【正文】 ????????????BGRZYX0 . 9 9 0 . 0 1 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 00 . 0 1 0 . 8 1 2 4 0 0 0 . 1 7 6 9 6 20 . 2 0 0 . 3 1 0 0 0 8 0 . 4 8 9 9 8 9第 5章 顏色的度量體系 43/66 CIE 1931 XYZ (續(xù) 4) ? CIE 1931 XYZ顏色空間 ? X， Y和 Z三基色刺激值概念的理論基礎(chǔ) ? 人的眼睛有紅、綠和藍三種感受器 ? 所有顏色都被認為由三種基色混合而成 ? 從圖 512中可看到： ? 坐標軸不在實心錐體內(nèi)，黑色位于坐標原點 ? 曲線邊界稱為光譜軌跡(spectral locus) ? 光譜軌跡上的波長是單一的，其數(shù)值表示可能達到的最大飽和度 ? 所有可見光都在錐體上 圖 512 CIE 1931 XYZ顏色空間 第 5章 顏色的度量體系 44/66 CIE 1931 XYZ (續(xù) 5) ? 配色方程 ? XYZ中任何一種顏色都可用三種基色單位表示 , ZYX ZYXC ???其中 ， C 表示顏色， X， Y和 Z為三個基色單位； X， Y和 Z 均為正的基色系數(shù)；合成的顏色光的色度由 X， Y和 Z的比值確定 ? 當(dāng) X=Y=Z時，合成白光 Ew， 總的輻射能量＝ ? 測量光源的光譜和獲得 X, Y和 Z三種基色值的過程是用分光輻射度計 (spectroradiometer)自動完成的 ZYX ??第 5章 顏色的度量體系 45/66 CIE 1931 xyY ? 從 XYZ到 xyY顏色空間 ? CIE XYZ的特點 ? 三基色刺激值 X、 Y和 Z對定義顏色很有用 ? 使用比較復(fù)雜，且不直觀 ? 1931年 CIE定義 CIE xyY顏色空間 ? 對給定顏色，若增加其明度，則每種基色的光通量要按比例增加才能匹配該顏色，說明當(dāng)顏色點離開原點 (0， 0， 0 )時， X:Y:Z的比值保持不變 ? 色度值僅與波長 (色調(diào) )和純度有關(guān)，與總輻射能量無關(guān)，因此在計算顏色的色度時，把 X、 Y和 Z值相對于總輻射能量 =(X+Y+Z)規(guī)格化，并只需考慮它們的相對比例 ZYXXx??? ZYXYy??? ZYXZz???zyx , 稱為三基色相對系數(shù) 第 5章 顏色的度量體系 46/66 CIE 1931 xyY(續(xù) 1) ? 配色方程可規(guī)格化為 x+y+z=1 ? 由于三個相對系數(shù)之和恒為 1，這就相當(dāng)于把 XYZ顏色錐體投影到 X+Y+Z=1的平面。 ? CIE色度圖 (CIE chromaticity diagram)：容易看到顏色之間關(guān)系的一種圖 第 5章 顏色的度量體系 34/66 顏色科學(xué)史上的兩次重要會議 (續(xù) ) ? 1976年國際照明委員會召開的會議 ? 明確了 1931的 CIE系統(tǒng)規(guī)范存在的兩個問題： ? 用明度和色度不容易解釋物理刺激和顏色感知之間的關(guān)系 ? 色度圖上表示的兩種顏色之間的距離與顏色觀察者感知的變化不一致，稱為感知均勻性 (perceptual uniformity)問題，即顏色之間在數(shù)字上的差別與視覺感知不一致 ? 解決顏色空間的感知一致性問題 ? 專家們對 CIE 1931 XYZ系統(tǒng)進行了非線性變換，定義了兩種顏色空間 ? 用于自照明的顏色空間，稱為 CIELUV ? 用于非自照明的顏色空間，稱為 CIE 1976 L*a*b*或 CIELAB ? 這兩種顏色空間與顏色的感知比較均勻，并給了人們評估兩種顏色近似程度的一種方法，允許使用數(shù)字量 ΔE表示兩種顏色之差 第 5章 顏色的度量體系 35/66 CIE 1931 RGB ? RGB顏色匹配函數(shù) ? 匹配每種光波波長所需要的三種相加基色的相對量 ? 該術(shù)語通常是指標準觀察者的顏色匹配函數(shù) ? 顏色是物理量，對物理量可進行計算和度量 ? 產(chǎn)生用紅、綠和藍單光譜基色匹配所有可見顏色的想法，并做了許多實驗 ? 1931年國際照明委員會綜合了不同實驗者的實驗結(jié)果，得到了 RGB顏色匹配函數(shù) (color matching functions)，如圖 510所示 ? 圖上的橫坐標表示光譜波長，縱坐標表示用以匹配光譜各色所需要的 和 ，這些值是以等能量白光為標準的系數(shù)，是觀察者實驗結(jié)果的平均值 ??gr , ?b第 5章 顏色的度量體系 36/66 CIE 1931 RGB(續(xù) 1) ? 為匹配在 nm和 nm之間的光譜色， 出現(xiàn)負值，表示需要使用補色 ? 國際照明委員會把三種單色光的波長分別定為 ? 紅光 (R)： 700 nm ? 綠光 (G)： nm ? 藍光 (B)： nm r?圖 510 1931 CIE RGB顏色匹配曲線 (RGB Color Matching Curves) 第 5章 顏色的度量體系 37/66 CIE 1931 RGB(續(xù) 2) ? 標準白光 Ew的匹配 ? 通過顏色匹配實驗，用紅、綠和藍三基色光匹配成白光時，所需紅、綠和藍基色光的光通量之比為1∶ ∶ ? 為便于計算，按比例規(guī)定了三基色光的單位 ,分別用 R、 G和 B表示為 R=1個紅基色光單位 =1光瓦 G=1個綠基色光單位 = B=1個藍基色光單位 = 其中， 1光瓦 =680流明 (lm) ? 標準白光 Ew的顏色可用每個基色單位為 1的物理三基色配出 BGRC wE ?????? 111第 5章 顏色的度量體系 38/66 CIE 1931 RGB(續(xù) 3) ? 其他顏色的匹配 ? 根據(jù)三基色原理，任意一種顏色 C可用下式匹配 bBgGrRC ???? r、 g和 b分別為紅、綠和藍三基色的比例系數(shù)，即三種單位基色光的光通量的倍數(shù) ? r、 g和 b的大小決定顏色光的光通量 ? r、 g和 b之間的比例決定生成的顏色。 ? CIE XYZ基色系統(tǒng)：與 RGB相關(guān)的想象的基色系統(tǒng)，但更適用于顏色的計算。 的視野 (field of view)。該標準采用想象的 X, Y和 Z三種基色，用顏色匹配函數(shù) (colormatching function)表示。 第 5章 顏色的度量體系 32/66 CIE顏色系統(tǒng) ? 物理三基色模型 ? RGB模型采用物理三基色，其物理意義很清楚，但它是一種設(shè)備相關(guān)的顏色模型。例如，某一點的數(shù)值是 30, 25, 45，它所表示的含義是全色占 30%、白色占 25%和黑色占 45%。這樣就可用二維空間表示顏色，如色圓 ? 統(tǒng)一了對顏色的認識，使顏色樣本之間的距離與感知的顏色差異相一致 ? 為顏色交流語言提供了一個清晰而不含糊的表示法。 ? “顏色空間”與“顏色模型” ? “顏色空間 (color space)”和“顏色模型 (color model)”互為同義詞 第 5章 顏色的度量體系 22/66 顏色的度量體系概要 ? 顏色系統(tǒng) (color system) ? 定義：組織和表示顏色的方法，也稱顏色度量體系、顏色制或顏色體制 ? 方法：組織和表示顏色的主要方法 ? 顏色模型 (color model)：用簡單方法描述所有顏色的一套規(guī)則和定義 ? 例子： RGB, HSB, CMY, CIE XYZ, CIELAB， CMYK和顏色的光譜描述方法 ? 編目系統(tǒng) (cataloging system)：給每一種顏色分配一個唯一的名稱或一個號碼 ? 例 1， Munsell顏色系統(tǒng) (Munsell Color System) 第 5章 顏色的度量體系 23/66 顏色的度量體系概要 (續(xù) 1) ? 例 2， Pantone顏色系統(tǒng)也稱 Pantone顏色匹配系統(tǒng)(Pantone Matching System ， PMS) ，在圖形藝術(shù)和印刷技術(shù)中使用的一種顏色匹配系統(tǒng)，包含有 500多種印墨顏色，每種顏色都指定了一個號碼 ? 準確性 ? 人們對物體產(chǎn)生某種光的感覺，一方面取決于電磁輻射對眼睛的物理刺激，另一方面取決于眼睛的視覺特性 ? 對顏色的標定最終要符合人眼的視覺特性，因此，計算顏色的一些基本數(shù)據(jù)都是來自許多觀察者的顏色視覺實驗結(jié)果 ? 概要見圖 57 第 5章 顏色的度量體系 24/66 顏色的度量體系概要 (續(xù) 2) 圖 57 顏色的度量方法 [1] 第 5章 顏色的度量體系 25/66 Munsell顏色系統(tǒng) ? Albert H. Munsell ? 1858