色度学原理与CIE标准色度学系统讲座.ppt

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第2章
色度学原理与
CIE 标准色度学系统
§1颜色匹配（色光相加混合）
§1-1 颜色匹配定义和方法
颜色匹配的定义：
两个视场的颜色在视觉上相等。
颜色匹配的方法：
光谱匹配：不同光谱成分的混合（调节光源的发射光谱、物质的吸收与反射光谱。
颜色匹配的方法：
01
时间混合：用色转盘，
02
调节转盘上颜色块的面积。
03
空间混合：
04
调节不同色颗粒发光的比例。
05
（显示屏）
06
其基础是光谱的混合，
07
后两种混合方法是利用了人眼的视觉特性。
1-2颜色匹配方程
如果 （C）为待匹配的目标色
（R） （G） （B）为三原色
C、 R、 G、 B 为目标色及三原色的量，
当用三原色混合实现与颜色（C）的匹配时有
（C）=R （R） +G （G） +B （B）
此式即为颜色匹配方程。
当三原色之一(例如B)必須加在被匹配的顏色上时﹐顏色方程可表示 为﹕ C (C) + B (B) = R (R)+ G (G)
這一方程在色度学中可表达成﹕
C (C)= R (R)+ G (G)- B (B)
根据颜色方程任何一种颜色可以用匹配该颜色的三原色的量来表示，
匹配该颜色所需要三原色的数量——颜色的三刺激值
这就是将颜色“量化”的思想
实现颜色知觉“量化”的方法：
有以下问题需要解决：
怎样选定三原色？
怎样确定三原色的单位量？
怎样确定任何一种颜色的三刺激值，
是否比必需做匹配实验？
怎样利用颜色的光谱构成，确定颜色的三刺激值？
CIE规定了以上问题的解决方案—CIE标准色度学系统
2 CIE标准色度学系统
国际照明委員会(Commission Internationale ed I‘Eclairage-CIE) 光度学和色度学的国际学术研究机构。
设在巴黎。早在1924年前就已从事标准色度学系统的研究。
规定了：CIE 1931标准色度观察者光谱三刺激值，
绘制出 “1931 CEL-RGB系统色度图”，
推荐1931 CIE-XYZ系统，为国际通用色度学系统，
称为“CIE标准色度学系统”，
所作的图则称“CIE 1931色度图”。
1964年制定了CIE1964补充色度学系统以及相应的色度图，
进行色度计算和色差计算。
1964年提出“均匀颜色空间”的三维空间概念，
1976年加以修订，并正式被采用。
CIE为此还提出了确定的参照光源，称“CIE标准光源”。
§2-1 选定三原色
1、其中任何一种原色不能被其他两种原色匹配
2、三色之间的光谱间隔大，匹配色覆盖的颜色最多
3、容易实现
CIE确定： Red Green Blue
nm 700
为标准三原色
这样規定的原因是上述三者都比较容易精确地产生出來。是采用汞弧光谱中经滤波后的单一谱线获得，色度稳定而准确，配出彩色也较多。
§2-2 选定三原色的单位量
等能白：SE Red Green Blue Mixture
nm 700
单位量（流明）
1 Red unit = [R] = cd/m2 ;
1 Green unit = [G] = cd/m2 ;
1 Blue unit = [B] = cd/m2 .
（亮度比和光通量比是等效的）
§2-3 确定等能白光的光谱三刺激值
等能白光（E光源）假想的在整个可見光譜范为內光谱辐射能相等的光源的光色﹐也称等能白色。与色溫为5500k的白光很相似。
光谱三刺激值—混配出单位辐射功率、波长为λ的单色光所需要的三刺激值。
实验证明：几乎所有的颜色都可以用三原色按某个特定的比例混合而成。如果用上述规定单位量的三原色，在可见光380nm~780nm范围内每隔波长间隔（如10nm)对等能白色的各个波长进行一系列的颜色匹配实验，可得每一光谱色的三刺激值。
光谱三刺激值曲线
可得到如下图三条曲线—光谱三刺激值曲线
也就是CIE1931-RGB标准色度观察者