03第二章CIE标准色度系统课件

1、表示颜色的方法有很多，如：分光光度曲线、色谱表色法、CIE标准色度系统、孟塞尔颜色系统、中国颜色体系等等。第一节 颜色匹配把两种颜色调到视觉上相同或相等的过程叫做颜色匹配。一、颜色匹配实验：颜色匹配实验如P32图2-1所示。第二章 CIE标准色度系统二、三刺激值和色品图1、三刺激值。在颜色匹配实验中，用于颜色混合以产生任意颜色的三种颜色叫做三原色。 1931年，CIE作了规定：匹配等能光谱色时使用的三原色光波长分别为红原色700nm、绿原色546.1nm、蓝原色435.8nm。 颜色匹配实验中，当与待测色达到匹配时所需要的三原色的数量，称为三刺激值，记作R、G、B，分别表示红、绿、蓝光的数量。

2、 R、G、B值相同的颜色，颜色感觉（外貌）必定相同。用三刺激值来表示不同的颜色，就是CIE色度系统的基本出发点。 2、光谱三刺激值。 匹配等能光谱色的三原色数量。用符号r、g 、b 来表示。3、色品坐标和色品图。三原色各自在R+G+B总量中的相对比例叫做色品坐标，用符号r、g、b来表示。色品坐标与三刺激值的关系为： r=R/ R+G+B ，g =G / R+G+B ， b =B/ R+G+B=1-r-g。以色品坐标r、g表示的平面图称为色品图，如图2-2示。标准白光（W）的色品坐标为：r=g=b=0.333。第二节 CIE标准色度系统CIE标准色度系统。 什么是CIE色度系统? 色度系统又名表

3、色系统，它是指使用特定的符号，按一系列规定和定义表示颜色的系统。CIE标准色度系统是国际照明委员会所推荐使用的，它是国际通用的表色、测色标准，也是我国国家标准局1983年正式推行的颜色表示方法的基础。一、CIE1931RGB系统表2-1是用实验方法测得波长间隔为10nm的数据。图2-4是根据CIE1931-RGB系统标准色度观察者光谱三刺激值所绘制出的色品图。色品图中的偏马蹄形曲线是所有光谱色色品点连接起来的轨迹称作光谱轨迹。（spectrum locus），这种特殊形状是由人眼对三原色刺激的混合比例决定的。 出现负值的原因见P37。为了方便计算和理解，1931年CIE讨论推荐了新的国际通用色

4、度系统CIE1931XYZ系统。二、CIE1931标准色度系统在RGB系统的基础上，CIE作了修正，将原来的光谱三刺激值进行了新的转换,保证所有实际颜色的数据都是正值，这一组新计算出来的数据定名为“CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值（又名匹配函数）”。简称为“CIE1931标准色度观察者”。在理论上，要想得某一波长的光谱颜色，可以从表2-2中查出相应的X、Y、Z三刺激值相加，便可得该光谱色。1、CIE1931色度图。A、 绘制。我们把色度图中各种单色光刺激色坐标的点连起来形成的马蹄形轨迹叫做光谱轨迹（spectrum locus），这种特殊形状是由人眼对三原色刺激的混合比例决定的。B、在

5、色度图中，把紫、红两端连接起来的直线叫做紫红轨迹（purple boundary），这是光谱中所没有的介于紫和红之间的颜色，这条直线上的颜色又称为谱外色。在由光谱轨迹和紫红轨迹所形成的马蹄形区域里，包含了一切物理上能实现的颜色，凡落在其区域外的颜色是不能由真实色光混合产生的颜色。 色度图色度图中心为白点，光谱轨迹上的点代表不同波长的光谱色，是饱和度最高的颜色，越接近色品图中心，颜色的饱和度就越低，围绕色品图中心不同的角度，颜色的色调不同。使用数字描述颜色时，常采用Yxy表色方法，即采用色品坐标xy表示颜色的色度特征，用亮度因数Y表示颜色的亮度特征。这样颜色的外貌就能完全唯一地确定下来。如图2-

6、7所示。CIE1931标准色度观察者的数据只适用于2 （1 4 ）视场。2、色度图中颜色的标定 在色度图中标定颜色既可以用色度坐标，也可以用主波长和彩度来表示。（以CIE1931色度图为例进行说明）2.1色相的表示。A、在色度图中，E点处是等能白光，表示理想的白光光源，又名中性点，由三原色各三分之一混合产生，该点的色度坐标为：x=0.3333，y=0.33333，z=0.3333。B、 光谱色均在马蹄形的光谱轨迹上，光谱色的色相由曲线上各色点的波长来表示。谱外色则均在中性点与紫红轨迹之间的三角形区域内。位于光谱轨迹之内各点的颜色色相一般可以用其主波长来表示（主要是用作图法和计算方法求得）。任一

7、色点与中性点的连线称为等色相线，这条线上各点的颜色色相相同，即均由同一主波长来表示，但彩度有所不同。C、谱外色的色相可由某色点的补色波长c表示。D、在色度图中，很容易确定一对光谱色的补色波长。 2.2彩度的表示。2.3明度的表示。 第三节 CIE1964补充标准色度系统为了适应大视场颜色测量的需要，所以1964年，CIE又补充制定了一种10视场的色度系统，称为CIE1964补充标准色度系统，又称10视场X10Y10Z10色度系统，简称为X10Y10Z10色度系统。课本中P43表2-3是其三刺激值和色度坐标。在CIE1964补充色度系统中，所用的三原色波长与CIE1931略有不同，分别为：R=6

8、45.2nm，G=526.3nm，B=444.4nm。用它绘制的CIE1964色度图与CIE1931略有差异，如P45图2-9所示。二者的等能白光E点是重合的，光谱轨迹在形状上是相似的，但是在相同波长的光谱色在各自的光谱轨迹上的位置有较大差异，如490500nm，还可以看图2-10，比较它们的差异。 所以在色度测量与计算中要根据观察视场的大小选择CIE1931或CIE1964。第四节 光源的颜色特性一、色温与相关色温人们在日常生活中发现，某些黑色物体如铁块、煤块被加热之后，随着温度的不断升高，颜色会发生由黑红黄白蓝的一系列的颜色变化，可以认为温度与某些物体的颜色有一定的对应关系，于是人们发明了

9、用温度值表示颜色的方法。（人们选用颜色温度这个概念来描述光源的颜色，简称为色温。）衡量光源色温是以绝对黑体的温度与其相应的光谱功率分布作为标准的。绝对黑体绝对黑体是指能100%地吸收任何波长的光辐射的物体。但是在自然界中理想的绝对黑体是不存在的，所以人们就设计出以耐高温金属材料制作的黑体基本接近于绝对黑体。 光源的色温：如果某一光源发出的颜色与黑体在某一温度时发射光的颜色相同，即光源的光谱功率分布曲线与黑体某一温度下的曲线吻合，（当某种光源的色品坐标与某一温度下黑体色品坐标相同时）则黑体的这一温度值即称为该光源的色温（color temperature）。色温采用绝对温度T（即热力学温度）表示

10、，单位：开尔文，简称为开，符号为K。T（K）=t（）+273。那么我们如何确定光源的色温呢？具体作法是：先使用光谱辐射计测出待测光源的光谱功率分布并绘出相对光谱功率分布曲线，再以绝对黑体的相对光谱功率分布曲线图作为参照标准，比较后，找出与待测光源相吻合的一条曲线，查出该曲线的绝对温度值，该数值即为待测光源的色温数值。如正午的日光色温为6500K，则说明此时日光的光色与黑体加热到6500K（6227）时发出的光色相同。相关色温。显而易见，光源的光谱功率分布是用曲线的形式来描述光色，而色温则是用数字的形式来表示光色，前者直观，后者便于交流。注意：色温只是用温度值来描述光源的颜色的一种量值，它与光源

11、本身的温度无关。 印刷行业对光源色温的要求 a、在拍摄彩色原稿的过程中的要求。b、在彩色复制过程中的要求。c、按照我国行业标准规定，观察透射样品时，光源的相关色温为5003K；观察反射样品时，光源的相关色温为6504K，否则观察会出现偏差。 二、CIE标准照明体和标准光源为了分析和运用颜色，统一颜色工作者对颜色的认识和交流，CIE规定了标准照明体和标准光源。标准照明体是指特定的的光谱功率分布，标准光源是符合标准照明体规定的光谱功率分布的物理发光体。CIE标准照明体：标准照明体A、标准照明体B、标准照明体C、标准照明体D65 、标准照明体D。标准照明体A、B、C、D、D65的相对功率分布见表2-

12、4，色品坐标见表2-5，光谱功率分布曲线见图2-14。CIE标准光源： 是指用来实现标准照明体、由CIE所规定的人造光源。 标准光源A、 标准光源D65 、 标准光源D。CIE优先推荐D55，D65，D75的相对光谱功率分布作为代表日光的标准照明体，相当于相关色温为5505K，6504K，7504K的D照明体。CIE建议尽量用D65来代表日光，在不能应用D65时，则尽量使用D55和D75。在印刷应用中，常使用D50作为标准照明条件。三、光源的显色性1.什么是光源的显色性？光源的显色性是光源的另一颜色指标。它是指与参考标准光源相比较时，光源显现物体颜色的特性（在光源照明下所呈现颜色的真实性），即

13、将待测光源下与参照标准光源下标准样品的颜色相比较，偏差越小则待测光源的显色性越好。1.1CIE规定：待测光源色温低于5000K时，用黑体作为参照标准光源，待测光源的色温高于5000K时，用标准照明体D作为参照标准光源。1.2参考标准光源的显色指数Ra=100。当某光源的显色性与参考标准光源相同时，则该光源的显色指数为100，而有差异时，其显色指数Ra100。Ra越接近100，光源的显色性越好。Ra值在10075之间的光源，属于显色性良好的光源；Ra值在7550之间的光源，显色性一般；Ra0.0089或0.01）a*=500（X/Xn）1/3（Y/Yn）1/3 （X/Xn0.0089或0.01

14、）b*=200（Y/Yn）1/3（Z/Zn）1/3 （Z/Zn0.0089或0.01 ）以上各式中，L*明度指数；a*、b*均为色度指数；X、Y、Z颜色样品的光谱三刺激值；Xn、Yn、ZnCIE标准照明体照射到完全漫反射面的三刺激值，其数值见下表。 视场 光源三刺激值2视场10视场D65CAD65CAXn95.05098.070109.8594.81097.280111.14Yn100.00100.00100.00100.00100.00100.00Zn108.90118.2235.580107.34116.1435.2002、色差公式：色差（color difference）是指用数值的方式

15、表示两种颜色给人色彩感觉上的差别。两个按L*、a*、b*标定的颜色，色差由下式计算：Eab*=（L*）2+（a*）2+（b*）2L*=L样*L标*，正值时表示样品比标准浅，负值则表示样品比标准深。色度差a*=a样*a标*，b*=b样*b标*，a*和b*表示样品和标准在a*b*平面中位置的改变。若两种颜色看上去有差别，则称为色差，用符号Eab*表示，单位是NBS（它是美国国家标准局的名称缩写），1NBS相当于0.00150.0025x或y的色品坐标变化。颜色的差别不仅是色相的差别，还有明度和彩度上的差别。我国国家标准局在彩色印刷品质的质量要求上也使用了CIELAB色差公式，如对彩色装潢印刷品的同批同色色差为：一般产品Eab*5.006.00，精细产品Eab*4.005.00。计算举例。三、CIE1976L*u*v*均匀颜色空间及色差公式（略）。第八节 同色异谱什么是同色异谱色？ 同色异谱色（metameric colors）是指颜色外貌看起来相同，但是光谱组成并不相同的颜色。 同色异谱色的条件：a、必须要在相同观察条件下，主要是光源相同。b、两个异谱的颜色如要同色，它们的反射曲线在可见光范围内至少要有三个交叉点，即两色在三个不