【正文】 (G)， (B)代表產(chǎn)生混合色的紅 、 綠 、 藍(lán)三原色單位 。 即凡是在視覺上相同的顏色都是等效的 。第 5章 色度學(xué)的技術(shù)基礎(chǔ) 顏色匹配 CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng) CIE1964補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng) CIE 色度計(jì)算方法 均勻顏色空間 特色異譜程度的評(píng)價(jià) CIE光源顯色指數(shù)計(jì)算方法 其它表色系統(tǒng) 顏色匹配 顏色混合可是顏色光的混合 , 也可是染料的混合 , 這兩種混合方法所得結(jié)果不的 , 前者稱為 相加混合 , 后者為顏色 相減混合 。 (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 。 R， G， B， C分別代表紅 、 綠 、藍(lán)和被匹配色數(shù)量 。 顏色匹配 2．光譜三刺激值 在顏色匹配實(shí)驗(yàn)中 , 待測色光也可是某一種波長的單色光(亦稱為光譜色 )， 對應(yīng)一種單色光可得到一組三刺激值 R、 G、B。 計(jì)算方法是將待測光的光譜分布函數(shù) ，按波長加權(quán)光譜三刺激值，得出每一波長的三刺激值，再進(jìn)行積分，就得出該待測光的三刺激值 )(??積分的波長范圍為可見光波段，一般從 380nm至 760nm 四、三刺激值和色品圖 1 2 1 2 1 2 , , R R R G G G B B B? ? ? ? ? ?( ) ( ) , ( ) ( ) , ( ) ( )R k r d G k g d B k b d? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ?4．色品坐標(biāo)和色品圖 (C=1) )()()()( BBGR BGBGR GRBGR RC ?????????一個(gè)單位的顏色 (C)的色品只決定于三原色的刺激值各自在R+G+B總量中的相對比例 — 色品坐標(biāo) ， 用符號(hào) r, g, b表示 。 三刺激值單位為：相等數(shù)量的 G和 B原色匹配 494nm的藍(lán)綠色 , 相等數(shù)量的 R和 G原色匹配 , 得出相對亮度單位為 lR : lG : lB。 經(jīng)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算確定 ， 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(biāo)的關(guān)系為 bgrggbgrrr?????? 。 二、 CIE 1931標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng) A. 規(guī)定 (X)、 (Z)兩原色只代表色度 ， 沒有亮度 ， 光度量只與三刺激值 Y成比例 。 等能白點(diǎn)在 rg坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)為 : r =， g = 在 xy坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)為 : x =， y = F. 采用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方法 ， 可得 XYZ系統(tǒng)和 RGB系統(tǒng)三刺激值間及色品坐標(biāo)的關(guān)系 ??????????????BGZBGRYBGRX二、 CIE 1931標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng) ????????????????????????bgrbgrzbgrbgrybgrbgrx20 99 20 01 20 20 CIE 1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者 CIE 1931標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)的特點(diǎn) ① 由于在 XYZ選擇原色時(shí)就考慮到只有 Y值既代表色品又代表亮度 ,而 X， Z只代表色品，所以 函數(shù)曲線與明視覺光譜光視效率 一致，即 。 ⑦ 光譜軌跡 380－ 540nm一段是曲線 ， 其間一對光譜色的混合不能產(chǎn)生二者之間位于光譜軌跡上的顏色 ， 而只能產(chǎn)生光譜軌跡所包圍面積內(nèi)的混合色 。 CIE 1931標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)的特點(diǎn) 由于三原色選擇不同，以及規(guī)定三原色刺激值單位的方法不同會(huì)出現(xiàn)許多不同的色度系統(tǒng)，任何兩個(gè)色度系統(tǒng)都可以互相轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換方法實(shí)質(zhì)上是一個(gè)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的問題。 一般地 ， 4個(gè)已知點(diǎn)選擇 3個(gè)原色點(diǎn)及參照白點(diǎn) 。 三原色分別為 (R), (G), (B)的單色光 。 確定了 1964年 CIE－ R10G10B10系統(tǒng)的補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值 。 當(dāng)觀察視場從 2?增大至 10?時(shí) ， 顏色匹配的精度隨之提高 。 被測物體是非自發(fā)光物體時(shí) ， 透明體或不透明體的顏色刺激函數(shù) ?(?)分別為 式中 ， ? (?)為物體的光譜透射比； ?(?)為物體的光譜輻亮度因數(shù)； ?(?)為物體的光譜反射比； S(?)照明光源的相對光譜功率分布 ， 一般采用 CIE規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)照明體 ， 例如物體在日光下觀察時(shí)可用 D65或 B、 C照明體 ， 而在燈光下觀察時(shí)可用 A照明體 。新顏色在直線上的位置決定于這兩種顏色的三刺激值總和的比例。 在色品圖上標(biāo)出樣品 S2的位置 ， 由 S2點(diǎn)向 O點(diǎn)引一直線 ， 延長與光譜軌跡相交 ， 交點(diǎn)處的光譜色波長就是樣品的補(bǔ)色波長 ?c (S2的 ?c=530nm)。 計(jì)算自發(fā)光體主波長和興奮純度時(shí)通常選用等能白 (E點(diǎn) )作為白點(diǎn)，對于非發(fā)光體的物體色則用 CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體作為參照白光 (如 A， B， C， D65), 樣品的主波長和興奮純度隨所選用的白點(diǎn)不同會(huì)出現(xiàn)不同的結(jié)果。 顏色分辨力 確定色差必須對人眼的顏色分辨能力進(jìn)行研究 。 波長分辨力隨視場的增大而升高 ， 10?視場的波長分辨力比 2?視場高 3倍 。 (3) 色品分辨力 顏色之間的差異是它們?nèi)咦兓木C合結(jié)果 ， 故需研究綜合分辨能力 ， 尤其是顏色的色品分辨力 。 光譜軌跡藍(lán)色端的顏色密度大于綠色端約 300~400倍 。 所謂亮度因數(shù)是在規(guī)定的光照條件下 , 給定的方向上 , 物體表面的亮度與同一光照下完全反射漫射體的亮度之比 。 但是要找到這樣理想的色品圖是困難的 , 因?yàn)槔硐刖鶆虻纳穲D不是一個(gè)平面而是曲面 , 且不能用歐氏幾何空間來描述 , 一般假定具有黎曼幾何形式 。三維坐標(biāo)的公式是 ?????????????)(*13*)(*13*)1001(1725*003/1vvWVuuWUYYWZYXYvZYXXu31563154??????u、 v是顏色樣品的色品坐標(biāo)。 在 CIE xy色品圖的中心 ， 一個(gè)NBS色差單位相當(dāng)于 ~ x或 y的色品坐標(biāo)變化 。 1 / 3116 ( / ) 16 ( / 885 6)*903 .3 ( / ) ( / 885 6)* 13 * ( ) , * 13 * ( ) nnnnY Y Y YLY Y Y Yu L u u v L v v? ???? ???? ?? ? ? ? ?? ? ? ?? ZYXYvZYXXu31593154????????CIE 1976 L*u*v*對 CIE 1964 W*U*V*色空間做了 3方面修正 ? CIE 1964 W*U*V*色空間的明度 W*未包括完全反射漫射體白色刺激的亮度因數(shù) Yn， 因?yàn)?Yn=100， 故這種修正不影響色差的計(jì)算； ? 明度式中將常數(shù) 17改為 16， 目的是當(dāng) Y＝ 100時(shí)可使米制明度 L*等于 100， 而在 W*式中 Y＝ 102時(shí) W*才等于 100； ? 對 CIE 1964 W*U*V*色空間的主要修正在于改變了 u、 v色品圖中的 v坐標(biāo) ， v’=， u坐標(biāo)保持不變 。而對色差的“可接受性”目光鑒定資料，則可取 l = 2,c = 1。 國際上使用的色差公式的較多 ,尤其是CIE推薦的公式是近幾年來國際上認(rèn)為較好的色差公式 。 ( 1) ( 1) ( 2 ) ( 2 )12( ) ( ) ( ) , ( ) ( ) ( )SS? ? ? ? ? ? ? ? ? ???對不同的自發(fā)光體 在同一照明體照明下兩個(gè)不同的物體 在不同照明體照明下兩個(gè)不同的物體 同色異譜 )()( )2()1( ???? ?對于 ，但三刺激值相同，則同色是有條件的 , 它只是對于特定的標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者和特定的照明體才能成立，如果改變觀察者或改變照明體，顏色的同色異譜性質(zhì)就遭到破壞。 若觀察者不變 ， 但照明體改變 ， 則同色異譜色也被破壞 。如果交叉點(diǎn)無窮多 , 兩者的光譜輻亮度因數(shù)曲線重合 , 則兩者為同色同譜色 , 這時(shí) , 無論在什么光照明下 , 無論什么樣的觀察者觀察時(shí)都是同色的。 在測試照明體下 , 兩種樣品各自的三刺激值來計(jì)算 。 它們對于 CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體 D65和 CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者是同色異譜色 ， 故 X0＝ X1＝ X2， Y0＝ Y1＝ Y2， Z0＝ Z1＝ Z2。 這種方法稱為“ 特殊同色異譜指數(shù) ” 的方法 ， 用Ｍ t表示 。 很多在 D65照明下是同色異譜色的樣品 ， 在 A光源照明下 ， 它們的色品點(diǎn)也分散在一個(gè)橢圓內(nèi) ， 橢圓形的大小和方向表示兩個(gè)照明體之間的差異程度 。四個(gè)顏色樣品在標(biāo)準(zhǔn)照明體 D65照明下 ， 2176。 色差問題是工農(nóng)業(yè)迫切需要解決的重要問題 , 國際上成立了專門研究色差問題的委員會(huì) , 許多國家的科學(xué)家都在從事這方面的工作 , 但由于色差問題的復(fù)雜性 , 至今尚未得到滿意的結(jié)果 , 還待今后努力 。 CMC(l : c)色差公式 ? ?? ?** ** ,*,**4, 1 / 2*4, , , 97516 81 65 , 1 1 16()1 , [ ]( ) 1900 c os 35 164st dst d ab st dst dLCab st dst dab st dHCab st dab st d ab st d abLL CLSSCLCS S T f f fCh h hT????? ? ??????? ? ? ??? ? ??或? ?,345 c os 168 164 345st dab st d ab st dhh? ???? ? ? ???CIE 94色差公式是 CIE1995年推薦的工業(yè)界測試色差公式 其中 SL、 SC和 SH的意義與 CMC公式相同 , 分別為明度、彩度和色調(diào)加權(quán)函數(shù)。 L*為米制明度 。 表 51 NBS單位的感覺值 NBS單位 色差的感覺值 0~ 痕 跡 ~ 輕 微 ~3 可 覺 察 ~ 可 識(shí)別 ~ 大 非 常大 式中 ,u’,v’ 為顏色樣品的色品坐標(biāo)； un’,vn’為光源的色品坐標(biāo)； (X, Y, Z)為樣品的三刺激值； (Xn, Yn, Zn)為 CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體照射在全漫反射體上 ， 反射到觀察者眼中的白色三刺激值 ， 其中 Yn=100。 在理論上 ， 當(dāng)觀察者適應(yīng)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(shí) ， 這個(gè)公式能夠準(zhǔn)確地表達(dá)兩樣品顏色的視覺差異 。用坐標(biāo)變換的方式來尋找合適的均勻色品圖 , 得到了不同的近似均勻色品圖 。 (2) 明度值 V與樣品的亮度因數(shù) Y的關(guān)系 ① 平方根公式 式中 LH為亨特色差公式中的明度，稱為亨特明度 ② 孟塞爾明度值函數(shù) (孟塞爾明度值 ) ③ CIE明度指數(shù)函數(shù) 式中 W*為 CIE 1964色差公式中的明度值。 有研究采用類似色品分辨力橢圓的顏色綜合分辨力橢球 。把人眼感覺不出顏色變化的范圍稱為顏色的寬容量 (或稱恰可察覺差 , 簡寫 )， 反映出人眼的色品分辨力 。 顏色分辨力 人眼的色純度分辨力實(shí)驗(yàn) : 要測定白光 (Pc=0)加色光后的分辨力 (即低色純度時(shí)的純度分辨力 )， 可用色光亮度 L和 L?L分別照射在色度計(jì)的兩半視場中 ， 然后在 L?L一邊加單色光亮度 ?L， 使兩邊亮度相等 ， 如果兩邊恰可分辨出不同的色光 ， 所 測定的即在白光時(shí)的色純度分辨力 ?Pc =?L/L。 (1) 光亮度分辨力 色品相同但光亮度有差異的兩種色光亮度分別為 L、 L+?L, 分別照射在實(shí)驗(yàn)裝置的兩半視場內(nèi) , 人眼恰能分辨出兩個(gè)半視場光亮度不同時(shí)的 ?L值稱為光亮度差閾 , 也就是人眼的光亮度 分辨力 。 式中 ， Y?為主波長光譜色的亮度； Y為樣品色的亮度 。 wwxxyy??wwyyxx??顏色的主波長大致相當(dāng)于顏色知覺中顏色色調(diào) 三、 主波長和色純度 — CIE推薦的色品表示法 (2) 興奮純度與色度純度 色純度指樣品的顏色同主波長光譜色接近的程度 。 C1和 C2分別為顏色 1和 2的三刺激值之和 C