ch2 色彩的描述-2.3.1.ppt

1、1，2.3 cie表色系统、色度学、CIE国际照明委员会(internationalcommissionillumination ) http:/www.CIE.at /，2、色度学、色度学是研究人的色视觉感知规律、色测量理论和技术的科学，它发展成了本世纪，物理色度学与物理光学等学科的基础不同，物理光学可以视为客观的科学，与人无关。 色度学是一门主观科学，基于人类的平均感觉，属于工效学范畴。 色度学是正确研究人眼对颜色感觉规律的科学。 在光强度测量中，物理光学是通过称为光辐射能量的客观单位来测量的，而色度学是通过色光对人眼的刺激强度(光束)来测量的。 放射能大的波长长的红色光对人来说没有放射能

2、小的黄色光，黄色光的强度被认为比红色光大。 3、人人的视觉感知情不是完全相同的。 正常的视觉感知组之间也有一定的差异。 目前在色度学上被国际引用的数据是从许多正常的视觉感知组观测到的数据得到的平均结果。 技术应用理论具有一盏茶的代表性和可靠的精准性。 外界的光刺激(即颜色的物理量)和视觉感知感知量的关系、表现颜色的空间、均匀的色彩系统以及色差的计算、颜色模型等。 色度学研究的内容：4，色度学的发展已经经历了三个阶段：色彩匹配阶段的色差阶段的色貌阶段，P6061， 5、5 CIE 1931RGB系统CIE 1931 XYZ系统CIE Yxy表色方法CIE 1964系统CIE标准照明体和标准光源C

3、IE色度计算方法CIE均清一色空间和色差同色光谱颜色形态模型、基本概念、2.3 CIE表色系统的主要内容、6、CIE，主要研究照明的术语、光度学和色度学的国际学术研究设置在巴黎。 从1924年前开始从事标准色度学系统的研究，1931年灯光(W.D.Wright )在1928-1929年和吉尔达(J. Guild )在1931年研究三原色的角度观察效果，平均规定了CIE 1931标准色度观察光谱的三刺激值， 制作马蹄形曲线的色品图的被称为“1931 CIE-RGB系统色品图”，被推荐为1931 CIE-XYZ系统，作为国际通用色度学系统被称为“CIE标准色度学系统”，所作成的图被称为“CIE 1

4、931色品图”。 将7、7、1964年stiles、beach和speranskaka于1959年发表的研究结果相结合，制定CIE1964补充色度学系统和相应的色品图，在世界各国广泛使用1964年提出了“均匀色彩系统”的三度空间概念，经一九七九年修订后正式采用。 因此，CIE还提出了称为“CIE标准光源”的特定参考光源。8，8，2.3.1颜色匹配，主要内容：颜色匹配实验的颜色匹配方程、9，1 .颜色匹配实验、葛拉斯曼混合定律，视觉感知上相同的颜色可以相互替换。三刺激值：配合某种特定颜色所需的红、绿、蓝三原色的数量。 颜色匹配：将两种颜色在视觉感知上调整为相同或相等的方法。 10、优点：明确说明

5、了颜色混合和匹配的基本原理。 (1)利用色度盘，缺点：难以定量，示范用。色彩匹配方法：色轮的色光，11，色彩匹配，(2)用色光准确匹配的方法：12，第一节的色彩方程式，2 .色彩匹配方程式，C R (R) G (G) B (B )。 其中，c是匹配的颜色(r )、(g )、(b )是红、绿、蓝的三原色r、g、b是三原色的数量，即，在视觉感知上，(1)颜色匹配方程式、13、颜色方程式、c b (b ) r (r ) g (g ) c r (g )-b 匹配的颜色的色相饱和度大的情况下：14，具体是在380780nm的波长范围内，各波长的放射能相等的情况称为等能量分光色，由此构成的白色光称为等能量

6、白色光。 等能白光的三刺激值相等，均为1个单位。等能量分光色、(2)光谱三刺激值、15、适合波长的等能量分光色c ()的色方程式定义为：适合等能量分光色的三原色数，并表示为： 也称为颜色匹配函数(Color Matching Functions，CMF )，光谱三刺激值、16、2.3.2cie标准色度系统、CIE 1931标准色度系统基于现有理论，并按照CIE制定的标准使用视觉感知颜色匹配实验来建立17，1.CIE 1931 RGB颜色系统和物体的颜色取决于物理刺激和人眼的特性。 颜色的测量和标定应符合人眼的观察结果。 不同观察者的视觉感知特性并不完全相同，而是需要基于许多观察者的颜色视觉感知

7、实验，确定诸如匹配等光谱颜色所需的三原色数据，代表人眼的平均颜色视觉感知特性，并且用于计算和定位颜色。 18、CIE 1931 RGB颜色系统从光和行会分别进行实验的结果中，取其光谱三刺激值的平均值，作为该系列的光谱三刺激值。 1928年1929年，灯光(W. D. Wright )以红色(650nm )、绿色(530nm )、蓝色(460nm )为三原色，10名观察者在2o视野条件下进行了颜色匹配实验。 P65图2.18，(1) CIE 1931 RGB系统标准色度观察者，19，吉尔达(J. Guild )采用红色(630nm )、绿色(542nm )、蓝色(460nm )作为三原色，7位观

8、察者进行了颜色匹配实验。 实验结果如图2.19所示。 根据图2.19吉尔德实验的匹配结果，20，两人的实验结果，将三原色的光变换为700nm，546.1nm，435.8nm，将三原色的单位调整为相同的数量，与此相应形成白色光的条件一致。21、因此1931年CIE采用他们俩的实验结果的平均值，确定了匹配等分光色的r、g、b光谱的三刺激值，分别表示。 具体数据在P65表2.2中24列。 该组函数被称为“CIE 1931 RGB系统标准色度观测者光谱三刺激值”，简称为“CIE 1931 RGB系统标准色度观测者”。 该系统称为CIE 1931 RGB系统。 图2.20示出了CIE 1931 RGB系

9、统标准观看者光谱三刺激值的格拉夫，其中，三刺激值绘制在垂直轴上，并且波长绘制在水平轴上。 22、该实验方法和实验结果是现代CIE标准色度学系统的定量基础，也是工业色彩标定、测量和计算的原始依据。 CIE 1931 RGB系统标准观察者光谱的三刺激值的格拉夫、23、(2)三原色的单位量、CIE规定红、绿、蓝三原色的波长分别是700nm、546.1nm、435.8nm，在颜色匹配实验中， 在该三原色的光的相对亮度比率为1.0000:4.5907:0.0601或放射能的比为72.0962:1.3971:1.0000的情况下，由于同等的白色光匹配，所以CIE将该比例作为红、绿、蓝三原色的单位量(此时的

10、三原色的亮度值不同，但由于CIE将每个原色的亮度值作为一个单位来处理，所以用色光合成法将红、绿、蓝三原色的光成比例地混合的结果是白色光： (R) (G) (B)=(W )，24，(3)颜色的颜色坐标和r、g的颜色的图像、颜色匹配实验对于、C R (R) G (G) B (B )、r=g=b=0.3333的色度光学系统，一般不用色品坐标来表示颜色，而是用色品坐标来表示颜色。 由(2.5)、25、色品坐标表示的平面图称为色品图。 如图2.21所示，三角形的三个顶点与三原色(r )、(g )、(b )相对应，纵轴是色品坐标g，横轴是色品坐标r。 色品图上的任意点表示一个单位匹配的光谱颜色所需的r、g

11、原色的色品r、g。 图2.21色度图，该色度图被称为麦斯威尔色三角形，CIE以麦斯威尔三角形为标准色度图。 26、如果配色为等能量分光色，则式2.5可以写为：分光色的色品坐标。 表2.2表示分光色品的坐标值。 图2.22描绘了CIE 1931 RGB系统的色品图，其中，27，真正的三原色R700.0nm G=546.1nm B=435.8nm CIE理想的三原色RGB 3360.2750.2780.003 y 3360-1.7592.7670.028 z 3333 图2.22 CIE 1931 RGB系统色品图，r，g，一部分的分光颜色：28， 关于实三原色R700.0nm G=546.1nm

12、 B=435.8nm CIE理想三原色rgbx 3360.2750.2780.003 y :-1.7592.767.028 z 3360-0.7430.141.602参照光源：等能白SE 1931CIE-XYZ色品图的变换(1.275 - 0.278 )，503，29，主要的内容：从CIE 1931 RGB到CIE 1931 XYZ色品图CIEYxy表色法，2CIE 1931 XYZ颜色系统，30， 在1931CIE-XYZ系中，用于匹配等的能谱刺激的XYZ三原色的数量被称为 CIE 1931标准色度观察者光谱三刺激值或 CIE 1931标准色度观察者颜色匹配函数，简称为 CIE 1931标准

13、色度观察者，在、中将经转换的系统称为“CIE 1931标准色度系统”。 CIE 1931 XYZ系统除了CIE 1931 RGB系统之外，还将实际的三原色(r )、(g )、(b )变换成三个虚拟的理想三原色(x )、(y )、(z )，并将CIE 1931 RGB系统的光谱的三刺激值和色度坐标在数学上变换成正值。 根据(31 )、(1)任意不同色度系间的变换、(从CIE1931RGB系向CIE 1931 XYZ系的变换、p7072、32、以及CIE1931RGB系中的三原色的亮度比率，各色的亮度方程式是Yc=r 4.5907g 0.0601b、XZ线为无亮度线，因此从色量计公式中，将知道r

14、g b=1的0.9399 r 4.5306 g 0.0601=0，33，700nm和540nm这两点作为直线上的点，能够求出XY直线方程式： r 0.99g-1=0。 直线YZ和503nm点相接，可以求出YZ直线方程式：1.45r 0.55g 1=0。 向1931CIE-XYZ色品图的变换，从图6-6、34、3线的方程式，得到1931CIE-RGB色品图中的理想三原色的坐标： rgbx:1.275-0.2780.003 y:-1. 7392.767-0.028 z:-0. 真正的三原色R700.0nm G=546.1nm B=435.8nm CIE理想的三原色rgbx :2750.2780.0

15、03 y :-1.7592.767.028 z :-0.7430.141.602参照光源：等能白色SE， 通过到图2.24、1931CIE-XYZ色品图的转换、(1.275 - 0.278 )、503、36、(1)的方法来确定两个系统的转换关系，并根据式(2.38 )将CIE 1931 RGB系统的光谱三刺激值转换成CIE 1931 XYZ系统的光谱三刺激值在(2.38 )、37、CIE1931标准色度观察者、CIE1931 XYZ系统中，将用于等能谱刺激的XYZ三原色的数量称为 CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值，简称为 CIE 1931标准色度观察者，用x ()、y ()、z ()表

16、示。 (38 )、38 )、(1)所有分光色的三刺激值为正值，计算变得容易；(2)曲线上的各点表示配合各波长等的能谱刺激所需的红、绿、蓝三原色的量。 在曲线、中分别包含的面积表示在nm、图7-2CIE1931标准色度观察光谱的三刺激值、x、中，X=Y=Z=21.371，等能白色光由相同数量的x、y、z构成。其中，图2.25CIE 1931 XYZ标准色度观察光谱三刺激值曲线，图中：图中： (4)y ()对应于照明视觉感知v ()，并且可以用于计算颜色的亮度特性。39、已知光谱色度坐标以及v ()可以确定光谱三刺激值，40、已知光谱三刺激值可以确定光谱色度坐标：41、CIE1931XYZ系色度坐标x，y，z与CIE1931RGB系色度坐标r、g， 根据该公式将P68表2.2中的r ()、g ()、b ()、值变换到x ()、y ()、z ()值CIE1931XYZ系色度坐标。 P79表2.3中的57列由式2.6得到，(2.43 )、42、CIE色品图，43，(2) y=0为无亮度线，短波频带接近该线，视觉感知只有低刺激。 (3)连接400nm和700nm的直线是光谱中没有的颜色，400nm的蓝色光和700nm的红色光混合产生。