第2章-色度原理

1.色温2.感官色度3.RGB色彩体系4.XYZ色彩体系5.CIEL*u*v*和

CIEL*a*b*6.补充第2章:色度学基础1.色温(1/3)照明效果照明和色彩密切相关.除了光源的色彩以外若没有照明的话色彩是看不见的。色彩是如何改变取决于光源的改变.例如,物体的色彩在太阳光下和在日光灯下反映的颜色是不同的.

这是因为光谱的分布(每种单色数量)在这些光源中是不同的.

这下面的图片用于平常日照和日光灯管的比较.

你可以看到,日光灯有较多的蓝色成分和少量的红色成分.在这种情况下,在日光灯下看到的物体比阳光下看到的更显得白.第2章:色度学基础平均日照日光灯管1.色温(2/3)色温（相对色温）‘色温’是用于表示光源类型的一种专业术语.色温的基础是一种理想的物体温度,这个物体被称为黑体,它能完全吸收各种波长的光.

单位是K(开氏温标:0K=-273.15摄氏度).如果黑体被加热颜色将变为红=>橙=>黄=>白=>蓝白普通的日光灯据说恒星有和黑体相似的特性.所以可以说蓝星和比红星有更高的温度.星颜色表面温度心大星红色3500K太阳黄色6000K角宿星蓝色17500K例如日光灯和卤素灯等的光源颜色都能够用色温来表示.

然而,日光灯的色温5000K与实际颜色没有关系.这是因为日光灯不是一个黑体.

在一定范围内黑体的颜色可能有小小的不同,它被称为‘相对色温’.第2章:色度学基础晴天多云的天正午的阳光太阳升起后2个小时太阳升起一小时后蜡烛光

闪电

自然光普通的灯泡1.色温(3/3)标准光源标准光源是由CIE所定义(国际照明委员会).标准光源色温含义A2856K电灯泡(钨丝充气灯l)D656504K合成日光(含有紫外线的日光)辅助标准光源光源色温D505003KD555503KD757504KC6774K第2章:色度学基础D65300nm400nm500nm600nm700nm050100150200250300波长相对能量ACHiddenslide*In‘notes’,descriptioncontinuedfromthepreviouspageiswritten.除了白色黑色和灰色，所有的颜色都有下面三种属性.

色调饱和度或色彩浓度-亮度值这些颜色有三种属性.色调:区分颜色的基础之一.像红色和蓝色.

饱和度(色彩浓度):颜色的明亮度.高饱和度的红显得很红而低饱和度的红则显得发灰.

亮度值

(亮度):

亮度.高亮度的色彩是发白的低亮度的色彩则比较暗.2.感官色度(1/4)颜色的三种属性

明亮暗淡绿蓝黑色白色颜色色调饱和度亮度第2章:色度学基础2.感官色度(2/4)蒙赛尔色彩系统-1蒙赛尔色彩系统是表达色彩3种属性色调,饱和度和亮度的典型实例.

这是美国艺术家蒙赛尔于1905年发明.蒙赛尔第一次把颜色比喻成如下的一棵树.因此,曼塞尔色彩体系也被称为‘蒙赛尔树’.树干:非彩色的颜色(白

<->黑)

枝杈的方向:色调(各种颜色)枝杈的位置:亮度(亮度)枝杈的长度:浓度(明亮)第2章:色度学基础5P5B5G5R5Y值色彩浓度色调曼塞尔在色相环上设置了5种颜色:

R(红),Y(黄),G(绿),B(蓝）和P(紫).

另外,他添加YR(橙),YR(微黄色绿）,BG(蓝-绿),PB（篮紫)和PB(紫红色）分别作为各自颜色.

他把这十种颜色每种分成10种层次,所以总共定义了100个色调.

他定义了每种色调的的第五种颜色作为标种色调.例如,R(红)从1R到10R共10层次.中间的5R是标准红色.2.感官色度(3/4)蒙赛尔色彩体系2第2章:色度学基础5P5R5YR5Y5GY5G5BG5B5PB5RP蒙赛尔做了混合颜色的实验.

在颜色混合时,他在麦克斯韦磁盘上进行颜色混合的旋转.1.磁盘上涂有2种颜色(各一半)2.旋转盘片.3.如果是处在色相环位置上相对的2种颜色并且有相同的浓度水平,那么将会合成非彩色的颜色.当颜色定位于像这样的一对一,一个不规则的形状产生了:-在亮度较高的水平下黄色会有较高的浓度.-

在亮度较低的水平下蓝色会有较高的浓度.

蒙赛尔色彩系统仅给每个颜色分配一个号码,但表达一定量的色彩时并不合适.(当比较时,蒙赛尔色彩体系是一个与A4和Letter纸一样的标准而已.(但是颜色能够用mm,cm等来表示么？)2.感官色度(4/4)蒙赛尔彩色体系-3第2章:色度学基础5PB5YHiddenslide*In‘notes’,descriptioncontinuedfromthepreviouspageiswritten.3.RGB色彩体系(1/2)在RGB单色中的色彩表示下面的理论首先用于对定量颜色的表达的定义.所有的颜色都可以从这三种独立的颜色来生成.三种视觉细胞的反应决定了颜色.三种视觉细胞分别对RGB三色做出反应,并且大脑同时带来所有的信息.例如：单的的黄和单色的红和绿混合就像人的眼睛看出来的一样.研究进一步表明RGB单色光可以合成波长在380nm到780nm的单色光第2章:色度学基础每一种RGB单色再生合成目标色曝光一个380到780nm的对象.3.RGB色彩体系(2/2)RGB色彩体系RGB色彩体系用这种方法已经日臻完善.红 :700.0nm单色光绿 :546.1nm

单色光蓝 :435.8nm

单色光通过合成以上的三种光,能表示所有的在380nm到780nm可见光.例如,600nm的单色光是与当红=0.3,绿=0.05和蓝=0.0所合成的光具有相同的颜色.右边的函数关系被称为RGB彩色适配函数，这个曲线反映了RGB的单色光的合成,和眼睛里一定波长的单色光看起来一样.当然,RGB指数在那个时候的值称为三色光谱值.第2章:色度学基础波长(nm)三色光谱值0.40.30.20.10-0.1-0.2300400500600700800r(λ)g(λ)b(λ)4.XYZ色彩体系(1/4)RGB色彩系统的问题RGB色彩系统最终已经完善，但是仍然存在一些问题-有一些负光谱三色值.-亮度的计算并不简单.非常明亮青色和绿色处在负三色光谱值区域。红色的数值被降低亮度达不到。然后,红色被加到目标光线用于降低亮度,便于匹配.红色加到目标中属于RGB系统中负的区域.实际上含有负值的是不能够被合成的。亮度的计算是困难的因为：亮度的公式是=R+4.5907G+0.0601B(R/G/B:三色值)很难通过RGB的值来直观的判断颜色相似与不同.第2章:色度学基础单色光波长(nm)色度值0.40.30.20.10-0.1-0.2300400500600700800r(λ)g(λ)b(λ)这里4.XYZ色彩系统(2/4)XYZ色彩系统然后,CIE重新制定了三原色：XYZ.X=2.7690R+1.7517G+1.1301B

Y=1.0000R+4.5907G+0.0601B

Z=0.0000R+0.0565G+5.5928B右边的图是画在横轴的上方的色彩匹配函数曲线.所有的负值都被去掉.仅仅保留正向的部分.这个函数曲线反映像眼中看出来的一定波长的单色光的虚拟光XYZ的合成.被称为’XYZ’色彩匹配函数曲线.Y的成分通过RGB色彩系统的亮度相同的公式来计算.所以从Y的组成你能知道当前的亮度.在相同的能量的环境中,对人来说最亮的颜色是550nm.

.第2章:色度学基础波长(nm)色度值0.40.30.20.10-0.1-0.2300400500600700800r(λ)g(λ)b(λ)4.XYZ色彩系统(3/4)xy

色度图-1如果把XYZ放入图表,XYZ的三种参数成为一个3维的空间.因为一个三维的空间在图表中的表达是不方便的.CIE决定减少参数的数量.

接着，CIE建立了新的参数x,y和z.x=X/(X+Y+Z),y=Y/(X+Y+Z),z=Z/(X+Y+Z)x,y,z与每一个XYZ三色值保持一定的比例关系.

这些公式能够建立xy的2维空间.

然而,这个图表与下面的表示相同.1)X,Y,Z=(1,2,3)2)X,Y,Z=(10,20,30)相同比例的颜色是一样的.这幅图仅表示了色彩的色凋和浓度,除了亮度.这被称为xy色度图.第2章:色度学基础4.XYZ色彩体系(4/4)马蹄形弯曲部分包括轮廓那部分是光谱中最亮的颜色.底部的直线区域是光谱中不存在的颜色称之为紫色分界线.当然,通过测量物体的颜色,这个物体在某一温度(热辐射/黑体辐射)照耀下,你能够在色度图表上绘出温度和颜色.这条曲线被称为黑体辐射彩色线.xy

色度图-2第2章:色度学基础绿黄橙红紫青蓝白Hiddenslide*In‘notes’,descriptioncontinuedfromthepreviouspageiswritten.5.CIEL*u*v*和

CIEL*a*b*(1/4)

XYZ色彩系统的问题这个XYZ色彩系统，在这种方法下建立依然有一些问题.-色差-色彩度有一些特征在色度图上正好是相似的，人眼在绿色区域感觉更多地不同，超过了绿色区域的本身.这些个椭圆放置在人眼不能够辨别的区域中，他们被称为MacAdam椭圆.理想中的是每一个椭圆是一个个有相同大小的园。即使亮度变为双倍，人眼还是不能感受到双倍地光亮.在从暗处有一线光和从明处有二光线给与不同感觉.人眼感觉到了光.但不能认为在近处的XYZ空间的色彩就是相似的,在远处的色彩就是非常的不同.第2章:色度学基础色彩度感觉亮度Hiddenslide*In‘notes’,descriptioncontinuedfromthepreviouspageiswritten.5.CIEL*u*v*和

CIEL*a*b*(2/4)统一的色彩空间匹配人类颜色敏感度色品图被称为统一色度图.而相应的函数曲线也反映了亮度的敏感度被称为亮度函数曲线。合并在3维空间中表示为统一色彩空间.CIE在1964年发布了CIE1964U*V*W*色彩空间.然而，他们发现这里面的一些问题,所以在1976年再次发布了2个色彩空间。1)CIE1976L*u*v*色彩空间。2)CIE1976L*a*b*色彩空间。第2章:色度学基础CIEL*u*v*统一色彩空间CIEL*a*b*统一色彩空间5.CIEL*u*v*和

CIEL*a*b*(3/4)CIEL*u*v*统一色彩空间CIEL*a*b*统一色菜空间CIEL*u*v* :MacAdam椭圆了所有的圈成一样的大小.

已经有直接色彩混合添加并出现于如电视业这样的光处理业.CIEL*a*b* :几乎完成了统一的色凋线和统一浓度线，能够在2个色彩中间以(ΔE)计算距离.

已经作用于当前的色彩管理。统一色彩空间：在

Luv

和

Lab之间的区别.第2章:色度学基础理想的

MacAdam’s椭圆理想的统一色凋和浓度线5.CIEL*u*v*和

CIEL*a*b*(4/4)CIEL*a*b*统一色彩空间L :亮度

a :绿-红轴

b :黄-蓝轴

h度:

色调角度C :浓度这个空间是由L:亮度，a:绿-红轴和b:黄-蓝轴组成.中间点是非彩色的.它能够用数值：色凋(像红和蓝一样的颜色)和浓度(明亮度)来表示颜色，在CIEL*a*b*,色彩的不同能够被计算在2个色点的(ΔE)之间的距离ΔE色差0.0-0.2一点0.2-1.0非常少1.0-3.0少3.0-6.0中等Morethan6.0大第2章:色度学基础6.补充各种亮度

下面的表格大致总结了各种亮度.亮度单位定义备注光线束Beam(phi)流明(lm)Phi=Km*P(