【正文】 確定，匹配等能白光的 (R)， (G)， (B)三原色CIE所做的修正單位的亮度比率為 ? ? 輻亮度比率為 ? ? 光譜三刺激值與光譜色色品坐標的關系為　　 　　 光譜三刺激值和光譜軌跡的色品坐標有很大一部分出現(xiàn)光譜三刺激值和光譜軌跡的色品坐標有很大一部分出現(xiàn)負值。 CIE將三原色轉(zhuǎn)換成 700nm(R)/(G)/(B), 以相等數(shù)量的三原色刺激值匹配等能白光 (又稱為 E光源 )確定三刺激值單位 , 發(fā)現(xiàn)兩個實驗經(jīng)坐標變換后在新色品圖上的結(jié)果基本一致。由 10名觀察者在目視色度計實驗 , 測得光譜三刺激值數(shù)據(jù)。CIE(國際照明學會 )工作： 1931年在 CIE第 8次會議統(tǒng)一了實驗結(jié)果 , 提出了 CIE標準色度觀察者和色品坐標系統(tǒng) ；并規(guī)定了三種 標準光源 (A, B, C)； 對測量反射面 的照明觀測條件進行了標準化 。色品坐標與三刺激值之間的關系如下色品坐標與三刺激值之間的關系如下 且 色品坐標只有兩個自由度四、三刺激值和色品圖四、三刺激值和色品圖 色品圖、色度圖標準白光 (等能白點 ): R = G = B = 1r = , g = 167。根據(jù)格拉斯曼顏色混合的代替律 ，混合色的三刺激值為各組成色三刺激值之和 。匹配方程表示為值只決定于人眼的視覺特性。如果將各單色光的輻射能量值都保各種單色光的三刺激值。則將比值比值 lR︰︰ lG︰︰ lB定為三刺激值的相對亮度單位，即色度學單位。n 三刺激值的單位三刺激值的單位 (R)、 (G)、 (B)：： 不是用物理量為單位，而是選用色度不是用物理量為單位，而是選用色度學單位，亦稱三學單位，亦稱三 T單位。 四、三刺激值和色品圖四、三刺激值和色品圖 1．三刺激值．三刺激值 　　　　 在顏色匹配實驗中，與待測色達到色匹配時所需要的三原色的數(shù)在顏色匹配實驗中，與待測色達到色匹配時所需要的三原色的數(shù)量，稱為三刺激值（即顏色匹配方程式的量，稱為三刺激值（即顏色匹配方程式的 R/G/B值值 )n 三原色的選定應使任何一種原色不能由其余兩種原色相加混合得到。 單位長度單位長度 (R)、 (G)、 (B)的選擇是任意的的選擇是任意的 , 一種常用的選擇方一種常用的選擇方式認為相等數(shù)量的式認為相等數(shù)量的 R、 G、 B混合后產(chǎn)生中性色混合后產(chǎn)生中性色 N, 使代表中性的使代表中性的N矢量與矢量與 R+G+B=1的單位平面相交于三角形的重心處的單位平面相交于三角形的重心處 , 則三角則三角形與各坐標軸的交點處為形與各坐標軸的交點處為 R=1, G=1, B=1?！　?顏色匹配可用格拉斯曼定律來闡述，還可用代數(shù)式和幾何圖形來表示。用公式表示為式中符號 “ 　 ” 代表顏色相互匹配相減的情況也成立。即凡是在視覺上相同的顏色都是等效的。 Grassmann)總結(jié)出顏色混合的定性性質(zhì) — 格拉斯曼定律，為現(xiàn)代色度學的建立奠定了基礎。將幾種顏色光同時或快速先后刺激人的視覺器官。將幾種顏色光同時或快速先后刺激人的視覺器官 , 便產(chǎn)生便產(chǎn)生不同于原來顏色的新的顏色感覺不同于原來顏色的新的顏色感覺 顏色相加混合方法顏色相加混合方法顏色匹配恒常律顏色匹配恒常律 ：： 兩個相互匹配的顏色即兩個相互匹配的顏色即使處在不同條件下，顏色始使處在不同條件下，顏色始終保持匹配，即不管顏色周終保持匹配，即不管顏色周圍環(huán)境的變化或者人眼已對圍環(huán)境的變化或者人眼已對其它色光適應后再來觀察，其它色光適應后再來觀察，視場中兩種顏色始終保持匹視場中兩種顏色始終保持匹配。(1) 人的視覺只能分辨顏色的三種變化 (如明度 /色調(diào) /飽和度 )(2) 在由兩個成份組成的混合色中，如果一個成份連續(xù)地變化，混合色的外貌也連續(xù)變化。(4) 混合色的總亮度等于組成混合色的各種顏色光的亮度總和 — 亮度相加定律 。即相減的情況也成立。用代數(shù)式表示色匹配稱為 顏色匹配方程 。單位平面是個重要的。三原色的選定應使任何一種原色不能由其余兩種原色相加混合得到。單位。定為三刺激值的相對亮度單位，即色度學單位。如果將各單色光的輻射能量值都保持為相同持為相同 (稱為等能光譜稱為等能光譜 )來做上述一系列實驗，所得到的三刺來做上述一系列實驗，所得到的三刺激值稱為激值稱為 光譜三刺激值光譜三刺激值 ，即匹配等能光譜色的三原色數(shù)量，即匹配等能光譜色的三原色數(shù)量，用符號用符號 表示。匹配方程表示為 任何顏色的光都可以看成是不同單色光混合而組成的，任何顏色的光都可以看成是不同單色光混合而組成的，所以光譜三刺激值能作為顏色色度計算的基礎。任意色光都由單色光組成的，如果各單色光的光譜三刺激值預先測得，根據(jù)混色原理就能計算出該色光的三刺激值來 。 CIE 1931標準色度系統(tǒng)標準色度系統(tǒng) 顏色的定量計算問題： 顏色匹配方程和計算任一顏色三刺激值必須測得人眼的光譜三刺激值， 將輻射光譜與人眼顏色特性相聯(lián) 。建立起 CIE 1931標準色度系統(tǒng)， 奠定了現(xiàn)代色度學的基礎。? 吉爾德在目視測色計上由 7名觀察者做了類似的匹配實驗。因此 , 1931年 CIE采用CIE所做的修正在色品圖中偏馬蹄形曲線是在色品圖中偏馬蹄形曲線是所有光譜色色品點連接起來所有光譜色色品點連接起來的軌跡稱為光譜軌跡。其物理意義可從匹配實驗的過程中來理解。色品圖半視場的原色用負值表示，于是出現(xiàn)負色品坐標值。其匹配等能建立了一個新的色度系統(tǒng)。(R), (G), (B)三原色的相對亮度比 假設在色品圖上某一顏色的色品坐標為 r， g， b， 則它的亮度方程可寫成 如果顏色在無亮度 l(C)=0線上，則整理后得 XZ線的方程為B. 系統(tǒng)中光譜三刺激值全為正值。 ＸＹ邊的方程為二、二、 CIE 1931標準色度系統(tǒng)標準色度系統(tǒng) D. YZ邊取與光譜軌跡波長 503nm點相切的直線，其方程為 E. 假想三原色Ｘ、Ｙ、Ｚ在 RGB系統(tǒng)中的坐標(X)： r =， g =， b =(Y)： r =17392， g =， b =(Z)： r =， g =， b =在 xy圖中的坐標是(X)： x =1， y =0， z =0(Y)： x =0， y =1， z =0(Z)： x =0， y =0， z =1 二、二、 CIE 1931標準色度系統(tǒng)標準色度系統(tǒng) 　 確定三個原色坐標之后，還必須選擇一種標準白，以確定三刺激值的單位。 對于大于 4?視場的觀察面積 , 另有 10?視場的 “CIE 1964補充標準色度觀察者數(shù)據(jù) ” ④ CIE1931標準色度觀察者的色品圖是馬蹄形的，假想的三原色 (X)為紅原色， (Y)為綠原色， (Z)為藍原色。⑥ 光譜軌跡 540~700nm這一段是一條與 XY邊基本重合的直線。圖上的 C和 E代表的是 CIE標準光源 C和等能白光 E，等能白光 E點位于 XYZ顏色三角形的中心處。⑨ y=0的直線 (XZ)與亮度沒有關系，即無亮度線。據(jù)格拉斯曼定律可知，每單位新的原色可以由舊的三原色相加混合得到，可用下列方程組表示三、色度系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換三、色度系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換式中， Ri， Gi， Bi(i=x, y ,z)為匹配單位 (I)原色所需要的舊三原色三刺激值。 三、色度系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換三、色度系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換新舊三刺激值之間的轉(zhuǎn)換式是線性齊次變換新舊三刺激值之間的轉(zhuǎn)換式是線性齊次變換色品坐標的轉(zhuǎn)換色品坐標的轉(zhuǎn)換 三、色度系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換三、色度系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換r+g+b=1， x+y+z=1 色品坐標的轉(zhuǎn)換是色品坐標的轉(zhuǎn)換是平面影射變換平面影射變換 確定變換關系式必須確定確定變換關系式必須確定 9個系數(shù)，個系數(shù)， 9個個系數(shù)中系數(shù)中 8個是獨立的，計算時可指定任個是獨立的，計算時可指定任 1個系個系數(shù)為某一常量，其余數(shù)為某一常量，其余 8個系數(shù)隨此常量大小個系數(shù)隨此常量大小同時擴大或縮小，不影響顏色的色品。一般地， 4個已知點選擇個已知點選擇 3個原色點及參照白點。但是，當觀察視場增大到 4?以上時，某些研究者從實驗中發(fā)現(xiàn)在波長 380nm至 460nm區(qū)間內(nèi)數(shù)值偏低。 n 斯泰爾斯和伯奇用 49名觀察者在 10?視場目視色度計上進行匹配實驗。n 斯伯林斯卡婭用 18名觀察者 (后增加到 27名 )， 10?視場角，為消除麥克斯韋圓斑的影響，將視場中心部分 (2?范圍 )遮住。n 賈德 (Judd)將兩項實驗進行加權處理 , 按觀察者數(shù)給予斯泰爾斯和伯奇結(jié)果以較大的加權量 (3︰ 1), 對斯伯林斯卡婭結(jié)果作了桿體細胞的修正。1931與與 1964色品圖的差別色品圖的差別 光譜軌跡在形狀上很相似 , 但相同波長的光譜色在各自的光譜軌跡上的位置有相當大的差異。感受性。但視場再精度隨之提高。因此人們就用黑體對應的溫度表示它的顏色。被測物體是自發(fā)光體時， ?(?)為發(fā)光物體輻射的相對光譜功率分布。 2. 色品坐標的計算 　　 實際工作中，首先必須用光譜輻射計測得光源的相對光譜功率分布 (對自發(fā)光體 )或用分光光度計算測得物體的光譜反射比或光譜透射比 (對非自發(fā)光物體 )，再根據(jù) CIE推薦的標準照明體數(shù)據(jù)和標準色度觀察者的光譜三刺激值數(shù)據(jù)，編寫計算程序，可十分方便地得到樣品的色品坐標值 。 三刺激值 → 色品坐標① 先分別求出單個樣品的三刺激值② 樣品的三刺激值相加，求出混合色的三刺激值，即③ 當已知顏色的色品坐標 x,y及亮度 Y時 , 則顏色三刺激值2. 作圖法作圖法 在 CIE xy色品圖上，兩種顏色相加產(chǎn)生的第三種顏色總是位于連接此兩種顏色的直線上。三、三、 主波長和色純度主波長和色純度 — CIE 推薦的色品表示法(1) 主波長 顏色 S1的主波長是指波長 ?d的光譜色按一定比例與一種確定的參照光源相加混合，能匹配出顏色 S1。A. 作圖法 在色品圖上標出樣品點 S1和白點 (O點 ), 由 O點向 S1引一直線 , 延長直線與光譜軌跡相交于 L點， L點的光譜色波長就是樣品的主波長 ?d (S1的 ?d=583nm)。色純度有興奮地純度和色度純度兩種表示法。可表示為三、三、 主波長和色純度主波長和色純度 — CIE 推薦的色品表示法Pe也可用色品坐標來計算 式中， x?, y?代表光譜軌跡 (主波長時 )或連接光譜兩端的直線紫紅軌跡上 (補色波長時 )的色品坐標。 色純度大致相當于顏色知覺中的色飽和度 ，但并不完全相同，因為色品圖上色純度相等點的色知覺并不完全對應于飽和度相等點的色知覺。為了解決這個問題， CIE對人眼的辨色能力做了大量的研究工作，得到了幾種不同的均勻顏色空間。如果 L＝ 0, 則 ?L為剛能從黑暗中分辨出環(huán)境的最小光亮度 , 稱為光亮度絕對閾 , 是能感知光亮度的最低極限值 , 對中央凹錐狀細胞的光亮度絕對閾約為 103 cd/m2，而對桿狀細胞可達到 106cd/m2。 如果色純度降低，波長分辨力一般隨之降低，只是藍紫端隨純度變化與其它部分有些不同。實驗證明：短波端的色純度分辨力最好，400nm時 ?Pc =眼所分辨，即白光中加入千分之一亮度的色光，就可被認為不是白光。其它色純度的分辨力，色純度分辨力最差的是黃綠色 (570nm)，最佳的是在光譜兩端，尤其是紫藍端。 顏色分辨力顏色分辨力萊特實驗 ：圖上各個直線段代表了不同位置上顏色的寬容量 (為制圖方便，圖中線段長度比實際寬容量放大 3倍 )。即在色品圖上藍色部分的同樣空間內(nèi)，人眼能看出更多種類的藍色；而在綠色部分的同樣空間內(nèi)，人眼只能看出較少種類的綠色。 要解決色差測定問題須將人眼的辨色能力與色度學計算結(jié)果一致起來，為此，必須選擇理想的顏色空間，使任意兩顏色量的空間差距代表人眼的顏色知覺差異，由均勻明度標尺和均勻色品標尺組成的空間稱為均勻顏色空間。示視知覺的明亮度越高。所謂亮度因數(shù)是不是線性關系。之間的函數(shù)關系不同。CIE 1964均勻顏色空間均勻顏色空間的明度標尺關系式較簡的明度標尺關系式較簡單單 , 便于使用便于使用 , 從圖上可從圖上可以看出以看出 , 它它 (曲線曲線 3)與孟與孟塞爾明度標尺塞爾明度標尺 (曲線曲線 2)的的曲線基本重合曲線基本重合 , 也是一也是一個很均勻的明度標尺。麥克亞當?shù)热搜芯康慕Y(jié)果表明 CIE的的 xy色品圖不能滿色品圖不能滿足此要求。但是要找到這樣理想的色品圖是困難的是要找到這樣理想的色品圖是困難的 , 因為理想均勻的色品圖因為理想均勻的色品圖不是一個平面而是曲面不是一個平面而是曲面 , 且不能用歐氏幾何空間來描述且不能用歐氏幾何空間來描述 , 一般一般假定具有黎曼幾何形式。用坐標變換的方式來尋找合適的均勻色品圖 , 得到了不同得到了不同的近似均勻色品圖。以 u, v作為新色品圖的色品坐標。 1964年年 CIE推薦了一個均勻三維顏推薦了一個均勻三維顏色空間并給出相應的色差公式。三維坐標的公式是 u、 v是顏色樣品的色品坐標。在理論上，當觀察者適應于平均日光，在白色或中灰背景上看同樣尺寸上，當觀察者適應于平均日光，在白色或中灰背景上看同樣尺寸和相同外形的一對顏色樣品時，這個公式能夠準確地表達兩樣品和相同外形的一對顏色樣品時，這個公式能夠準確地表達兩樣品顏色的視覺差異。對大于。 CIE 1964均勻色空間及色