【文章內(nèi)容簡介】 P為顏色 1， Q為顏色 2， M為P＋ Q的混合色。 C1和 C2分別為顏色 1和 2的三刺激值之和C1＝ X1＋ Y1＋ Z1C2＝ X2＋ Y2＋ Z2根據(jù)重力中心定律表示 QM的距離與 C2成反比，即在混合色中 C2所占的比例越大，QM的距離越短。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。 并不是所有的顏色都有主波長，色品圖中連接白點(diǎn)和光譜軌跡兩端點(diǎn)所形成的三角形區(qū)域內(nèi)各色品點(diǎn)都沒有主波長。為此 , 引入 補(bǔ)色波長 概念 , 即一種顏色 S2的補(bǔ)色波長是指 ?c的波長光譜色與適當(dāng)比例的顏色 S2相加混合，能匹配出某一種確定的參照白光。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 如果已知樣品的色品坐標(biāo) xy和特定白光的色品坐標(biāo)為 xw, yw, 則可用兩種方法決定樣品的主波長和補(bǔ)色波長。A. 作圖法 在色品圖上標(biāo)出樣品點(diǎn) S1和白點(diǎn) (O點(diǎn) ), 由 O點(diǎn)向 S1引一直線 , 延長直線與光譜軌跡相交于 L點(diǎn)， L點(diǎn)的光譜色波長就是樣品的主波長 ?d (S1的 ?d=583nm)。 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)。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B. 計(jì)算與查表法 連接白點(diǎn) (xw, yw)與樣品點(diǎn) (x, y)的直線斜率可表示為 斜率 = 或者 斜率 = 在這兩個(gè)斜率中選較小的絕對值，查附表 211求得樣品的主波長或補(bǔ)色波長。顏色的主波長大致相當(dāng)于顏色知覺中顏色色調(diào)顏色的主波長大致相當(dāng)于顏色知覺中顏色色調(diào) 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 (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。色純度有興奮地純度和色度純度兩種表示法。A. 興奮純度 興奮純度用 CIE x, y色品圖上兩個(gè)線段的長度比表示。第一線段是白點(diǎn)到樣品點(diǎn)的距離 OS1(見圖 514)，第二線段是白點(diǎn)到主波長點(diǎn)的距離 OL，以符號(hào) Pe=OS1/OL；對補(bǔ)色波長的點(diǎn) Pe=OS2/OP。顏色興奮純度表示主波長的光譜色被白光沖淡的程度，實(shí)質(zhì)上也是表示主波長光譜色的三刺激值在樣品三刺激值中所占的比重?？杀硎緸槿?、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(biāo)來計(jì)算 式中， x?, y?代表光譜軌跡 (主波長時(shí) )或連接光譜兩端的直線紫紅軌跡上 (補(bǔ)色波長時(shí) )的色品坐標(biāo)。 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。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B. 色度純度 當(dāng)樣品顏色的純度用亮度的比例表示時(shí) , 稱為色度純度Pc，表示主波長的光譜色在樣品中所占亮度的比重。式中， Y?為主波長光譜色的亮度； Y為樣品色的亮度。 色純度大致相當(dāng)于顏色知覺中的色飽和度 ，但并不完全相同，因?yàn)樯穲D上色純度相等點(diǎn)的色知覺并不完全對應(yīng)于飽和度相等點(diǎn)的色知覺。 用主波長和色純度表示顏色色品比只用色品坐標(biāo)表示顏色色品的優(yōu)點(diǎn)在于能給人以具體的印象，能表明顏色的色調(diào)及飽和度的大致情況。 均勻顏色空間均勻顏色空間 顏色的三刺激值不同，則顏色的外貌不同，但兩種顏色的三刺激值差相同是否代表人感覺到的色知覺差異 ——色差相同呢？實(shí)驗(yàn)證明：三刺激值差相同的兩種顏色隨兩種顏色的不同而引起人的色知覺差異是不同的，對某兩種顏色會(huì)感到有很大的差異，但同樣的三刺激值差對另外兩種顏色可能會(huì)感到色知覺差異很小。因此，需要尋找一個(gè)均勻顏色空間，在這個(gè)三維空間中，每個(gè)點(diǎn)代表一種顏色，空間中兩點(diǎn)之間的距離代表兩種顏色的色差，空間中相等的距離能代表相同的色差。為了解決這個(gè)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。 顏色分辨力顏色分辨力 確定色差必須對人眼的顏色分辨能力進(jìn)行研究。顏色知覺特性包括明度、色度、飽和度三方面，后兩方面合稱為色品。(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。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(xì)胞的光亮度絕對閾約為 103 cd/m2，而對桿狀細(xì)胞可達(dá)到 106cd/m2。 顏色分辨力顏色分辨力(2) 波長和色純度的分辨力 對亮度相同但波長不同的單色光波長分辨力可用專門裝置測量。實(shí)驗(yàn)表明：光譜兩端分辨力最差，特別在紅端 680nm以上 , 幾乎不能分辨出差別。光譜中部的分辨力較高 , 尤其在藍(lán)綠色 490nm和黃色 590nm左右分辨力最強(qiáng) , 590nm附近約為 1nm。 如果色純度降低，波長分辨力一般隨之降低，只是藍(lán)紫端隨純度變化與其它部分有些不同。 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。 2?視場時(shí)整個(gè)可見光譜上人眼能分辨出約 150種顏色，而在 10?視場時(shí)可分辨出 400至 500種顏色。 顏色分辨力顏色分辨力 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。實(shí)驗(yàn)證明：短波端的色純度分辨力最好，400nm時(shí) ?Pc =眼所分辨，即白光中加入千分之一亮度的色光，就可被認(rèn)為不是白光。黃波段以 570nm為最差， ?Pc =。布里克韋德測量結(jié)果布里克韋德測量結(jié)果低色純度時(shí)的色純度分辨力低色純度時(shí)的色純度分辨力 顏色分辨力顏色分辨力 近單色光時(shí) (Pc =1)的色純度分辨力很有規(guī)則，幾乎所有單色光中只需加百分之二左右的白光后人眼就能分辨出顏色變化。所以沖淡單色光時(shí)的 ?Pc總是大致等于 。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(lán)端。(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。當(dāng)每一種顏色在色品圖上的位置變化很小時(shí)，人眼往往感覺不出顏色的變化，只有當(dāng)坐標(biāo)位置變化到一定范圍時(shí)，人眼才能感覺出顏色的變化。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。 顏色分辨力顏色分辨力萊特實(shí)驗(yàn) ：圖上各個(gè)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(shí)際寬容量放大 3倍 )。麥克亞當(dāng)實(shí)驗(yàn) ：在 CIE xy色品圖上不同位置選擇了 25個(gè)色品點(diǎn) , 以色品點(diǎn)為中心 , 測定 5至 9個(gè)方向上的顏色匹配范圍 , 用顏色匹的標(biāo)準(zhǔn)偏差定出顏色的寬容量，連成代表顏色寬容量的近似橢圓 (圖中橢圓按實(shí)驗(yàn)結(jié)果放大 10倍繪制 ) 。 顏色分辨力顏色分辨力 萊特和麥克亞當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)結(jié)果基本相似。在色品圖不同位置顏色的寬容量不一樣，藍(lán)色部分寬容量最小，綠色部分最大。即在色品圖上藍(lán)色部分的同樣空間內(nèi)，人眼能看出更多種類的藍(lán)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。光譜軌跡藍(lán)色端的顏色密度大于綠色端約 300~400倍。 完備的顏色分辨力應(yīng)包括色品分辨力和光亮度分辨力兩部分，即對明度、飽和度、色調(diào)三特性變化的綜合分辨能力。有研究采用類似色品分辨力橢圓的顏色綜合分辨力橢球。 要解決色差測定問題須將人眼的辨色能力與色度學(xué)計(jì)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(biāo)尺和均勻色品標(biāo)尺組成的空間稱為均勻顏色空間。 均勻明度標(biāo)尺均勻明度標(biāo)尺 (1) 均勻明度標(biāo)尺 均勻明度標(biāo)尺的建立是基于兩種視覺實(shí)驗(yàn)方法均勻明度標(biāo)尺的建立是基于兩種視覺實(shí)驗(yàn)方法 , 研究對研究對象是從黑到白的一系列中性色樣品象是從黑到白的一系列中性色樣品 (實(shí)驗(yàn)方法將在后面孟塞實(shí)驗(yàn)方法將在后面孟塞爾系統(tǒng)中詳述爾系統(tǒng)中詳述 )。按照觀察者知覺將從黑到白的明度標(biāo)尺均。按照觀察者知覺將從黑到白的明度標(biāo)尺均勻等距地分成勻等距地分成 0至至 10共共 11個(gè)等級(jí)個(gè)等級(jí) , 稱為明度值稱為明度值 V, 數(shù)值越大表數(shù)值越大表示視知覺的明亮度越高。示視知覺的明亮度越高。 10為理想白色為理想白色 , 0為理想黑色。明為理想黑色。明度值度值 V與樣品的亮度因數(shù)與樣品的亮度因數(shù) Y不是線性關(guān)系。所謂亮度因數(shù)是不是線性關(guān)系。所謂亮度因數(shù)是在規(guī)定的光照條件下在規(guī)定的光照條件下 , 給定的方向上給定的方向上 , 物體表面的亮度與同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。不同的研究者給出一光照下完全反射漫射體的亮度之比。不同的研究者給出 V與與 Y之間的函數(shù)關(guān)系不同。之間的函數(shù)關(guān)系不同。 (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 ② 　　 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) ④ 式中 W*為 CIE 1964色差公式中的明度值。④ 德國 DIN系統(tǒng)的明度標(biāo)尺⑤ 對數(shù)模型⑥ Y＝ V＝ 10 孟塞爾明度標(biāo)尺是經(jīng)過孟塞爾明度標(biāo)尺是經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)得到的大量實(shí)驗(yàn)得到的 , 在知在知覺上是十分均勻的覺上是十分均勻的 ,是個(gè)是個(gè)很好的均勻明度標(biāo)尺很好的均勻明度標(biāo)尺 , 但關(guān)系式比較復(fù)雜。但關(guān)系式比較復(fù)雜。CIE 1964均勻顏色空間均勻顏色空間的明度標(biāo)尺關(guān)系式較簡的明度標(biāo)尺關(guān)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(biāo)尺塞爾明度標(biāo)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(gè)很均勻的明度標(biāo)尺。個(gè)很均勻的明度標(biāo)尺。 1. 平方根模型2. 孟塞爾模型3. CIE指數(shù)模型4. DIN模型5. 對數(shù)模型 均勻色品標(biāo)尺－均勻色品標(biāo)尺－ CIE 1960UCS均勻色品圖均勻色品圖 思思 路路 ：亮度相同的兩個(gè)顏色比較它們的色差時(shí)：亮度相同的兩個(gè)顏色比較它們的色差時(shí) , 希望色品圖希望色品圖上兩個(gè)色品點(diǎn)的距離真正代表人眼對此兩個(gè)顏色知覺的差異上兩個(gè)色品點(diǎn)的距離真正代表人眼對此兩個(gè)顏色知覺的差異大小。麥克亞當(dāng)?shù)热搜芯康慕Y(jié)果表明大小。麥克亞當(dāng)?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。于是人們探求一種新的色品圖足此要求。于是人們探求一種新的色品圖 , 希望在此色品圖希望在此色品圖上上 , 每一種顏色的寬容量最好都近似圓形每一種顏色的寬容量最好都近似圓形 , 而且大小一致。但而且大小一致。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?yàn)槔硐刖鶆虻纳穲D因?yàn)槔硐刖鶆虻纳穲D不是一個(gè)平面而是曲面不是一個(gè)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。在平面上只能找到近似均勻的色品假定具有黎曼幾何形式。在平面上只能找到近似均勻的色品圖。用坐標(biāo)變換的方式來尋找合適的均勻色品圖圖。用坐標(biāo)變換的方式來尋找合適的均勻色品圖 , 得到了不同得到了不同的近似均勻色品圖。的近似均勻色品圖。 　　 　　 CIE1960年根據(jù)麥克亞當(dāng)?shù)墓ぷ髦贫司鶆蛏窐?biāo)尺圖年根據(jù)麥克亞當(dāng)?shù)墓ぷ髦贫司鶆蛏窐?biāo)尺圖 , 稱為稱為 CIE 1960 UCS均勻色品圖均勻色品圖 ，簡稱，簡稱 CIE 1960 UCS圖圖 。以。以 u, v作為新色品圖的色品坐標(biāo)。作為新色品圖的色品坐標(biāo)。 亨特亨特 (Hunter) 1942年均勻色品變換年均勻色品變換麥克亞當(dāng)均勻色品變換麥克亞當(dāng)均勻色品變換u, v色品圖萊特實(shí)驗(yàn) 麥克亞當(dāng)?shù)?25個(gè)橢圓 CIE 1964均勻色空間及色差公式均勻色空間及色差公式 將均勻明度標(biāo)尺和均勻色品標(biāo)尺組合起來，就可以形成將均勻明度標(biāo)尺和均勻色品標(biāo)尺組合起來，就可以形成一個(gè)均勻的三維顏色空間。一個(gè)均勻的三維顏色空間。 1964年年 CIE推薦了一個(gè)均勻三維顏推薦了一個(gè)均勻三維顏色空間并