第2章-色度原理

1.色溫2.感官色度3.RGB色彩體系4.XYZ色彩體系5.CIEL*u*v*和

CIEL*a*b*6.補(bǔ)充第2章:色度學(xué)基礎(chǔ)1.色溫(1/3)照明效果照明和色彩密切相關(guān).除了光源的色彩以外若沒(méi)有照明的話色彩是看不見(jiàn)的。色彩是如何改變?nèi)Q于光源的改變.例如,物體的色彩在太陽(yáng)光下和在日光燈下反映的顏色是不同的.

這是因?yàn)楣庾V的分布(每種單色數(shù)量)在這些光源中是不同的.

這下面的圖片用于平常日照和日光燈管的比較.

你可以看到,日光燈有較多的藍(lán)色成分和少量的紅色成分.在這種情況下,在日光燈下看到的物體比陽(yáng)光下看到的更顯得白.第2章:色度學(xué)基礎(chǔ)平均日照日光燈管1.色溫(2/3)色溫（相對(duì)色溫）‘色溫’是用于表示光源類(lèi)型的一種專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ).色溫的基礎(chǔ)是一種理想的物體溫度,這個(gè)物體被稱(chēng)為黑體,它能完全吸收各種波長(zhǎng)的光.

單位是K(開(kāi)氏溫標(biāo):0K=-273.15攝氏度).如果黑體被加熱顏色將變?yōu)榧t=>橙=>黃=>白=>藍(lán)白普通的日光燈據(jù)說(shuō)恒星有和黑體相似的特性.所以可以說(shuō)藍(lán)星和比紅星有更高的溫度.星顏色表面溫度心大星紅色3500K太陽(yáng)黃色6000K角宿星藍(lán)色17500K例如日光燈和鹵素?zé)舻鹊墓庠搭伾寄軌蛴蒙珳貋?lái)表示.

然而,日光燈的色溫5000K與實(shí)際顏色沒(méi)有關(guān)系.這是因?yàn)槿展鉄舨皇且粋€(gè)黑體.

在一定范圍內(nèi)黑體的顏色可能有小小的不同,它被稱(chēng)為‘相對(duì)色溫’.第2章:色度學(xué)基礎(chǔ)晴天多云的天正午的陽(yáng)光太陽(yáng)升起后2個(gè)小時(shí)太陽(yáng)升起一小時(shí)后蠟燭光

閃電

自然光普通的燈泡1.色溫(3/3)標(biāo)準(zhǔn)光源標(biāo)準(zhǔn)光源是由CIE所定義(國(guó)際照明委員會(huì)).標(biāo)準(zhǔn)光源色溫含義A2856K電燈泡(鎢絲充氣燈l)D656504K合成日光(含有紫外線的日光)輔助標(biāo)準(zhǔn)光源光源色溫D505003KD555503KD757504KC6774K第2章:色度學(xué)基礎(chǔ)D65300nm400nm500nm600nm700nm050100150200250300波長(zhǎng)相對(duì)能量ACHiddenslide*In‘notes’,descriptioncontinuedfromthepreviouspageiswritten.除了白色黑色和灰色，所有的顏色都有下面三種屬性.

色調(diào)飽和度或色彩濃度-亮度值這些顏色有三種屬性.色調(diào):區(qū)分顏色的基礎(chǔ)之一.像紅色和藍(lán)色.

飽和度(色彩濃度):顏色的明亮度.高飽和度的紅顯得很紅而低飽和度的紅則顯得發(fā)灰.

亮度值

(亮度):

亮度.高亮度的色彩是發(fā)白的低亮度的色彩則比較暗.2.感官色度(1/4)顏色的三種屬性

明亮暗淡綠藍(lán)黑色白色顏色色調(diào)飽和度亮度第2章:色度學(xué)基礎(chǔ)2.感官色度(2/4)蒙賽爾色彩系統(tǒng)-1蒙賽爾色彩系統(tǒng)是表達(dá)色彩3種屬性色調(diào),飽和度和亮度的典型實(shí)例.

這是美國(guó)藝術(shù)家蒙賽爾于1905年發(fā)明.蒙賽爾第一次把顏色比喻成如下的一棵樹(shù).因此,曼塞爾色彩體系也被稱(chēng)為‘蒙賽爾樹(shù)’.樹(shù)干:非彩色的顏色(白

<->黑)

枝杈的方向:色調(diào)(各種顏色)枝杈的位置:亮度(亮度)枝杈的長(zhǎng)度:濃度(明亮)第2章:色度學(xué)基礎(chǔ)5P5B5G5R5Y值色彩濃度色調(diào)曼塞爾在色相環(huán)上設(shè)置了5種顏色:

R(紅),Y(黃),G(綠),B(藍(lán)）和P(紫).

另外,他添加YR(橙),YR(微黃色綠）,BG(藍(lán)-綠),PB（籃紫)和PB(紫紅色）分別作為各自顏色.

他把這十種顏色每種分成10種層次,所以總共定義了100個(gè)色調(diào).

他定義了每種色調(diào)的的第五種顏色作為標(biāo)種色調(diào).例如,R(紅)從1R到10R共10層次.中間的5R是標(biāo)準(zhǔn)紅色.2.感官色度(3/4)蒙賽爾色彩體系2第2章:色度學(xué)基礎(chǔ)5P5R5YR5Y5GY5G5BG5B5PB5RP蒙賽爾做了混合顏色的實(shí)驗(yàn).

在顏色混合時(shí),他在麥克斯韋磁盤(pán)上進(jìn)行顏色混合的旋轉(zhuǎn).1.磁盤(pán)上涂有2種顏色(各一半)2.旋轉(zhuǎn)盤(pán)片.3.如果是處在色相環(huán)位置上相對(duì)的2種顏色并且有相同的濃度水平,那么將會(huì)合成非彩色的顏色.當(dāng)顏色定位于像這樣的一對(duì)一,一個(gè)不規(guī)則的形狀產(chǎn)生了:-在亮度較高的水平下黃色會(huì)有較高的濃度.-

在亮度較低的水平下藍(lán)色會(huì)有較高的濃度.

蒙賽爾色彩系統(tǒng)僅給每個(gè)顏色分配一個(gè)號(hào)碼,但表達(dá)一定量的色彩時(shí)并不合適.(當(dāng)比較時(shí),蒙賽爾色彩體系是一個(gè)與A4和Letter紙一樣的標(biāo)準(zhǔn)而已.(但是顏色能夠用mm,cm等來(lái)表示么？)2.感官色度(4/4)蒙賽爾彩色體系-3第2章:色度學(xué)基礎(chǔ)5PB5YHiddenslide*In‘notes’,descriptioncontinuedfromthepreviouspageiswritten.3.RGB色彩體系(1/2)在RGB單色中的色彩表示下面的理論首先用于對(duì)定量顏色的表達(dá)的定義.所有的顏色都可以從這三種獨(dú)立的顏色來(lái)生成.三種視覺(jué)細(xì)胞的反應(yīng)決定了顏色.三種視覺(jué)細(xì)胞分別對(duì)RGB三色做出反應(yīng),并且大腦同時(shí)帶來(lái)所有的信息.例如：?jiǎn)蔚牡狞S和單色的紅和綠混合就像人的眼睛看出來(lái)的一樣.研究進(jìn)一步表明RGB單色光可以合成波長(zhǎng)在380nm到780nm的單色光第2章:色度學(xué)基礎(chǔ)每一種RGB單色再生合成目標(biāo)色曝光一個(gè)380到780nm的對(duì)象.3.RGB色彩體系(2/2)RGB色彩體系RGB色彩體系用這種方法已經(jīng)日臻完善.紅 :700.0nm單色光綠 :546.1nm

單色光藍(lán) :435.8nm

單色光通過(guò)合成以上的三種光,能表示所有的在380nm到780nm可見(jiàn)光.例如,600nm的單色光是與當(dāng)紅=0.3,綠=0.05和藍(lán)=0.0所合成的光具有相同的顏色.右邊的函數(shù)關(guān)系被稱(chēng)為RGB彩色適配函數(shù)，這個(gè)曲線反映了RGB的單色光的合成,和眼睛里一定波長(zhǎng)的單色光看起來(lái)一樣.當(dāng)然,RGB指數(shù)在那個(gè)時(shí)候的值稱(chēng)為三色光譜值.第2章:色度學(xué)基礎(chǔ)波長(zhǎng)(nm)三色光譜值0.40.30.20.10-0.1-0.2300400500600700800r(λ)g(λ)b(λ)4.XYZ色彩體系(1/4)RGB色彩系統(tǒng)的問(wèn)題RGB色彩系統(tǒng)最終已經(jīng)完善，但是仍然存在一些問(wèn)題-有一些負(fù)光譜三色值.-亮度的計(jì)算并不簡(jiǎn)單.非常明亮青色和綠色處在負(fù)三色光譜值區(qū)域。紅色的數(shù)值被降低亮度達(dá)不到。然后,紅色被加到目標(biāo)光線用于降低亮度,便于匹配.紅色加到目標(biāo)中屬于RGB系統(tǒng)中負(fù)的區(qū)域.實(shí)際上含有負(fù)值的是不能夠被合成的。亮度的計(jì)算是困難的因?yàn)椋毫炼鹊墓绞?R+4.5907G+0.0601B(R/G/B:三色值)很難通過(guò)RGB的值來(lái)直觀的判斷顏色相似與不同.第2章:色度學(xué)基礎(chǔ)單色光波長(zhǎng)(nm)色度值0.40.30.20.10-0.1-0.2300400500600700800r(λ)g(λ)b(λ)這里4.XYZ色彩系統(tǒng)(2/4)XYZ色彩系統(tǒng)然后,CIE重新制定了三原色：XYZ.X=2.7690R+1.7517G+1.1301B

Y=1.0000R+4.5907G+0.0601B

Z=0.0000R+0.0565G+5.5928B右邊的圖是畫(huà)在橫軸的上方的色彩匹配函數(shù)曲線.所有的負(fù)值都被去掉.僅僅保留正向的部分.這個(gè)函數(shù)曲線反映像眼中看出來(lái)的一定波長(zhǎng)的單色光的虛擬光XYZ的合成.被稱(chēng)為’XYZ’色彩匹配函數(shù)曲線.Y的成分通過(guò)RGB色彩系統(tǒng)的亮度相同的公式來(lái)計(jì)算.所以從Y的組成你能知道當(dāng)前的亮度.在相同的能量的環(huán)境中,對(duì)人來(lái)說(shuō)最亮的顏色是550nm.

.第2章:色度學(xué)基礎(chǔ)波長(zhǎng)(nm)色度值0.40.30.20.10-0.1-0.2300400500600700800r(λ)g(λ)b(λ)4.XYZ色彩系統(tǒng)(3/4)xy

色度圖-1如果把XYZ放入圖表,XYZ的三種參數(shù)成為一個(gè)3維的空間.因?yàn)橐粋€(gè)三維的空間在圖表中的表達(dá)是不方便的.CIE決定減少參數(shù)的數(shù)量.

接著，CIE建立了新的參數(shù)x,y和z.x=X/(X+Y+Z),y=Y/(X+Y+Z),z=Z/(X+Y+Z)x,y,z與每一個(gè)XYZ三色值保持一定的比例關(guān)系.

這些公式能夠建立xy的2維空間.

然而,這個(gè)圖表與下面的表示相同.1)X,Y,Z=(1,2,3)2)X,Y,Z=(10,20,30)相同比例的顏色是一樣的.這幅圖僅表示了色彩的色凋和濃度,除了亮度.這被稱(chēng)為xy色度圖.第2章:色度學(xué)基礎(chǔ)4.XYZ色彩體系(4/4)馬蹄形彎曲部分包括輪廓那部分是光譜中最亮的顏色.底部的直線區(qū)域是光譜中不存在的顏色稱(chēng)之為紫色分界線.當(dāng)然,通過(guò)測(cè)量物體的顏色,這個(gè)物體在某一溫度(熱輻射/黑體輻射)照耀下,你能夠在色度圖表上繪出溫度和顏色.這條曲線被稱(chēng)為黑體輻射彩色線.xy

色度圖-2第2章:色度學(xué)基礎(chǔ)綠黃橙紅紫青藍(lán)白Hiddenslide*In‘notes’,descriptioncontinuedfromthepreviouspageiswritten.5.CIEL*u*v*和

CIEL*a*b*(1/4)

XYZ色彩系統(tǒng)的問(wèn)題這個(gè)XYZ色彩系統(tǒng)，在這種方法下建立依然有一些問(wèn)題.-色差-色彩度有一些特征在色度圖上正好是相似的，人眼在綠色區(qū)域感覺(jué)更多地不同，超過(guò)了綠色區(qū)域的本身.這些個(gè)橢圓放置在人眼不能夠辨別的區(qū)域中，他們被稱(chēng)為MacAdam橢圓.理想中的是每一個(gè)橢圓是一個(gè)個(gè)有相同大小的園。即使亮度變?yōu)殡p倍，人眼還是不能感受到雙倍地光亮.在從暗處有一線光和從明處有二光線給與不同感覺(jué).人眼感覺(jué)到了光.但不能認(rèn)為在近處的XYZ空間的色彩就是相似的,在遠(yuǎn)處的色彩就是非常的不同.第2章:色度學(xué)基礎(chǔ)色彩度感覺(jué)亮度Hiddenslide*In‘notes’,descriptioncontinuedfromthepreviouspageiswritten.5.CIEL*u*v*和

CIEL*a*b*(2/4)統(tǒng)一的色彩空間匹配人類(lèi)顏色敏感度色品圖被稱(chēng)為統(tǒng)一色度圖.而相應(yīng)的函數(shù)曲線也反映了亮度的敏感度被稱(chēng)為亮度函數(shù)曲線。合并在3維空間中表示為統(tǒng)一色彩空間.CIE在1964年發(fā)布了CIE1964U*V*W*色彩空間.然而，他們發(fā)現(xiàn)這里面的一些問(wèn)題,所以在1976年再次發(fā)布了2個(gè)色彩空間。1)CIE1976L*u*v*色彩空間。2)CIE1976L*a*b*色彩空間。第2章:色度學(xué)基礎(chǔ)CIEL*u*v*統(tǒng)一色彩空間CIEL*a*b*統(tǒng)一色彩空間5.CIEL*u*v*和

CIEL*a*b*(3/4)CIEL*u*v*統(tǒng)一色彩空間CIEL*a*b*統(tǒng)一色菜空間CIEL*u*v* :MacAdam橢圓了所有的圈成一樣的大小.

已經(jīng)有直接色彩混合添加并出現(xiàn)于如電視業(yè)這樣的光處理業(yè).CIEL*a*b* :幾乎完成了統(tǒng)一的色凋線和統(tǒng)一濃度線，能夠在2個(gè)色彩中間以(ΔE)計(jì)算距離.

已經(jīng)作用于當(dāng)前的色彩管理。統(tǒng)一色彩空間：在

Luv

和

Lab之間的區(qū)別.第2章:色度學(xué)基礎(chǔ)理想的

MacAdam’s橢圓理想的統(tǒng)一色凋和濃度線5.CIEL*u*v*和

CIEL*a*b*(4/4)CIEL*a*b*統(tǒng)一色彩空間L :亮度

a :綠-紅軸

b :黃-藍(lán)軸

h度:

色調(diào)角度C :濃度這個(gè)空間是由L:亮度，a:綠-紅軸和b:黃-藍(lán)軸組成.中間點(diǎn)是非彩色的.它能夠用數(shù)值：色凋(像紅和藍(lán)一樣的顏色)和濃度(明亮度)來(lái)表示顏色，在CIEL*a*b*,色彩的不同能夠被計(jì)算在2個(gè)色點(diǎn)的(ΔE)之間的距離ΔE色差0.0-0.2一點(diǎn)0.2-1.0非常少1.0-3.0少3.0-6.0中等Morethan6.0大第2章:色度學(xué)基礎(chǔ)6.補(bǔ)充各種亮度

下面的表格大致總結(jié)了各種亮度.亮度單位定義備注光線束B(niǎo)eam(phi)流明(lm)Phi=Km*P(