稱為的光稱為色刺激（色刺激（color stimulus)。 表示由于表示由于色刺激色刺激而產(chǎn)生的而產(chǎn)生的色知覺(jué)色知覺(jué)的體系稱的體系稱 作作 表色系統(tǒng)（表色系統(tǒng)（color specification system）。）。q色度學(xué)是從色度學(xué)是從2020世紀(jì)世紀(jì)3030年代才開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的一門新年代才開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的一門新興學(xué)科，它主要以顏色的表示、測(cè)量、計(jì)算為主要興學(xué)科，它主要以顏色的表示、測(cè)

38、量、計(jì)算為主要研究?jī)?nèi)容。研究?jī)?nèi)容。 q色度學(xué)可以把顏色用一組特定的參數(shù)定量地表示出色度學(xué)可以把顏色用一組特定的參數(shù)定量地表示出來(lái)。而依據(jù)這些相關(guān)參數(shù)，又可以反過(guò)來(lái)把相應(yīng)的來(lái)。而依據(jù)這些相關(guān)參數(shù)，又可以反過(guò)來(lái)把相應(yīng)的顏色復(fù)制出來(lái)。從此使顏色的評(píng)價(jià)實(shí)現(xiàn)了定量化。顏色復(fù)制出來(lái)。從此使顏色的評(píng)價(jià)實(shí)現(xiàn)了定量化。這樣在對(duì)顏色的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)、人與人之間在顏色方面這樣在對(duì)顏色的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)、人與人之間在顏色方面的交流、顏色的遠(yuǎn)程傳遞等諸多方面，都帶來(lái)了極的交流、顏色的遠(yuǎn)程傳遞等諸多方面，都帶來(lái)了極大的方便。大的方便。 qCIEXYZCIEXYZ表色系統(tǒng)，正是適應(yīng)這樣的要求而建立表色系統(tǒng)，正是適應(yīng)這樣的要求而建立的，它

39、是色度學(xué)中顏色的表示以及顏色相關(guān)參的，它是色度學(xué)中顏色的表示以及顏色相關(guān)參數(shù)計(jì)算的基礎(chǔ)。數(shù)計(jì)算的基礎(chǔ)。q色度學(xué)是研究顏色測(cè)量的一門涉及面很廣的新色度學(xué)是研究顏色測(cè)量的一門涉及面很廣的新興科學(xué)，它是包括物理學(xué)、視覺(jué)生理學(xué)、視覺(jué)興科學(xué)，它是包括物理學(xué)、視覺(jué)生理學(xué)、視覺(jué)心理學(xué)、心理物理學(xué)在內(nèi)的一門綜合性學(xué)科。心理學(xué)、心理物理學(xué)在內(nèi)的一門綜合性學(xué)科。 第二節(jié) CIE1931RGB表色系統(tǒng) 現(xiàn)代色度學(xué)采用的是現(xiàn)代色度學(xué)采用的是CIECIE所規(guī)定的一套所規(guī)定的一套顏色顏色測(cè)量原理測(cè)量原理、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)和和計(jì)算方法計(jì)算方法，統(tǒng)稱為，統(tǒng)稱為CIECIE標(biāo)準(zhǔn)色度標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)。學(xué)系統(tǒng)。 這一系統(tǒng)以兩組基本視覺(jué)實(shí)驗(yàn)數(shù)

40、據(jù)為基礎(chǔ)。這一系統(tǒng)以兩組基本視覺(jué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。q CIE1931CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者，適用標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者，適用1 1 4 4視場(chǎng)的視場(chǎng)的顏色測(cè)量。顏色測(cè)量。q CIE1964CIE1964補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)觀察者，適用大于補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)觀察者，適用大于4 4視場(chǎng)的顏色測(cè)量。視場(chǎng)的顏色測(cè)量。一、一、 顏色匹配實(shí)驗(yàn)顏色匹配實(shí)驗(yàn) 顏色的匹配即把兩個(gè)顏色調(diào)節(jié)到視覺(jué)上相同或顏色的匹配即把兩個(gè)顏色調(diào)節(jié)到視覺(jué)上相同或相等的方法。相等的方法。 根據(jù)格拉斯曼顏色混合定律，相互代替的顏色根據(jù)格拉斯曼顏色混合定律，相互代替的顏色可以通過(guò)顏色匹配實(shí)驗(yàn)找到?？梢酝ㄟ^(guò)顏色匹配實(shí)驗(yàn)找到。 顏色匹配實(shí)驗(yàn)方法：顏色匹配實(shí)

41、驗(yàn)方法：q 顏色光的匹配實(shí)驗(yàn)。顏色光的匹配實(shí)驗(yàn)。q 顏色轉(zhuǎn)盤(pán)實(shí)驗(yàn)顏色轉(zhuǎn)盤(pán)實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)方法。傳統(tǒng)方法。A調(diào)節(jié)明度調(diào)節(jié)明度B藍(lán)藍(lán)R紅紅G綠綠C被匹配顏色被匹配顏色顏色轉(zhuǎn)盤(pán)實(shí)驗(yàn)顏色轉(zhuǎn)盤(pán)實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)方法傳統(tǒng)方法顏色光的匹配實(shí)驗(yàn)顏色光的匹配實(shí)驗(yàn)紅紅綠綠藍(lán)藍(lán)光譜光譜單色光鏡單色光鏡實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：q 紅紅、綠綠、藍(lán)藍(lán)不是不是唯一唯一的三原色，只要三個(gè)顏色的三原色，只要三個(gè)顏色中任何一個(gè)都不能由其余兩個(gè)顏色相加混合得到，中任何一個(gè)都不能由其余兩個(gè)顏色相加混合得到，三個(gè)顏色就可以是三原色。三個(gè)顏色就可以是三原色。q 紅紅、綠綠、藍(lán)藍(lán)組成的三原色產(chǎn)生的顏色范組成的三原色產(chǎn)生的顏色范 圍圍 最最廣廣，是最優(yōu)的

42、三原色。，是最優(yōu)的三原色。q 三原色組成顏色的光譜組成與匹配顏色的光譜三原色組成顏色的光譜組成與匹配顏色的光譜組成可能不一致組成可能不一致同色異譜同色異譜的顏色匹配。的顏色匹配。視視 覺(jué)覺(jué) 化化 的的 三三 原原 色色 原原 理理視視 覺(jué)覺(jué) 化化 的的 三三 原原 色色 原原 理理視視 覺(jué)覺(jué) 化化 的的 三三 原原 色色 原原 理理LMS轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)大大 腦腦紅紅 綠綠黃黃 藍(lán)藍(lán)黑黑 ( 暗暗 )白白 ( 明明 ) 錐錐 體體 細(xì)細(xì) 胞胞眼眼 睛睛 色彩在大腦中之處理過(guò)程色彩在大腦中之處理過(guò)程q眼睛無(wú)法描述出顏色的波長(zhǎng)范圍。眼睛無(wú)法描述出顏色的波長(zhǎng)范圍。q人眼對(duì)光的感受基本上是由紅人眼對(duì)光

43、的感受基本上是由紅、綠、藍(lán)、綠、藍(lán)三種色光組合三種色光組合而成的。而成的。q人眼會(huì)將人眼會(huì)將 Y-BY-B、 R-G R-G 與與明暗編碼后明暗編碼后, , 再由視覺(jué)神經(jīng)再由視覺(jué)神經(jīng)將此訊號(hào)傳送至大腦。將此訊號(hào)傳送至大腦。q大約有大約有 8% 8%的男性與的男性與 0.5% 0.5% 的女性對(duì)判色有困難，無(wú)的女性對(duì)判色有困難，無(wú)法正確判定顏色。法正確判定顏色。觀觀 測(cè)測(cè) 者者 (人人 眼眼 ) 二、二、RGBRGB表色系統(tǒng)的提出表色系統(tǒng)的提出 根據(jù)顏色匹配實(shí)驗(yàn)，三原色不是唯一的，這為根據(jù)顏色匹配實(shí)驗(yàn)，三原色不是唯一的，這為理論研究和實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)了混亂，為了統(tǒng)一色度數(shù)理論研究和實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)了混亂

44、，為了統(tǒng)一色度數(shù)據(jù)，據(jù)，CIECIE根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)材料，選定了三色系統(tǒng)根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)材料，選定了三色系統(tǒng) 的的 三原色。三原色。q 紅：波長(zhǎng)紅：波長(zhǎng)700nm700nm，位于可見(jiàn)光譜長(zhǎng)波末端。，位于可見(jiàn)光譜長(zhǎng)波末端。q 綠：波長(zhǎng)綠：波長(zhǎng)546.1nm546.1nm，水銀光譜。，水銀光譜。q 藍(lán)：波長(zhǎng)藍(lán)：波長(zhǎng)435.8nm435.8nm，水銀光譜。，水銀光譜。 上述三種單色光都容易精確產(chǎn)生。上述三種單色光都容易精確產(chǎn)生。V ()V ()波長(zhǎng)/nm等能白光等能白光E E： 一種連續(xù)光譜的標(biāo)準(zhǔn)白色，并且其輻射功率對(duì)一種連續(xù)光譜的標(biāo)準(zhǔn)白色，并且其輻射功率對(duì)于各波長(zhǎng)均相等（于各波長(zhǎng)均相等（E E光源，色

45、溫光源，色溫5500K5500K）。）。 將等能白光將等能白光E E作為標(biāo)準(zhǔn)，用上述三原色混合，作為標(biāo)準(zhǔn)，用上述三原色混合，按照下列條件調(diào)整其光通量按照下列條件調(diào)整其光通量( (亮度比率亮度比率) )R R、G G、 B B得到與等能白光得到與等能白光E E相匹配的白光。相匹配的白光。 R R G G B B=1 4.5907 0.0601=1 4.5907 0.0601： ： 根據(jù)亮度相加定律：根據(jù)亮度相加定律： 混合色的總亮度等于組成混合色的各顏色光混合色的總亮度等于組成混合色的各顏色光亮度的總和，則混合白光的亮度為：亮度的總和，則混合白光的亮度為： 1 + 4.5907+0.0601=5

46、.6508(1 + 4.5907+0.0601=5.6508(lm) ) lm m：光通量單位：光通量單位 1 1lm m的頻率為的頻率為54054010101212z z、輻通量為、輻通量為1/6731/673的單色輻射的光通量。的單色輻射的光通量。 為了計(jì)算方便，分別把（為了計(jì)算方便，分別把（R R）=1 lm=1 lm；（G G）=4.5907 lm=4.5907 lm；（；（B B）= 0.0601 = 0.0601 lm m作為單位量作為單位量“1”1”來(lái)看。則：來(lái)看。則： 白光的光通量白光的光通量 E E= 1= 1（R R）+1+1（G G）+1+1（B B）對(duì)于任一待匹配的顏色

47、亮度對(duì)于任一待匹配的顏色亮度C C： C C= = R R（R R）+ +G G（G G）+ +B B（B B）其中：其中：R、G G、B B為混色比例，表示匹配為混色比例，表示匹配C C 需要多少個(gè)（需要多少個(gè)（R R）、）、（G G）、（）、（B B）單位。）單位。完全可以完全可以決定決定C C 的顏色。的顏色。因此在色度因此在色度學(xué)中，把學(xué)中，把R R、G G、B B 稱三刺激值。稱三刺激值。即一組三刺激值可以表示即一組三刺激值可以表示一個(gè)顏色。一個(gè)顏色。盡管這時(shí)三原色的亮度值并不等，但盡管這時(shí)三原色的亮度值并不等，但CIECIE卻把卻把每一原色的亮度值作為一個(gè)單位看待，所以紅、每一原色

48、的亮度值作為一個(gè)單位看待，所以紅、綠、藍(lán)三原色光等比例混合結(jié)果為白光綠、藍(lán)三原色光等比例混合結(jié)果為白光 公式：C= R（R）+G（G）+B（B）稱為顏色方程式。 其中R（R）、G（G）、B（B）稱為顏色分量。R、G、B稱為三原色亮度系數(shù)。三、色度坐標(biāo)三、色度坐標(biāo) 在顏色匹配實(shí)驗(yàn)中，為了表示在顏色匹配實(shí)驗(yàn)中，為了表示R R、G G、B B三原色三原色各自在各自在R R + +G G + +B B總量中的相對(duì)比例，我們引入色度總量中的相對(duì)比例，我們引入色度坐標(biāo)坐標(biāo)r r、g g、b b。 r r = =R R/ /K K g g = = G G/ /K K b b = = B B/ /K K 由于

49、由于 K K = = R R + + G G + + B B 故故 r r+ +g g+ +b b=1=1 這樣將原來(lái)的三維空間直角坐標(biāo)，變成了二這樣將原來(lái)的三維空間直角坐標(biāo)，變成了二維平面直角坐標(biāo)。知道其中兩個(gè)，第三個(gè)就可以維平面直角坐標(biāo)。知道其中兩個(gè)，第三個(gè)就可以知道。將知道。將r r 值對(duì)值對(duì) g g 作圖，得作圖，得r r g g色度圖。色度圖。光譜色光譜色的軌跡的軌跡原色光原色光G（0，1）純紫純紫軌跡軌跡等能光譜等能光譜Er=g=1/3自然界所自然界所有顏色有顏色原色光原色光R（1，0）原色光原色光B（0，0）r r g g色度色度圖圖r r 、 g g 稱作稱作色度坐標(biāo)色度坐標(biāo)舌

50、形曲線稱舌形曲線稱為光譜軌跡為光譜軌跡z四、四、CIE1931 RGBCIE1931 RGB表色系統(tǒng)表色系統(tǒng)物體顏色決定于什么？物體顏色決定于什么？q 首先是物體對(duì)光的吸收和反射特性，即決定首先是物體對(duì)光的吸收和反射特性，即決定于反射光在可見(jiàn)范圍內(nèi)的分布（于反射光在可見(jiàn)范圍內(nèi)的分布（客觀的）?？陀^的）。q 還要決定于人眼的視覺(jué)特性（還要決定于人眼的視覺(jué)特性（主觀的）。主觀的）。 研究色度學(xué)是為了科學(xué)表達(dá)顏色，且要符合研究色度學(xué)是為了科學(xué)表達(dá)顏色，且要符合人眼人眼觀察結(jié)果，而不同人的視覺(jué)特性又有觀察結(jié)果，而不同人的視覺(jué)特性又有差異差異，我們應(yīng)當(dāng)如何辦？我們應(yīng)當(dāng)如何辦？ 標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者是一組數(shù)據(jù)標(biāo)

51、準(zhǔn)色度觀察者是一組數(shù)據(jù), , 主要用于描述人眼主要用于描述人眼對(duì)于色彩感知變化情況對(duì)于色彩感知變化情況, , 它是根據(jù)它是根據(jù) W. D. Wright W. D. Wright 在在 19281928年與年與 J. Guild J. Guild 在在19311931年年人眼對(duì)顏色的實(shí)驗(yàn)發(fā)展人眼對(duì)顏色的實(shí)驗(yàn)發(fā)展出來(lái)的理論。出來(lái)的理論。 此實(shí)驗(yàn)是將各種波段的目標(biāo)測(cè)色光源投射在白幕此實(shí)驗(yàn)是將各種波段的目標(biāo)測(cè)色光源投射在白幕上上, , 找約找約100100個(gè)判色能力正常的人做實(shí)驗(yàn)個(gè)判色能力正常的人做實(shí)驗(yàn), , 再依照每個(gè)再依照每個(gè)人的判色能力讓判色者自己人的判色能力讓判色者自己 調(diào)調(diào) 整整 R R、

52、G G、B B三種色光三種色光, , 得到觀測(cè)者認(rèn)為目標(biāo)測(cè)色光與自己所調(diào)出的光最吻合得到觀測(cè)者認(rèn)為目標(biāo)測(cè)色光與自己所調(diào)出的光最吻合的色光的色光, , 最后收集這些人所判定出的各種不同光源的最后收集這些人所判定出的各種不同光源的能量值而定義出人眼的能量值而定義出人眼的 三三 刺刺 激激 值值r r( ( ) )、g g( ( ) )、 b b( ( ) ) 。 標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者調(diào)整調(diào)整 R、G、B光源，直光源，直到與左圖的藍(lán)光色對(duì)色到與左圖的藍(lán)光色對(duì)色為止為止測(cè)試實(shí)驗(yàn)測(cè)試實(shí)驗(yàn)q萊特的實(shí)驗(yàn)條件：萊特的實(shí)驗(yàn)條件：三原色波長(zhǎng)三原色波長(zhǎng)650nm650nm、530nm530nm、460nm4

53、60nm；1010名觀名觀察者；察者；2 2視場(chǎng)視場(chǎng)q吉爾德實(shí)驗(yàn)條件：吉爾德實(shí)驗(yàn)條件：濾光片產(chǎn)生三原色波長(zhǎng)濾光片產(chǎn)生三原色波長(zhǎng)630nm630nm、542nm542nm、460nm460nm；7 7名觀察名觀察者；者；2 2視場(chǎng)。視場(chǎng)。qCIECIE將兩人實(shí)驗(yàn)中的三原色轉(zhuǎn)換成波長(zhǎng)將兩人實(shí)驗(yàn)中的三原色轉(zhuǎn)換成波長(zhǎng)700nm700nm、546.1nm546.1nm、435.8nm435.8nm作為標(biāo)準(zhǔn)，選若干視力正常人對(duì)等能光譜逐一作為標(biāo)準(zhǔn)，選若干視力正常人對(duì)等能光譜逐一進(jìn)行顏色匹配，得出了現(xiàn)在正式公布的進(jìn)行顏色匹配，得出了現(xiàn)在正式公布的“CIE1931RGBCIE1931RGB標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三

54、刺激值標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值”( (教材中表教材中表2-12-1）q“CIE1931RGBCIE1931RGB標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值”代表代表了人眼睛的了人眼睛的平均視覺(jué)特性平均視覺(jué)特性，作為，作為標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，可以用于，可以用于色色 度度 計(jì)算計(jì)算。波長(zhǎng)400nm的紫色三刺激值為r=0.00030 g=-0.00014 b=0.01214波長(zhǎng)500nm的藍(lán)色三刺激值為 r=-0.07173 g=0.08536 b=0.04776光譜三刺激值與光譜色色度坐標(biāo)的關(guān)系光譜三刺激值與光譜色色度坐標(biāo)的關(guān)系:例如：波長(zhǎng)660nm紅色在rg色度圖上的色度坐標(biāo)： 因?yàn)閞=0.0

55、5932 g=0.00037 b=0.00000 所以 b=0 r=0.05932/(0.05932+0.00037+0.00000)=0.99380 g=0.00037/ (0.05932+0.00037+0.00000)=0.00620波長(zhǎng)660nm, 紅色r= 0.99380g= 0.00620zxCIE1931RGBCIE1931RGB表色系統(tǒng)的特點(diǎn)：表色系統(tǒng)的特點(diǎn)：q r r( ( ) )、 g g( ( ) )、 b b( ( ) )的值由實(shí)驗(yàn)得到，可以直接的值由實(shí)驗(yàn)得到，可以直接用于顏色計(jì)算。用于顏色計(jì)算。q 計(jì)算過(guò)程出現(xiàn)計(jì)算過(guò)程出現(xiàn)負(fù)值負(fù)值，計(jì)算復(fù)雜，計(jì)算復(fù)雜, ,不容易理解。

56、不容易理解。 因此，因此，CIECIE通過(guò)了新的用于色度學(xué)計(jì)算的系通過(guò)了新的用于色度學(xué)計(jì)算的系統(tǒng)統(tǒng) CIE1931XYZ CIE1931XYZ表色系統(tǒng)。表色系統(tǒng)。例如 =510nm時(shí)，r值出現(xiàn)負(fù)值-0.08901）,實(shí)驗(yàn)時(shí)需要將紅光加在被匹配光上。第三節(jié) CIE1931XYZ表色系統(tǒng)CIE1931CIE1931XYZXYZ表色系統(tǒng)需要解決的三個(gè)問(wèn)題：表色系統(tǒng)需要解決的三個(gè)問(wèn)題：q 將將CIECIERGBRGB系統(tǒng)中的光譜三刺激值系統(tǒng)中的光譜三刺激值r r( ( ) ) 、 g g ( ( ) )、 b b ( ( ) )和色度坐標(biāo)和色度坐標(biāo)r r、g g、b b均變?yōu)檎?。均變?yōu)檎?。q 充分

57、發(fā)揚(yáng)充分發(fā)揚(yáng)r rg g色度圖中色度圖中540540700nm700nm段的直線關(guān)系，段的直線關(guān)系，使計(jì)算使計(jì)算 變簡(jiǎn)單；另外，要將光譜軌跡內(nèi)的真實(shí)顏色都落在變簡(jiǎn)單；另外，要將光譜軌跡內(nèi)的真實(shí)顏色都落在假假 想想 的三刺激值所包圍的三角形內(nèi)，并減少三角形內(nèi)假的三刺激值所包圍的三角形內(nèi)，并減少三角形內(nèi)假想想 色色 的數(shù)量。的數(shù)量。q 用一個(gè)值直接表示亮度，計(jì)算時(shí)更方便。用一個(gè)值直接表示亮度，計(jì)算時(shí)更方便。一、一、CIERGBCIERGB表色系統(tǒng)與表色系統(tǒng)與CIEXYZCIEXYZ表色系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換關(guān)表色系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換關(guān)系系 要建立滿足上述條件的要建立滿足上述條件的CIE1931XYZ1931XYZ系統(tǒng)，

58、就系統(tǒng)，就需要在需要在RGBRGB系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，用數(shù)學(xué)方法，選用系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，用數(shù)學(xué)方法，選用三個(gè)理三個(gè)理 想的原色想的原色來(lái)代替實(shí)際的三原色，從而將來(lái)代替實(shí)際的三原色，從而將CIERGB CIERGB 表表 色系統(tǒng)中的光譜三刺激值色系統(tǒng)中的光譜三刺激值r r( ( ) )、g g( ( ) )、b b( ( ) )和色和色 度度 坐標(biāo)坐標(biāo)r r、g g、b b均變?yōu)檎怠＞優(yōu)檎怠?選擇的三個(gè)理想的原色（三刺激值）選擇的三個(gè)理想的原色（三刺激值）X X、Y Y、Z Z， X X代表紅原色代表紅原色,Y,Y代表綠原色代表綠原色,Z,Z代表藍(lán)原色代表藍(lán)原色, ,這三個(gè)這三個(gè) 原原 色不是物理上

59、的真實(shí)色，而是虛構(gòu)的假想色。色不是物理上的真實(shí)色，而是虛構(gòu)的假想色。如何選擇三個(gè)假想原色如何選擇三個(gè)假想原色？q包圍整個(gè)光譜軌跡，包圍整個(gè)光譜軌跡，如右圖所示之如右圖所示之?XYZXYZ。q這樣在這個(gè)這樣在這個(gè)XYZXYZ系統(tǒng)系統(tǒng)中所得到的光譜三中所得到的光譜三 刺刺激值激值x x( ( ) )、y y( ( ) )、z z( ( ) )和色度坐標(biāo)和色度坐標(biāo)x x、y y、z z將完全變成將完全變成正值。正值。YX 其在其在r r- -g g坐標(biāo)體系坐標(biāo)體系 中的位置可以用下面直中的位置可以用下面直線方程表示。線方程表示。r + 0.99g 1 = 0 把此直線作為新系統(tǒng)中把此直線作為新系統(tǒng)中

60、假想原色的假想原色的XYXY邊，如右邊，如右圖所示。圖所示。rg色度圖中540 700nm段的直線關(guān)系。 最后最后 規(guī)規(guī) 定定XZXZ（右（右圖）的亮度為零，圖）的亮度為零，XZXZ線線稱稱 為為 無(wú)無(wú) 亮亮 度度 線線（alychne)alychne)。線上各點(diǎn)。線上各點(diǎn)只有色度，沒(méi)有亮度。只有色度，沒(méi)有亮度。而而Y Y 既既 有有 色度，又有色度，又有亮度。這樣亮度。這樣 用用XYZXYZ計(jì)算計(jì)算色度時(shí)的亮色度時(shí)的亮 度度 計(jì)算較計(jì)算較方便。方便。 另外再找一條線，與光譜軌跡上波長(zhǎng)另外再找一條線，與光譜軌跡上波長(zhǎng)503nm503nm處靠近。這條直線的方程是：處靠近。這條直線的方程是： 1.