第3章光源色度学课件

第三章

光源色度学第三章光源色度学1

§3-1光源的光谱功率分布（1）光谱功率分布：一种光源所发射的光谱往往不是单一的波长，而是由许多不同波长的混合辐射所组成。光源的光谱辐射按波长顺序和各波长功率分布称为光源的光谱功率分布。（2）绝对光谱功率分布曲线和相对光谱功率分布曲线：前者指以光谱辐射的各种波长光能量绝对值所作的曲线；后者指将光源辐射光谱的各种波长的能量进行相互比较，作归一化处理后使辐射功率仅在规定的范围内变化的光谱功率分布曲线。§3-1光源的光谱功率分布（3）连续光谱、线状光谱、混合光谱：由红到蓝各种色光在内的连续彩色光带称连续光谱；在整个光谱区域中某几个波长处发生狭窄的光谱称为线状光谱；在连续光谱中附上一些突出的线光谱称为混合光谱。（3）连续光谱、线状光谱、混合光谱：由红到蓝各种色光在内的连（4）绝对黑体和全辐射体：能够完全吸收入射在其上的辐射能并产生辐射的理想物体。（5）黑体的色度轨迹黑体的光谱功率分布是温度与波长的函数，如果已知黑体的绝对温度，其光谱功率分布可有普朗克辐射定律算出。由光谱功率分布可算出各种温度黑体相应的CIEl931色度坐标，这些坐标在CIEl931色度图上形成的弧形轨迹，称为黑体的色度轨迹。（4）绝对黑体和全辐射体：能够完全吸收入射在其上的辐射能并产第3章光源色度学ppt课件§3-1光源的色温和相关色温：光源的色温：某光源的色度与绝对黑体在某一温度下的色度一样，则这一黑体的温度称为该光源的色温。相关色温：对于色坐标不能准确地落在绝对黑体轨迹上的光源，用黑体轨迹上色度坐标与该光源最为相近的黑体的温度表示光源的色温，称为相关色温。

色温与相关色温主要描述光源发出的光色，并不表示光源的实际温度例如：色温高说明蓝绿光成分多，色温低说明黄红光成分多，§3-1光源的色温和相关色温：光源色温、相关色温的确定在CIEl931色度图上，黑体轨迹上各温度点不是按等距分布的；同时由于CIEl931色度图的空间是不均匀的，即在色度图上两处相同的距离不代表视觉上等量的颜色差别，所以就很难确定一个在黑体轨迹附近的光源的相关色温，因此，凯莱利用CIEl960UCS图，按视觉恰可分辨的最小颜色差别，把黑体轨迹划分为许多视觉分辨的单位，叫做麦勒德（mrd）。麦勒德与色温、相关色温的关系为：l麦勒德=（l/色温）×106光源色温、相关色温的确定在CIEl931色第3章光源色度学ppt课件落在黑体轨迹上的色坐标，可根据mrd的划分用内插法算出对应的色温。例如图中D65点在mrd150~155之间，对应的色温约为:T≈(1/153)×106=6535K在1960UCS色度图上，按mrd划分与黑体轨迹正交的直线称为等相关色温线，根据等相关色温线可以计算任意色坐标在黑体轨迹以外的光源的相关色温。Mc=M1+(M2-M1)d1/(d1+d2)或转换成1968国际温标：TC=1.4388TC48/1.4380落在黑体轨迹上的色坐标，可根据mrd的划分用内插法算出对应的2.8.2CIE标准照明体A、B、C、D为了给颜色的观察与测量建立统一的标准，CIE推荐了五种标准照明体A、B、C、D、E和三种标准光源A、B、C。1、CIE标准照明体标准照明体：指一定的光谱功率分布，这种标准的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2856K时所辐射出来的光，它的相对光谱功率分布可根据普朗克辐射定律计算：标准照明体A色度点正好落在CIEl931色度图的黑体轨迹上。2.8.2CIE标准照明体A、B、C、D为了给颜色的观1、CIE标准照明体标准照明体B：相当于相关色温4874K的直射阳光，光色相当于中午阳光，其色度点紧靠黑体轨迹由于不准确，现已废除。标准照明体C：相当于相关色温为6774K的平均阳光，光色近似阴天天空的日光，其色度点在黑体轨迹上方。

标准照明体D65：相当于色温约为6504K的日光，其色度点在黑体轨迹的上方。标准照明体D：代表标准照明体D65以外的其他日光。标准照明体E：（人为规定）可见光区内光谱辐射功率恒定的光-称等能光谱、或等能白光。（其光谱光度分布于视见函数相符）现在最常用的标准照明体是A和D查表可得常用标准照明体的光谱功率分布1、CIE标准照明体标准照明体B：相当于相关色温487B:Tcp=4874K;C:Tcp=6774KCIE标准照明体的光谱功率分布曲线B:Tcp=4874K;CIE标准照明体的光谱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的光源，CIE规定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的充气钨丝灯，以产生色温为2856K的辐射。标准光源B：在A光源前加一组特定的戴维斯-吉伯逊液体滤光器，以产生相关色温4874K的辐射。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6774K的辐射。

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、蒸馏水等不同的分量配合而成。2、

CIE标准光源标准光源：指用来实现标准照明体光谱功3、标准照明体D（重组日光）的确定和模拟（1）典型日光色度轨迹

为了统一时相与空相引起的日光变化，CIE规定的标准照明体D也叫做典型日光或重组日光．它是由在CIEl931色度图上的一条位于普朗克(黑体)轨迹上方的典型日光色度轨迹来代表的。这条轨迹是根据CIEl931色度图上许多实测的日光色度点的分布定出的，它包括4000～40000K典型日光的色度点。典型日光轨迹也就是标准照明体D的轨迹。典型日光色度轨迹是根据实验材料定出的。3、标准照明体D（重组日光）的确定和模拟（1）典型日典型日光色度的色度坐标CIE规定典型日光(D)的色度坐标满足以下关系：

yD=-3.000xD2+2.870xD–0.275式中xD的有效范围为0.2500～0.380。在相关色温T已知情况下，可通过下式计算典型日光色度坐标xD：(4000K≤TC≤7000K)

(7000K≤TC≤25000K)

典型日光色度的色度坐标CIE规定典型日光(D)的色度坐标满足（2）典型日光相对光谱功率分布的计算贾德、麦克亚当和威泽斯基对上述康狄特等人测量的622例光谱分析进行了统计学的特征矢量分析，得出一组公式，用以计算一定相关色温的典型日光的相对光谱功率分布。也就是说，用数理统计手段重新组合出该相关色温的典型日光光谱功率分布。这就是“重组日光”的含意。分析结论：日光光谱分布由平均曲线So+偏离平均曲线的特征矢量S1和S2（2）典型日光相对光谱功率分布的计算贾德、麦克亚当日光光谱分布的平均曲线So及

第1、第2特征矢量曲线S1、S2

日光光谱分布的平均曲线So及

第1、第2特征矢量曲线S1、典型日光的相对功率分布的公式：

S()=So()+M1S1()+M2S2()

式中S()为某一相关色温典型日光波长的相对光谱功率。在已知典型日光的色度坐标情况下，M1和M2可用下式求得：典型日光的相对功率分布的公式：S()（3）标准照明体D的模拟目前，CIE还没有正式推荐人工光源来实现标准照明体D，这主要是因为日光具有独特的锯齿形光谱功率分布，而人工光源不具有这种光谱功率分布。在色度学的实际应用中，不一定要求对日光光谱功率分布做出完善的模拟。人工光源与标准照明体光谱功率分布具有一定程度的偏离应该是允许的。为了评价模拟日光的光谱功率分布与标准照明体D55、D65、D75其中之一的符合程度，CIE推荐了用于色度学目的的评价方法。（3）标准照明体D的模拟目前，CIE还没有正式推第四章颜色评价4.1显色性评价4.1.1光源显色性我们认为在白炽灯和日光光源下看到的颜色是物体的“真实”颜色。人们在光源下所看到的物体颜色与在白炽灯和日光下所看到的颜色是不同的。

例如，在日光下观察一块花布，再把它拿到高压汞灯下观察，就会发现，某些颜色已变了色，如粉色变成了紫色，蓝色变成了蓝紫色。因此，我们说，在高压汞灯下，物体失去了“真实”颜色，或颜色有所失真。第四章颜色评价4.1显色性评价4.1.1光源显色性按CIE的规定，我们把普朗克辐射体作为低色温光源的参照标准，把标准照明体D作为高色温光源的参照标准，用以衡量在其它各种光源照明下的颜色效果。光源的显色性：指与参照标准下相比较，一个光源对物体颜色外貌所产生的效果。光源的光谱功率分布决定了光源的显色性。日光、白炽灯都是连续光谱，具有与白炽灯和日光相似的连续光谱的光源均有较好的显色性。4.1.1光源显色性按CIE的规定，我们三基色荧光灯研究发现，用光谱430nm(蓝)，540nm(绿)，610nm(红)的辐射以适当的比例混合所产生的白光，与连续光谱的日光或白炽灯具有同样优良的显色性。三基色荧光灯就是根据上述原理研制的光源，它不仅显色性好，而且光效高，是一种新型节能灯。实验发现：在不连续光谱的光源中，含有500nm和580nm波长附近的光谱对颜色显现有不利影响，一些颜色会失真，称为干扰波长。另外，在消除450nm，540nm，616nm波长功率时，显色性明显下降。三基色荧光灯研究发现，用光谱430nm(蓝)，5三基色荧光灯光谱功率分布三基色荧光灯光谱功率分布4.1.2CIE光源显色指数计算方法CIE规定14块测验用的标准颜色样品，CIE规定用普朗克辐射体或标准照明体D作为参照光源，并将其显色指数定为100；CIE规定以这些样品在参照光源下和另一色温为3000K标准荧光灯下的颜色色差△E为尺度，约定标准荧光灯的显色指数为50。CIE根据在参照光源下和待测光源下颜色样品的色差，导出计算光源显色指数的公式。光源对某一颜色样品的显色指数称为特殊显色指数Ri

，光源对特定8个颜色样品的平均显色指数称为一般显色指数Ra。4.1.2CIE光源显色指数计算方法C1、参照照明体待测光源的相关色温低于5000K时，参照照明体应是普朗克辐射体的光谱功率分布，

高于5000K时应是不同时相日光的光谱功率分布(标准照明体D)。待测光源(色度坐标uk，vk)与参照照明体(色度坐标ur，vr)之间的色度差为△C=[(uk-ur)2+(vk-vr)2]1/2­所选用的参照照明体应与待测光源的色度相同或接近相同，它们的色度差△C应小于5.4×10-3。1、参照照明体待测光源的相关色温低于2、颜色样品计算光源显色指数用的14块孟塞尔颜色样品号数孟塞尔标号日光下的颜色17.5R6／4淡灰红色25Y6／4暗灰黄色35GY6／8饱和黄绿色42.5G6／6中等黄绿色510BG6／4淡蓝绿色65PB6／8淡蓝色72.5P6／8淡紫蓝色2、颜色样品计算光源显色指数用的14块孟塞尔颜色样品2、颜色样品计算光源显色指数用的14块孟塞尔颜色样品号数孟塞尔标号日光下的颜色810P6／8淡红紫色94.5R4／13饱和红色105Y8／10饱和黄色114.5G5／8饱和绿色123PB3／11饱和蓝色135YR8／4人的肤色145GY4／4树叶2、颜色样品计算光源显色指数用的14块孟塞尔颜色样品1号：淡灰红色1号：淡灰红色2号：暗灰黄色2号：暗灰黄色3号：饱和黄绿色3号：饱和黄绿色4号：中等黄绿色4号：中等黄绿色5号：淡蓝绿色5号：淡蓝绿色6号：淡蓝色6号：淡蓝色7号：淡紫蓝色7号：淡紫蓝色8号：淡红紫色8号：淡红紫色9号：饱和红色9号：饱和红色10号：饱和黄色10号：饱和黄色11号：饱和绿色11号：饱和绿色12号：饱和蓝色12号：饱和蓝色13号：人的肤色13号：人的肤色14号：树叶14号：树叶3、待测光源及颜色样品色度坐标的计算

通过对待测光源的光谱辐射测量，计算待测光源的xk、yk和uk、vk色度坐标。然后算出在待测光源下14块样品的xk,I、yk,I和uk,I、vk,I色度坐标。对色度坐标应给出小数点后四位数。4、适应性色位移的考虑由于待测光源k和所选用的参照照明体r的色度不完全相同，而使视觉在不同照明下受到颜色适应的影响。为了处理两种照明下的色适应，必须将待测光源的色度坐标uk，vk调整为参照照明体的色度坐标ur、vr，即uk’=ur，vk’=vr，这时各颜色样品i的色度坐标uk,i，vk,i也要作相应的调整，成为uk,i’、vk,i’。这种色度坐标的调整叫做适应性色位移。3、待测光源及颜色样品色度坐标的计算通过对待适应性色位移用以下系数关系式进行转换：式中各c、d由下式计算：

c=（4–u–10v）/v，d=（1.708v+0.404–1.481u）/v上两式中下标“r”代表参照照明体；“k”代表待测光源；“k,i”代表待测光源照明下第i种标准样品。在计算显色指数时，就用调整后的色度坐标计算。适应性色位移用以下系数关系式进行转换：式中各c、d由下式计算5、颜色样品的总色位移CIE规定用CIEl964色差公式计算在待测光源k和参照照明体r照明下同一颜色样品i的色差。CIEl964颜色空间坐标：式中uk’=ur，vk’=vr。5、颜色样品的总色位移CIE规定用CIEl9646、显色指数的计算特殊显色指数：Ri=100-4.6△Ei一般显色指数：Ra=(Ri)/8(i=1,2,…8)由于一般显色指数Ra是8个颜色样品Ri的平均值，所以即使两个光源有完全相同的Ra，两光源下同一颜色样品的Ri之间也可能有较大差别。只有当两个光源的Ra都接近100时，两光源下颜色样品的Ri差别才可能很小。6、显色指数的计算特殊显色指数：Ri=100-4.6

CIE光源显色指数是基于颜色样品的色差矢量长度的比较，即基于样品的色位移量的比较。应承认色位移的方向也是重要的，但CIE显色指数不包括色位移方向的度量。

基于上述原因，即使两个具有相同Ri的光源，如颜色样品i的色位移方向不同，这一样品的颜色在视觉上也不会相同。同理，在两个具有相同Ra的灯下观察颜色，也不保证它们有同样的颜色视觉效果。因此，在要求精确辨别颜色的实践中应该注意到，虽然不同的光源可能具有相同的特殊显色指数或一般显色指数，但这并不表明各种灯之间可以互相代替使用。CIE光源显色指数是基于颜色样品的色差矢量长度的CIE第13号颜色样品是欧美妇女的面部皮肤色，人眼对肤色特别敏感，稍有失真便能察觉出来，而使人物的形象受到歪曲。我们应在显色指数的计算中补充中国人的面部肤色样品。7、常用光源的一般显色指数

光源显色性的质量分类Ra100～7575～5050以下质量分类优一般劣CIE第13号颜色样品是欧美妇女的面部皮肤色常用光源的相关色温和一般显色指数光源名称CIE色度坐标TC(K)Raxyuv白炽灯0.4470.4080.2550.350290995～100碘钨灯0.4580.4110.2610.351270095～100溴钨灯0.4090.3940.2370.342340095～100荧光灯0.3100.3390.1920.315660070～80外镇高压汞灯0.3340.4120.1840.340550030～40内镇高压汞灯0.3780.4340.2030.349440030～40镝灯0.3690.3670.2220.330430085～95高压钠灯0.5160.3890.3110.352190020～25常用光源的相关色温和一般显色指数光源名称CIE色度坐标TC4.2同色异谱评价4.2.1颜色的同色异谱概念同色同谱色：两个物体具有完全相同的光谱分布曲线。同色异谱色：对于特定标准观察者和特定照明体，具有不同光谱分布而有相同三刺激值的颜色。一对同色异谱颜色应满足以下条件：4.2同色异谱评价4.2.1颜色的同色异谱概念一对同色异1、改变观察者

CIEl964补充标准观察者CIEl931标准观察者1、改变观察者CIEl964补充CIEl9312、改变照明体两种光源下均同色的异谱样品的光谱反射率因数曲线2、改变照明体两种光源下均同色的异谱样品的光谱反射率因数曲线4.2.2颜色的同色异谱程度的评价定性描述：如果样品间的光谱反射率因数曲线形状很不同、交叉点很少，那么同色异谱的程度就高；相反，样品间的光谱反射率因数曲线形状相似，或交叉点很多，就表明同色异谱程度低。1、CIE“照明体同色异谱指数”对于特定参照照明体和观察者具有相同的三刺激值的两个同色异谱样品，用具有不同相对光谱功率分布的测试照明体所造成的两样品间的色差(E)作为照明体同色异谱指数Mi。CIE推荐：参照照明体：CIE标准照明体D65

测试照明体：A、F1、F2、F34.2.2颜色的同色异谱程度的评价定性描述：如果样品间的光第3章光源色度学ppt课件第3章光源色度学ppt课件第3章光源色度学ppt课件举例：三种颜色样品，其光谱反射率因数曲线分别为(0)()、(1)()、(2)()，它们对于CIE标准照明体D65和CIE1931标准观察者是同色异谱刺激，有相同的三刺激值。

举例：三种颜色样品，其光谱反射率因数曲线分别为(0)(三种同色异谱样品的色差计算

样品

D65AF1F2F30xo0.46910.56800.55770.51840.4691yo0.36430.38470.38760.38700.3677Yo33.0040.2539.7236.8533.081x10.46910.56830.56290.52310.4741y10.36430.38100.38470.38560.3699Y133.0040.2339.3636.5532.762x20.46910.55920.54540.51350.4685y20.36430.39410.39890.39260.3675Y233.0040.3640.3337.8833.28

EO,10.02.74.73.30.2EO,20.011.213.85.12.1三种同色异谱样品的色差计算样品

D65AF1F2F30xo2、观察者同色异谱指数

照明体同色异谱指数

(0，1)(0，2)MA2.711.2MF14.713.8MF23.35.1MF30.22.1同色异谱D65观察者同色异谱指数

M2M101,00.91.12,01.41.92、观察者同色异谱指数

照明体同色异谱指数

(0，1)(0CIE推荐的模拟日光的色度学评价方法紫外光的同色异谱指数：3对荧光样品在标准照明体D下，每对也是匹配的。但在模拟日光照明下，一般也就不匹配。它们的色差平均值就定义为紫外光的同色异谱指数，它表明模拟标准照明体D紫外区域的程度。按照同色异谱指数的大小，CIE把它分为5个等级。表中色差E(CIELAB)指色差采用1976CIELAB色差公式,色差E(CIELUV)指色差公式采用1976CIELUV色差公式。CIE推荐的模拟日光的色度学评价方法紫外光的同色异谱指数：CIE模拟日光的等级评价E(CIELAB)E(CIELUV)等级<0.25<0.32A0.25～0.50.32～0.65B0.5～1.00.65～1.3C1.0～2.01.3～2.6D>2.0>2.6ECIE模拟日光的等级评价E(CIELAB)E(CI等级评价的表示可见光同色异谱指数的等级由第一字母来表示，紫外光的等级由第二字母来表示。例如：一个模拟D65光源在CIELAB匀色空间的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D65光源具有BC级。目前认为具有BC（CIELAB）等级以上模拟日光可用于大多数实际场合。我国《目测评定纺织品色牢度用标准光源条件》中采用的模拟D65光源的一级标准为BC（CIELAB）级，二级标准为CD（CIELAB）级。等级评价的表示可见光同色异谱指数的等级由第一字母模拟D65的人工光源的种类现在正在研制三种模拟D65的人工光源：

带滤光器的高压氙弧灯：带滤光器的高压氙弧灯提供了最好的模拟，国际上最好能达到AA级；

带滤光器的白炽灯和荧光灯：带滤光器的白炽灯只在紫外区的模拟尚不理想，最好达到AD级；荧光灯的模拟过去一直较差，只达到CD级。

Daylight荧光灯：随着稀土荧光粉的发展，荧光灯的模拟可达到BB级。模拟D65的人工光源的种类现在正在研制三种模拟D65的人因其极大部分辐射为红外线，故光效最低。由于灯丝的蒸发很快，所以寿命也较短。白炽灯的色温约为2400~2900K。（3）种类白炽灯的种类很多，有普通型

磨砂型、

漫射型、反射型、装饰型、局部照明灯泡、水下灯泡等。因其极大部分辐射为红外线，故光效最低。第3章光源色度学ppt课件（三）几种常用的照明电光源1、白炽灯（1）原理白炽灯是最早出现的光源。即所谓第一代光源，它是将灯丝加热到白炽的程度，利用热辐射发出可见光。（2）特点白炽灯具有显色性好，结构简单，使用灵活，能瞬时点燃，无频闪现象，可调光，可在任意位置点燃，价格便宜等特点。（三）几种常用的照明电光源第3章光源色度学ppt课件第3章光源色度学ppt课件2、卤钨灯（1）原理白炽灯的钨丝在热辐射过程中蒸发并附着在灯泡内壁，使灯泡射出伪光通愈来愈低。为了减缓这种进程，通常在灯泡内充以惰性气体以抑制钨丝的蒸发。

2、卤钨灯如果在玻壳内所充填的惰性气体另加入微量的卤素物质，利用卤钨的再生循环作用，被蒸发的钨与卤素结合成卤化钨，因灯管内壁具有很高的温度而不能附着其上，通过扩散或对流到高温的灯丝附近又被分解为卤素和钨，其中钨吸附在灯丝表面，卤素又和蒸发出来的钨反应，防止管壁发黑。灯管所充的卤素为碘或溴。溴比磺的化学性活泼，所以清洁管壁的效果更好。溴乃无色透明，故溴钨灯较碘钨灯的光效高，色温也有所提高。如果在玻壳内所充填的惰性气体另加入第3章光源色度学ppt课件第3章光源色度学ppt课件第3章光源色度学ppt课件（2）特点它与白炽灯比较，光效提高30％，寿命增长50%。卤钨灯具有体积小、功率大、能够瞬时点燃、可调光、无频闪效应、显色性好和光通维持性好等特点。这种灯多用于较大空间、要求高照度的场所，其色温特别适用于电视转播摄象照明。（2）特点3、荧光灯（1）原理荧光灯是所谓第二代光源，它是一种低压汞蒸气放电灯。电感式镇流器：3、荧光灯第3章光源色度学ppt课件（2）特点荧光灯具有表面亮度低，表面温度低，光效高，寿命长，显色性较好，光通分布均匀等特点。它被广泛用于进行精细工作、照度要求高或进行长时间紧张视力工作的场所。荧光灯的额定寿命，是指每开关一次燃点3小时而言。开关频繁时，使灯丝所涂发射物质很快耗尽，缩短了灯管的使用寿命，因此它不适宜用于开关频繁的场所。

（2）特点（3）种类：按其荧光粉的不同可分为：日光色（6500K），与微阴的天空光相似；白色（4500K）与日出两小时后的太阳直射光相似；暖白色（3000K），与白炽灯光接近。按外形不同可分为直管形、环形和U形按灯丝工作方式分为热阴极式及冷阴极式按用途分为普通照明及装饰用的彩色荧光灯管以及小功率高光效的节能型灯管等。（3）种类：第3章光源色度学ppt课件第3章光源色度学ppt课件第3章光源色度学ppt课件4、高压汞灯（1）原理4、高压汞灯第3章光源色度学ppt课件第3章光源色度学ppt课件2.9CIE标准照明和观测条件0／4545／02.9CIE标准照明和观测条件0／452.9CIE标准照明和观测条件0／dd／02.9CIE标准照明和观测条件0／d测色仪实际采用的照明和观察几何条件

（物体反射）测色仪实际采用的照明和观察几何条件

（物体反射）测色仪实际采用的照明和观察几何条件

（物体透射）测色仪实际采用的照明和观察几何条件

（物体透射）2.10CIE色度计算方法2.10.1三刺激值的计算CIE1931标准色度系统CIE1964标准色度系统

x=X/(X+Y+Z)x10=X10/(X10+Y10+Z10)y=Y/(X+Y+Z)y10=Y10/(X10+Y10+Z10)如果()代表光谱辐亮度密度，在CIE1931-XYZ中Y值为亮度，其中k=Km=683(lm/W)，=V()。积分范围为360nm至830nm。2.10CIE色度计算方法2.10.1三刺激值的计算2.10.1三刺激值的计算对于物体色：CIE1964标准色度系统在大多数实际应用时，波长范围为380nm至780nm，波长间隔为5nm，甚至10nm。在计算物体色三刺激值时，应尽量采用CIE标准照明体，通常建议使用CIE标准照明体D65。2.10.1三刺激值的计算对于物体色：CIE1964标参考白N

色刺激C:主波长

=D处的波长;饱和度(兴奋纯度):

pe=NC/ND.色刺激C’:补色波长

=D’处的波长;饱和度(兴奋纯度):pe’

=NC’/ND.2.10.2颜色三属性的计算

1、色相的计算2、饱和度的计算参考白N2.10.2颜色三属性的计算

1、色相的计算C1:m1亮度单位色坐标x1,y1C2:m2亮度单位色坐标x2,y2C3:色光C1和C2相加1亮度单位

=1/LY2.10.2颜色三属性的计算

4、色光相加(计算法)C1:m1亮度单位2.10.2颜色三属性的计算

X=Yx1/y1,Y=Yy1/y1,Z=Yz1/y1Y1=m1/LY

,Y2=m2/LY

C1:X1=m1x1/LYy1,Y1=m1y1/LYy1,

Z1=m1z1/LYy1C2:X2=m2x2/LYy2,Y2=m2y2/LYy2,

Z2=m2z2/LYy2C3:X3=m1x1/LYy1+m2x2/LYy2Y3=m1y1/LYy1+m2y2/LYy2

Z3=m1z1/LYy1+m2z2/LYy2

x+y+z=1,X+Y+Z=m1/LYy1+m2/LYy2,因此:

x=(m1x1/y1+m2x2/y2)/(m1/y1+m2/y2)y=(m1y1/y1+m2y2/y2)/(m1/y1+m2/y2)X=Yx1/y14、色光相加(作图法)P为色光l，Q为色光2，M为P+Q的混合色。为了求得这一点，可在P点作一条与PQ垂直的直线，其长度与Q色的量成正比；另在Q点上也作一条与PQ垂直的直线，长度与P色的量成正比，然后连接这两条垂直线末端的线，与PQ线的交叉点就是所求混合色的点。从而即可求出混合色的三属性，Y值等于Y1+Y2。4、色光相加(作图法)P为色光l，Q为色光2，M2.10.3光源色温、相关色温的确定在CIEl931色度图上，黑体轨迹上各温度点不是按等距分布的；同时由于CIEl931色度图的空间是不均匀的，即在色度图上两处相同的距离不代表视觉上等量的颜色差别，所以就很难确定一个在黑体轨迹附近的光源的相关色温，因此，凯莱利用CIEl960UCS图，按视觉恰可分辨的最小颜色差别，把黑体轨迹划分为许多视觉分辨的单位，叫做麦勒德（rd）。麦勒德与色温、相关色温的关系为：l麦勒德=l/色温×1062.10.3光源色温、相关色温的确定在CI第3章光源色度学ppt课件光源的相关色温近似值计算：TC=1.4388TC48/1.4380光源的相关色温近似值计算：TC=1.4388TC42.11CIE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的差别感受性2.11CIE均匀颜色空间和色差公式2.11.1均匀颜色人眼对颜色的恰可分辨范围人眼对颜色的恰可分辨范围麦克亚当的颜色椭圆形宽容量范围麦克亚当的颜色椭圆形宽容量范围CIEl960均匀色度空间（CIEl960UCS）

u=4X/(X+15Y+3Z)=4x/(-2x+12y+3)v=6Y/(X+15Y+3Z)=6y/(-2x+12y+3)CIEl960均匀色度空间（CIEl960UCS）u第3章光源色度学ppt课件CIEl964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的空间位置：

W*=25Y1/3–17U*=13W*(u-uo)V*=13W*(v-vo)

式中：u和v是颜色样品的色度坐标，uo和vo则是所采用光源的色度坐标。CIEl964均匀颜色空间用明度指数W*CIEl976L*u*v*均匀颜色空间(

CIELUV)L*=116(Y/Yo)1/3-16(Y/Yo>0.008856)L*=903.3(Y/Yn)

(Y/Yn<0.008856)u*=13L*(u’–uo’)v*=13L*(v’–vo’)

式中X、Y、Z为颜色样品的三刺激值；u’=u、v’=1.5v为颜色样品的色度坐标；Xo、Yo、Zo为CIE标准照明体照射在完全漫反射体上，然后反射到人眼中的三刺激值，即Yo=100；uo’、vo’为照明体的色度坐标。CIEl976L*u*v*均匀颜色空间(CIELUVTheCIE1976UCS色度图(u’,v’图)u’=4x/(-2x+12y+3),v’=9x/(-2x+12y+3)TheCIE1976UCS色度图(u’,v’CIE1976u,v色调角huv

、饱和度suv

、彩度C*uv

tghuv=(v’-v’n)/(u’-u’n)=tg(v*/u*)suv

=13[(u’-u’n)2+(v’-v’n)2]1/2C*uv=[(u*)2+(v*)2]1/2=L*suvCIE1976u,v色调角huv、饱和度suv、第3章光源色度学ppt课件第3章光源色度学ppt课件THECIELUV色空间THECIELUV色空间THECIELUV色空间THECIELUV色空间THECIELUV色空间THECIELUV色空间THECIELUV色空间THECIELUV色空间CIEl976L*a*b*均匀颜色空间(

CIELAB)L*=116(Y/Yn)1/3-16

(

Y/Yn>0.008856)L*=903.3(Y/Yn)

(

Y/Yn<0.008856)a*=500[f(X/Xn)

-f(Y/Yn)

]b*=200[f(Y/Yn)

-f(Z/Zn)

]其中f(x)=x1/3-16/116(x>0.008856)f(x)=7.87x

-16/116(x<0.008856)CIE1976a,b色调角hab、彩度C*abtghab=b*/a*C*ab=(a*2+b*2)1/2CIEl976L*a*b*均匀颜色空间(CIELA第3章光源色度学ppt课件THECIELAB色空间THECIELAB色空间THECIELAB色空间THECIELAB色空间2.11.2色差公式1、CIELUV色差公式总色差：Euv=[(L*)2+(u*)2+(v*)2]12

=[(L*)2+(H*uv)2+(C*uv)2]½色差单位为CIELUV色调差：H*uv=[(Euv)2-(L*)2-(C*uv)2]122、CIELAB色差公式总色差：Eab=[(L*)2+(a*)2+(b*)2]12=[(L*)2+(H*ab)2+(C*ab)2]1/2色调差：H*ab=[(Eab)2-(L*)2-(C*ab)2]12色差单位为CIELAB2.11.2色差公式1、CIELUV色差公式CIE1994色差公式（CIE94）式中SL=1，SC=1+0.045C*ab，SH=1+0.015C*ab，C*ab=。在参照条件下，kL=kC=kH=1，否则要根据工业色差评估的实际条件来确定其取值。例如，对于纺织工业，取kL=2，kC=kH=1。CIE1994色差公式（CIE94）式中SL=1，CIEDE2000a.总色差ΔV=kE-1ΔEoo式中V是被知觉的色差，Eoo是CIEDE2000总色差，kE-1称为总色差视觉敏感度(对于一般的工业色差评估，可以直接用总色差Eoo表示被知觉的色差)；L’、C’、H’分别为明度差、彩度差、色调差；kL，kC、kH称为参数因子，是与实验条件有关的校正系数；SL、SC、SH称为权重函数，用来校正颜色空间均匀性；RT称为旋转函数，用来校正蓝色区域色分辨椭圆主轴方向的偏转。CIEDE2000式中V是被知觉的色差，Eoo是CIEb.明度差、彩度差、色调差ΔL’=Lb’-Ls’ΔC’=Cb’-Cs’ΔH’=2(Cb’Cs’)0.5sin(Δh’/2)其中Δh’=hb’-hs’;L’=L*,a’=a*(1+G)b’=b*C’=(a’2+b’2)0.5h’=tan-1(b’/a’)Δh’=-90ohb’=300ohs’=30oΔh’≠270o注意:b.明度差、彩度差、色调差Δh’=-90ohb’=300ohc.权重函数其中,,表示它们的算术平均值。h’=345ohb’=300ohs’=30oh’≠165o注意:c.权重函数其中,,表d.旋转函数

d.旋转函数e.CIEDE2000规定的一组参照条件照明光源：模拟D65相对光谱功率分布的光源

照度：10001x

观察者：具有正常色觉

背景：具有中等明度(L*=50)的均匀灰色观察模式：物体色色样大小；大于4o视场色样间隔：一对色样的两个样品边缘直接接触，使色样对的间距最小色样的色差幅度：0至5个CIELAB色差单位色样表面结构：颜色均匀单一，无可见的花纹或不均匀性e.CIEDE2000规定的一组参照条件照明光源：模e.CIEDE2000规定的一组参照条件若色差评估的实验条件符合上述参照条件，参数因子kL=kC=kH=1，否则要根据工业色差评估的实际条件来确定其取值。例如，对于纺织工业，取kL=2，kC=kH=1。当采用不等于1的参数因子，必须在括号内申明三个参数因子的取值。例如，用于纺织工业的CIEDE2000(2：1：1)，总色差为Eoo(2：1：1)，或者用文件来说明。e.CIEDE2000规定的一组参照条件若CMC(

l:c)formulainCIELABspaceE

=[(L*/l

SL)2+(C*/cSC)2+(H*/SH)2]1/2whereSL=0.040975L*/(1+0.01765L*)forL*>16SL=0.511forL*<16SC=00638C*/(1+0.0131C*)+0.638SH=(fT+1-f)SC,wheref={(C*)4/[(C*)4+1900]}1/2andT=0.36+|0.4cos(hab+35o)|unlesshabisbetween164oand345owhenT=0.56+|0.2cos(hab+168o)|CMCcolordifferenceformulaCMC(l:c)formulainCIELAB2.11.3波长间隔对色度测量的影响对于波长测量间隔大于5nm的情况，由于三刺激值的误差较大，一般不能作为三刺激值的绝对测量，但可作为相对测量，即试样间的色差测量。一般认为，作为色差测量，波长测量间隔可取20nm，其精度可达0.1，这对于很多颜色检测来说已能满足要求了。事实上，这个结论只是对于具有相似反射率分布的样品来说是正确的，而对于反射率分布相差较大的同色异谱样品来说，该结论则可能存在问题。这是因为对于相似反射率的样品，由于求和近似引入的误差基本相同，两者之差使误差相互抵消，因此能保证较高的色差精度。而对于反射率分布差异较大的样品，它们的误差可能相差很大，两者之差就不能抵消，有时反而加大，这样色差的误差就可能远远超过0.1。2.11.3波长间隔对色度测量的影响对于波长测（1）波长测量间隔的影响

试样123456Em(10)0.050.050.070.060.030.05Em(20)0.530.450.390.540.460.62Em(40)1.41.01.52.61.82.1试样789101112Em(10)0.050.030.050.040.040.03Em(20)0.330.540.490.570.540.35Em(