+第7章 颜色.ppt

1、第 七 章 颜 色,颜色的分类及颜色的表现特征 颜色混合及格拉斯曼颜色混合定律 颜色匹配 色度学的几个概念 颜色相加原理及三刺激值 CIE标准色度学系统 均匀颜色空间及色差公式,应 用 光 学,一、颜色及其分类,颜色：不同波长可见光辐射作用于人的视觉器官 后所产生的心理感受。 可分为彩色和非彩色两大类。 单一波长光的颜色称为光谱色 两个问题：光谱色的波长范围？有哪几种？ 根据颜色形成的物理机制，可分为光源色，物体色和荧光色。,明度：人眼对物体明暗的感觉。明度的高低同样与两个因素有关，对于发光的光源来说，亮度越大，明度越高。而不发光的彩色物体，在照明光源一定的情况下，光谱反射比或光谱透射比越高，

2、则明度越高，或者说引起人眼明暗感觉的程度大。明度除和亮度有关外，还受色调和背景的影响。如相同的能量，绿光引起人眼的视觉感觉强度大，同一彩色物体，亮背景的明度远高于在暗背景的明度。,二、颜色的表现特征：,颜色的表现特征：明度，色调和饱和度。,色调：彩色彼此相互区分的一种特性。在可见光谱中，红、橙、黄、绿、青、蓝、紫以及许多中间过渡波长，在人眼的视觉上都表现为各种色调。红色一般指610nm以上的光谱区域，570590nm的区域为黄色，500570nm为绿色，500nm以下为蓝色或蓝绿色，紫色为400nm附近其余是介于中间的颜色。光源的色调是由其辐射的光谱组成对人眼所产生的感觉所决定的。而物体的色调

3、，除与照明光源的光谱成分有关以外，还与物体的光谱反射和透射特性有关。,二、颜色的表现特征：,颜色的表现特征：明度，色调和饱和度。,饱和度：指彩色的纯结性，也称纯度。饱和度是 指彩色和非彩色的差别，这种差别是指与同亮度 的白光相比较，以避免将亮度的差别与彩色的差 别混在一起。彩色是指黑白系列以外的各种颜色。 非彩色是指黑色，白色和各种深浅不同的灰色。 非彩色只有明度差别，没有色调区分，饱和度等 于0.,二、颜色的表现特征：,颜色的表现特征：明度，色调和饱和度。,一、颜色混合,两种或者几种颜色混合，形成不同于原色的新色 1、色光混合：不同颜色的直接混合，又称之为 加混色。 2、色料混合：从白光中多

4、去除某些色光，形成 混色，又称之为减混色。,1、人的视觉只能分辨颜色的三种变化： 明度，色调和饱和度。 2、两种颜色混合，如果一种颜色成分连续变化。 混合色的外貌也在连续地变化。 3、颜色外貌（明度值，色调，饱和度）相同的 光，在颜色混合中是等效的代替律：相似色混 合，混合色仍相似 A=B,C=D 则A+C=B+D 4、混合色的亮度等于各色亮度之和。,二、格拉曼斯颜色混合定律,H.Grassman于1853总结出色光混合的基本规律,一、颜色匹配和颜色匹配实验,1、颜色转盘法。简单易行，但难以进行定量实验。 2、色光混合匹配实验：一般颜色匹配,色光混合匹配实验：高饱和度颜色匹配,二、颜色方程式,

5、三、颜色匹配实验的结论,1)红、绿、兰三种颜色以不同的量值（有的可能 为负值）相混合，可以匹配任何颜色。 2)红、绿、蓝不是唯一的能匹配所有颜色的三基 色，三种颜色，只要其中的每一种都不能用其它 两种混合产生出来，就可以用它们匹配所有的颜 色。,一、颜色刺激,能够引起颜色知觉的可见辐射的辐通量,二、三原色,能够匹配所有颜色的三种颜色，不是唯一的 通常选用红(R)，绿(G)，兰(B)。,三、三刺激值,颜色方程中的R，G，B就是三刺激值(匹配某种颜色所需的三原色的量)。三刺激值不是用物理单位，而是用色度学单位来度量的。对于既定的三原色，每种颜色的三刺激值是唯一的，可以用三刺激值来表示颜色。,等能光

6、谱色：在380nm-780nm的波长范围内，各 种波长的辐射能量均相等时，称为等能光谱色。,四、光谱三刺激值或颜色匹配函数,不同波长的光谱色，其光谱三刺激值为波长 的函数，也称为颜色匹配函数，光谱色的 颜色方程为,五、色品坐标及色品图,色品点：色品图上表示颜色的各点。,分别是三原色红(R)，绿(G)，蓝(B)的色品点。,麦克斯韦颜色三角形：以上三点连线，构成三角 形，其里面的三原色以不同比例混合能产生所有 颜色色品点的集合。 光谱色品轨迹：马蹄形曲线。,色品图：用r,g为横坐标表示颜色。,六、色度学常用的光度学概念,1)光谱反射因数和光谱幅亮度因数： 在指定的方向上和限定的立体角范围内， 物体

7、反射的辐通量 与相同条件下完全漫 反射体所反射的辐通量 的比值，称为物 体的光谱反射因数 当趋近于0时，称为光谱辐亮度因数。,2)光谱反射比： 如果立体角趋近于2,则 和 分别代 表物体和漫反射体在所有方向上反射的辐通量总 和。完全漫反射体的反射比为1，则有 = 则光谱反射比为,2)光谱透射比： 物体透过的光谱辐通量 与入射光谱辐通量 之比为光谱透射比，是波长的函数，一般用,二、光源色和物体色的三刺激值,颜色刺激：表示作用于人眼引起颜色感觉的物理辐射通量； 颜色刺激函数：表示颜色刺激与波长的关系函数。用()表示,光谱色的三刺激值,一、颜色相加原理,国家照明委员会(CIE)规定的颜色测量原理，基

8、 本数据和计算方法，核心内容是用三刺激值及其 派生参数来表示颜色。,一、CIE1931标准色度学系统 包括1931CIE-RGB和1931CIE-XYZ两个系统 （一）1931CIE-RGB系统,光谱三刺激值,光谱色的三刺激值,波长,系统色品图 图中舌形曲线上各点代表所有单色光的色品坐标点，这些色品坐标点连成的舌形曲线称为光谱轨迹从图中可知，在光谱轨迹上的色品坐标值，在很大范围内出现负值，究其原因是在三色混合实验中，无论如何调节光量调节器C，都不能使视场颜色相匹配，而必须将三原色中某种基色源移向待配色源一边，才可能实现颜色匹配，这基色就用负值表示由此，RGB色度系统中的色品坐标就会出现负值现象

9、。,无亮度线,（二）1931CIE-XYZ系统,RGB色度系统是XYZ色度系统的过渡，几乎无人使用RGB色度系统，因为使用RGB色度系统很不方便。原因是在三色混合实验中，三刺激值中的某种要取负值。所以在1931年国际照明委员会又推荐了一种新的国际通用色度系统CIEl931- XYZ色度系统。 XYZ色度系统是建立在RGB色度系统基础之上的由三个虚设的三刺激值X、Y、Z来代替R,G,B，而组成一个新的色度系统。由于两个色度系统都是国际照明委员会所规定和采纳的，所以都称为CIE色度系统，而将XYZ称为标准色度系统，简称XYZ色度系统。,XYZ色度系统三原色的选择条件是： (1)用三原色匹配等能量的

10、白光时，三刺激值X、Y、Z均为正，而且必须使色三角形包含全部光谱轨迹。要求色三角形内光谱轨迹外面部分的面积为最小。 (2)X、Z只代表色度，Y表示颜色的亮度。 (3)X=Y=Z仍代表等能量白光,光谱三刺激值,系统色品图 光谱轨迹和连接光谱两端点的直线所构成的马蹄形内包括了一切物理上能实现的颜色。而在马蹄形以外，所有颜色都是物理上不能实现的。,系统色品图 等能白光(E)为颜色的参考点,被考虑的色品点M,越接近光谱色品曲线，饱和度越高，越接近E,饱和度越低。光谱色的饱和度最高。两种颜色P,Q混合而成白色时，这两种颜色叫做互补色,在色品图上,互补色的两色品连线一定经过参考白光的色品点E。,XYZ表色系统的特点 1、XYZ系统由RGB系统换算得到，三原色不存在. 2、XYZ系统的三刺激值和色度坐标值无负值. 3、刺激值Y代表绿原色数量,还代表颜色的亮度. 4、光谱三刺激值y分量等于光谱光视效率.,1931CIE-XYZ系统的色品坐标为,颜色宽容量： 颜色变化时色品图上对应的距离变化量,麦克亚当的实验结果,二、均匀颜色空间及相应的色差公式,1、CIE1964均匀颜色空间及色差计算,作为CIEl960UCS色品图向三维空间引伸，CIE又引进了CIEl964均匀颜色空间的WUV三参数，W为均匀颜色空间明度指数，U和V为色度指数。,