1931-1960-1976色坐标转换

CHUNGHWA PICTURE TUBES, LTD.CIE 1931/1976色飽和度轉換方式說明Oct 2007Product Planning Management General Division什麼是CIE 1931CHUNGHWA PICTURE TUBES, LTD.•由於色彩是一個三維函數，所以應該由三維空間表示。

國際標準照明委員會（CIE）1931年規定這三種色光的波長是：紅色光（（R）：700nm–紅色光綠色光（（G）：546.1nm–綠色光藍色光（（B）：435.8nm–藍色光•自然界中各種原色都能由這三種原色光按一定比例混合而成。

•由於人類思維能力和表現能力的限制，三維的坐標系在實際應用中都暴露出了很大的局限性。

系統。

CIE組織提出CIE 1931 RGB系統CHUNGHWA PICTURE TUBES, LTD.•在以上基礎上定義出r/g/b公式：–r=R/（R+G+B）–g=G/（R+G+B）–b=B/（R+G+B）•但是這樣的表示方法中r/g值會出現負數，由於實際上不存在負的光強，而且這種計算極不方便，不易理解。

1931 CIE-RGB表色系統色座標系統。

CIE組織修正為CIE 1931 XYZ色座標系統CHUNGHWA PICTURE TUBES, LTD.•在1931年CIE組織建立了三種假想的標準原色X （紅）、Y（綠）、Z（藍），由此衍生出的便是1931 CIE-XYZ系統。

–X = 2.7689R+ 1.7517G+ 1.1302B–Y = 1.0000R+ 4.5907G+ 0.0601B–Z = 0.0000R+ 0.0565G+ 5.5943B•此一公式有下列特點：–所有的X, Y, Z值都是正值–Y值正好代表光亮度–X=Y=Z 時代表等能量白光CHUNGHWA PICTURE TUBES, LTD.•因色度僅與波長和純度有關，因此計算色度時除以(X+Y+Z)進行格式化，故x,y,z 稱為三基色相對係數–x=X/(X+Y+Z);–y=Y/(X+Y+Z);–z=1-(x+y)•因x+y+z=1，就相當於把X+Y+Z=1平面投射到(X,Y)平面，也就是Z=0的平面，這就是CIE xyY 色度圖。

CIE1976--色度空间（一）、CIE1976--色度空间及色差公式从一开始研究色彩学，人们为了使色彩设计和复制更精确、更完美，为色彩的转换和校正制定合适的调整尺度或比例，减少由于空间的不均匀而带来的复制误差，在不断寻找一种最均匀的色彩空间，这种色彩空间，在不同位置，不同方向上相等的几何距离在视觉上有对应相等的色差，把易测的空间距离作为色彩感觉差别量的度量。

若能得到一种均匀颜色空间，那么色彩复制技术就会有更大进步，颜色匹配和色彩复制的准确性就得到加强。

从CIE1931RGB系统到CIE1931XYZ系统，再到CIE1960UCS系统，再到CIE1976LAB系统，一直都在向"均匀化"方向发展。

CIE1931XYZ颜色空间只是采用简单的数学比例方法，描绘所要匹配颜色的三刺激值的比例关系；CIE1960UCS颜色空间将1931xy色度图作了线形变换，从而使颜色空间的均匀性得到了改善，但亮度因数没有均匀化。

为了进一步改进和统一颜色评价的方法，1976年CIE推荐了新的颜色空间及其有关色差公式，即CIE1976LAB（或L a b）系统，现在已成为世界各国正式采纳、作为国际通用的测色标准。

它适用于一切光源色或物体色的表示与计算。

CIE1976L a b空间由CIEXYZ系统通过数学方法转换得到，转换公式为：（5-17）其中X、Y、Z是物体的三刺激值；X0、Y0、Z0为CIE标准照明体的三刺激值；L表示心理明度；a、b为心理色度。

从上式转换中可以看出：由X、Y、Z变换为Ｌ、a、b时包含有立方根的函数变换，经过这种非线形变换后，原来的马蹄形光谱轨迹不复保持。

转换后的空间用笛卡儿直角坐标体系来表示，形成了对立色坐标表述的心理颜色空间，如图5-43所示。

在这一坐标系统中，+a表示红色，-a表示绿色，+b表示黄色，-b表示蓝色，颜色的明度由L的百分数来表示。

图5-43色差是指用数值的方法表示两种颜色给人色彩感觉上的差别。

敬赠
中国影音集成科技展
China Audio&Video Integration Technology Expo (CIT)2011 1931 C.I.E XYZ 色域坐标图是CIE(国际照明委员会)所制定的色彩标准中的关键部分，是视频调校工程师、视频爱好者与发烧友、家庭影院设计工程师等专业人员必不可少的视频调校参考工具。

通过1931 C.I.E XYZ 色域坐标图，就能够掌握显示设备色温坐标点的精确位置，了解显示设备的色彩范围，进而对显示设备作准确细致的调整，获得最理想的色彩表现。

以下更附带包括NTSC、EBU、SMPTE-C 以及ITU-R.709国际色域标准的参照表，让大家能够及时参照显示设备的色彩表现是否达到了国际标准，
更好地掌握显示设备性能表现。

附国际色域标准参照表
显示设备调校必备工具。

CIE 1931 色度图 (2维标准观测)目的这个工程的目的就是证明如何显示一个1931 CIE（Commission International de l'Eclairage 国际照明协会）的色度图，同样还包括1960和1976介绍中对其的改革。

额外地，这个图可以使用1931的2维标准观测来显示，也可以用1964年的10维标准观测来显示，我们还试着解释它们之间的不同。

背景标准观测（Standard Observer）。

CIE标准观测是基于协会和建造者的表格的二维区域。

CIE 1964标准观测是10维的。

引导到1931标准观测的实验只使用了视网膜中的一个小凹槽，覆盖了视野的2维。

1964年附加的标准观测是基于视网膜10维区域的色彩比配实验。

观测忽略了中央的2维点。

当视觉感受被期望为4维时，1964的标准观测就被推荐出来了。

CIE标准观测通常都基于许多实验，这些实验是用少数拥有普通视力的人做出的。

没有真正的观测是也CIE标准观测一样的。

请参考[Judd75, pp. 153-157] or [Billmeyer81, pp.42-45]。

关于新闻组的投递，Danny提出“1964观测有50个观测者左右，而1931只有一打。

1964的工作包括一些外国的已经获得博士学位的同事，但是早期的工作只有包括伦敦附近的一些英国人”。

根据[Foley96, p. 580], 1964的表格并不是普遍为计算机使用的，因为它强调很大的一个颜色区域，这个区域里的大多数颜色并不是图象中能够找到的。

下面的图能够被“标准”表格色度程序显示，当程序被校准了以后尺寸也就正确了。

CIE 1931 2-Degree Field of ViewCIE 1964 10-Degree Field of View要得到附加的CIE1931和1964观测信息，请看[Judd75, p. 155] or [Billmeyer81, p. 42]。

三、CIE1976色度空间（一）、CIE1976色度空间及色差公式从一开始研究色彩学，人们为了使色彩设计和复制更精确、更完美，为色彩的转换和校正制定合适的调整尺度或比例，减少由于空间的不均匀而带来的复制误差，在不断寻找一种最均匀的色彩空间，这种色彩空间，在不同位置，不同方向上相等的几何距离在视觉上有对应相等的色差，把易测的空间距离作为色彩感觉差别量的度量。

若能得到一种均匀颜色空间，那么色彩复制技术就会有更大进步，颜色匹配和色彩复制的准确性就得到加强。

从CIE1931RGB系统到CIE1931XYZ系统，再到CIE1960UCS系统，再到CIE1976LAB系统，一直都在向"均匀化"方向发展。

CIE1931XYZ颜色空间只是采用简单的数学比例方法，描绘所要匹配颜色的三刺激值的比例关系；CIE1960UCS颜色空间将1931xy色度图作了线形变换，从而使颜色空间的均匀性得到了改善，但亮度因数没有均匀化。

为了进一步改进和统一颜色评价的方法，1976年CIE推荐了新的颜色空间及其有关色差公式，即CIE1976LAB（或L a b）系统，现在已成为世界各国正式采纳、作为国际通用的测色标准。

它适用于一切光源色或物体色的表示与计算。

CIE1976L a b空间由CIEXYZ系统通过数学方法转换得到，转换公式为：（5-17）其中X、Y、Z是物体的三刺激值；X0、Y0、Z0为CIE标准照明体的三刺激值；L表示心理明度；a、b为心理色度。

从上式转换中可以看出：由X、Y、Z变换为Ｌ、a、b时包含有立方根的函数变换，经过这种非线形变换后，原来的马蹄形光谱轨迹不复保持。

转换后的空间用笛卡儿直角坐标体系来表示，形成了对立色坐标表述的心理颜色空间，如图5-43所示。

在这一坐标系统中，+a表示红色，-a表示绿色，+b表示黄色，-b表示蓝色，颜色的明度由L的百分数来表示。

图5-43色差是指用数值的方法表示两种颜色给人色彩感觉上的差别。

色度图波长对应坐标值部门： xxx时间： xxx整理范文，仅供参考，可下载自行编辑二、 1931CIE-XYZ标准色度系统所谓1931CIE-XYZ系统，就是在RGB系统的基础上，用数学方法，选用三个理想的原色来代替实际的三原色，从而将CIE-RGB系统中的光谱三刺激值和色度坐标r、g、b均变为正值。

<一）、CIE-RGB系统与CIE-XYZ系统的转换关系选择三个理想的原色<三刺激值）X、Y、Z，X代表红原色,Y代表绿原色,Z代表蓝原色,这三个原色不是物理上的真实色，而是虚构的假想色。

它们在图5-27中的色度坐标分别为：从图5-27中可以看到由XYZ形成的虚线三角形将整个光谱轨迹包含在内。

因此整个光谱色变成了以XYZ三角形作为色域的域内色。

在XYZ系统中所得到的光谱三刺激值、、、和色度坐标x、y、z将完全变成正值。

经数学变换，两组颜色空间的三刺激值有以下关系：X=0.490R+0.310G+0.200BY=0.177R+0.812G+0.011B …………………………<5-8）Z= 0.010G+0.990B两组颜色空间色度坐标的相互转换关系为：x=<0.490r+0.310g+0.200b）/<0.667r+1.132g+1.200b）y=<0.117r+0.812g+0.010b）/<0.667r+1.132g+1.200b）………………(5-9>z=<0.000r+0.010g+0.990b）/<0.667r+1.132g+1.200b）这就是我们通常用来进行变换的关系式，所以，只要知道某一颜色的色度坐标r、g、b，即可以求出它们在新设想的三原色XYZ颜色空间的的色度坐标x、y、z。

通过式<5-9）的变换，对光谱色或一切自然界的色彩而言，变换后的色度坐标均为正值，而且等能白光的色度坐标仍然是<0.33，0.33），没有改变。

LED封装行业分光分色标准中的色坐标、黑体轨迹、等温线等色度学概念的计算方法摘要在当今全球能源紧缺的环境下，节约能源已成为全人类共同的意识。

同时，国家也在大力倡导节能减排，在刚刚成功举办的2010年上海世博会和2008年的北京奥运会都不约而同的以绿色节能为主题，这就给中国LED照明产业的发展带来了巨大的历史机遇。

发光二极管（LED）作为新一代绿色光源，与传统光源（白炽灯、荧光灯和高强度放电灯等）相比，具有节能、环保、响应时间短，体积小，寿命长、抗震性好等多项优势，因而受到人们的青睐，成为各国半导体照明领域研究的热点。

本文主要是围绕LED的发光原理和LED封装行业的发展状态，重点探讨在LED封装行业分光分色标准制定过程中涉及的色坐标、等色温线、黑体轨迹曲线等色度学概念的计算方法，为LED封装行业的工程师提供非常实用的理论指导。

关键词：LED、等色温线、黑体轨迹。

第一章前言发光二极管（Light Emitting Diode，即LED）于20世纪60年代问世，在20世纪80年代以前，只有红光、橙光、黄光和绿光等几种单色光，主要作为指示灯使用，这一时期属于LED“指示应用阶段”。

20世纪90年代初，LED的亮度有了较大提高，LED的发展和应用进入了“信号和显示阶段”。

1994年，日本科学家中村修二在GaN基片上研制出了第一只蓝光LED，在1997年诞生了InGaN蓝光芯片+YAG荧光粉的白光LED，使LED的发展和应用进入了“全彩显示和普通照明阶段”。

LED作为一种固态冷光源，是一种典型的节能、环保型绿色照明光源，必将成为继白炽灯、荧光灯和高强度放电灯（HID）之后的第四代新光源。

LED芯片通常用III-V族化合物半导体材料(如GaAs、GaP、GaN）通过外延生产工艺制造而成，其发光核心是PN结，具有一般PN结的特性，即正向导通，反向截止、击穿特性等。

LED发光原理是LED在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区，电子和空穴在PN结复合，其中部分复合能转换成辐射发光，另一部分转换成热辐射，后者不产生可见光。

1931CIE-XYZ标准色度系统所谓1931CIE-XYZ系统，就是在RGB系统的基础上，用数学方法，选用三个理想的原色来代替实际的三原色，从而将CIE-RGB系统中的光谱三刺激和色度坐标r、g、b均变为正值。

（一）、CIE-RGB系统与CIE-XYZ系统的转换关系选择三个理想的原色（三刺激值）X、Y、Z，X代表红原色,Y代表绿原色,Z代表蓝原色,这三个原色不是物理上的真实色，而是虚构的假想色。

它们在图5-27中的色度坐标分别为：r g bX 1.275 -0.278 0.003Y -1.739 2.767 -0.028Z -0.743 0.141 1.602从图5-27中可以看到由XYZ形成的虚线三角形将整个光谱轨迹包含在内。

因此整个光谱色变成了以XYZ三角形作为色域的域内色。

在XYZ系统中所得到的光谱三刺激值、、、和色度坐标x、y、z将完全变成正值。

经数学变换，两组颜色空间的三刺激值有以下关系：X=0.490R+0.310G+0.200BY=0.177R+0.812G+0.011B …………………………（5-8）Z= 0.010G+0.990B两组颜色空间色度坐标的相互转换关系为：x=（0.490r+0.310g+0.200b）/（0.667r+1.132g+1.200b）y=（0.117r+0.812g+0.010b）/（0.667r+1.132g+1.200b）………………(5-9)z=（0.000r+0.010g+0.990b）/（0.667r+1.132g+1.200b）这就是我们通常用来进行变换的关系式，所以，只要知道某一颜色的色度坐标r、g、b，即可以求出它们在新设想的三原色XYZ颜色空间的的色度坐标x、y、z。

通过式（5-9）的变换，对光谱色或一切自然界的色彩而言，变换后的色度坐标均为正值，而且等能白光的色度坐标仍然是（0.33，0.33），没有改变。

表5-3是由CIE-RGB系统按表5-2中的数据，由式（5-9）计算的结果。

色度图波长对应坐标值部门： xxx时间： xxx整理范文，仅供参考，可下载自行编辑二、 1931CIE-XYZ标准色度系统所谓1931CIE-XYZ系统，就是在RGB系统的基础上，用数学方法，选用三个理想的原色来代替实际的三原色，从而将CIE-RGB系统中的光谱三刺激值和色度坐标r、g、b均变为正值。

<一）、CIE-RGB系统与CIE-XYZ系统的转换关系选择三个理想的原色<三刺激值）X、Y、Z，X代表红原色,Y代表绿原色,Z代表蓝原色,这三个原色不是物理上的真实色，而是虚构的假想色。

它们在图5-27中的色度坐标分别为：从图5-27中可以看到由XYZ形成的虚线三角形将整个光谱轨迹包含在内。

因此整个光谱色变成了以XYZ三角形作为色域的域内色。

在XYZ系统中所得到的光谱三刺激值、、、和色度坐标x、y、z将完全变成正值。

经数学变换，两组颜色空间的三刺激值有以下关系：X=0.490R+0.310G+0.200BY=0.177R+0.812G+0.011B …………………………<5-8）Z= 0.010G+0.990B两组颜色空间色度坐标的相互转换关系为：x=<0.490r+0.310g+0.200b）/<0.667r+1.132g+1.200b）y=<0.117r+0.812g+0.010b）/<0.667r+1.132g+1.200b）………………(5-9>z=<0.000r+0.010g+0.990b）/<0.667r+1.132g+1.200b）这就是我们通常用来进行变换的关系式，所以，只要知道某一颜色的色度坐标r、g、b，即可以求出它们在新设想的三原色XYZ颜色空间的的色度坐标x、y、z。

通过式<5-9）的变换，对光谱色或一切自然界的色彩而言，变换后的色度坐标均为正值，而且等能白光的色度坐标仍然是<0.33，0.33），没有改变。

C I E1976色度空间CIE1976色度空间（一）、CIE1976色度空间及色差公式从一开始研究色彩学，人们为了使色彩设计和复制更精确、更完美，为色彩的转换和校正制定合适的调整尺度或比例，减少由于空间的不均匀而带来的复制误差，在不断寻找一种最均匀的色彩空间，这种色彩空间，在不同位置，不同方向上相等的几何距离在视觉上有对应相等的色差，把易测的空间距离作为色彩感觉差别量的度量。

若能得到一种均匀颜色空间，那么色彩复制技术就会有更大进步，颜色匹配和色彩复制的准确性就得到加强。

从CIE1931RGB系统到CIE1931XYZ系统，再到CIE1960UCS系统，再到CIE1976LAB系统，一直都在向"均匀化"方向发展。

CIE1931XYZ颜色空间只是采用简单的数学比例方法，描绘所要匹配颜色的三刺激值的比例关系；CIE1960UCS颜色空间将1931xy色度图作了线形变换，从而使颜色空间的均匀性得到了改善，但亮度因数没有均匀化。

为了进一步改进和统一颜色评价的方法，1976年CIE推荐了新的颜色空间及其有关色差公式，即CIE1976LAB（或L a b）系统，现在已成为世界各国正式采纳、作为国际通用的测色标准。

它适用于一切光源色或物体色的表示与计算。

CIE1976L a b空间由CIEXYZ系统通过数学方法转换得到，转换公式为：（5-17）其中X、Y、Z是物体的三刺激值；X0、Y0、Z0为CIE标准照明体的三刺激值；L表示心理明度；a、b为心理色度。

从上式转换中可以看出：由X、Y、Z变换为Ｌ、a、b时包含有立方根的函数变换，经过这种非线形变换后，原来的马蹄形光谱轨迹不复保持。

转换后的空间用笛卡儿直角坐标体系来表示，形成了对立色坐标表述的心理颜色空间，如图5-43所示。

在这一坐标系统中，+a 表示红色，-a表示绿色，+b表示黄色，-b表示蓝色，颜色的明度由L的百分数来表示。

图5-43色差是指用数值的方法表示两种颜色给人色彩感觉上的差别。

色度图波长对应坐标值部门： xxx时间： xxx整理范文，仅供参考，可下载自行编辑二、 1931CIE-XYZ标准色度系统所谓1931CIE-XYZ系统，就是在RGB系统的基础上，用数学方法，选用三个理想的原色来代替实际的三原色，从而将CIE-RGB系统中的光谱三刺激值和色度坐标r、g、b均变为正值。

<一）、CIE-RGB系统与CIE-XYZ系统的转换关系选择三个理想的原色<三刺激值）X、Y、Z，X代表红原色,Y代表绿原色,Z代表蓝原色,这三个原色不是物理上的真实色，而是虚构的假想色。

它们在图5-27中的色度坐标分别为：从图5-27中可以看到由XYZ形成的虚线三角形将整个光谱轨迹包含在内。

因此整个光谱色变成了以XYZ三角形作为色域的域内色。

在XYZ系统中所得到的光谱三刺激值、、、和色度坐标x、y、z将完全变成正值。

经数学变换，两组颜色空间的三刺激值有以下关系：X=0.490R+0.310G+0.200BY=0.177R+0.812G+0.011B …………………………<5-8）Z= 0.010G+0.990B两组颜色空间色度坐标的相互转换关系为：x=<0.490r+0.310g+0.200b）/<0.667r+1.132g+1.200b）y=<0.117r+0.812g+0.010b）/<0.667r+1.132g+1.200b）………………(5-9>z=<0.000r+0.010g+0.990b）/<0.667r+1.132g+1.200b）这就是我们通常用来进行变换的关系式，所以，只要知道某一颜色的色度坐标r、g、b，即可以求出它们在新设想的三原色XYZ颜色空间的的色度坐标x、y、z。

通过式<5-9）的变换，对光谱色或一切自然界的色彩而言，变换后的色度坐标均为正值，而且等能白光的色度坐标仍然是<0.33，0.33），没有改变。

CHUNGHWA PICTURE TUBES, LTD.CIE 1931/1976色飽和度轉換方式說明Oct 2007Product Planning Management General Division什麼是CIE 1931CHUNGHWA PICTURE TUBES, LTD.•由於色彩是一個三維函數，所以應該由三維空間表示。

國際標準照明委員會（CIE）1931年規定這三種色光的波長是：紅色光（（R）：700nm–紅色光綠色光（（G）：546.1nm–綠色光藍色光（（B）：435.8nm–藍色光•自然界中各種原色都能由這三種原色光按一定比例混合而成。

•由於人類思維能力和表現能力的限制，三維的坐標系在實際應用中都暴露出了很大的局限性。

系統。

CIE組織提出CIE 1931 RGB系統CHUNGHWA PICTURE TUBES, LTD.•在以上基礎上定義出r/g/b公式：–r=R/（R+G+B）–g=G/（R+G+B）–b=B/（R+G+B）•但是這樣的表示方法中r/g值會出現負數，由於實際上不存在負的光強，而且這種計算極不方便，不易理解。

1931 CIE-RGB表色系統色座標系統。

CIE組織修正為CIE 1931 XYZ色座標系統CHUNGHWA PICTURE TUBES, LTD.•在1931年CIE組織建立了三種假想的標準原色X （紅）、Y（綠）、Z（藍），由此衍生出的便是1931 CIE-XYZ系統。

–X = 2.7689R+ 1.7517G+ 1.1302B–Y = 1.0000R+ 4.5907G+ 0.0601B–Z = 0.0000R+ 0.0565G+ 5.5943B•此一公式有下列特點：–所有的X, Y, Z值都是正值–Y值正好代表光亮度–X=Y=Z 時代表等能量白光CHUNGHWA PICTURE TUBES, LTD.•因色度僅與波長和純度有關，因此計算色度時除以(X+Y+Z)進行格式化，故x,y,z 稱為三基色相對係數–x=X/(X+Y+Z);–y=Y/(X+Y+Z);–z=1-(x+y)•因x+y+z=1，就相當於把X+Y+Z=1平面投射到(X,Y)平面，也就是Z=0的平面，這就是CIE xyY 色度圖。

色度图波长对应坐标值部门： xxx时间： xxx整理范文，仅供参考，可下载自行编辑二、 1931CIE-XYZ标准色度系统所谓1931CIE-XYZ系统，就是在RGB系统的基础上，用数学方法，选用三个理想的原色来代替实际的三原色，从而将CIE-RGB系统中的光谱三刺激值和色度坐标r、g、b均变为正值。

<一）、CIE-RGB系统与CIE-XYZ系统的转换关系选择三个理想的原色<三刺激值）X、Y、Z，X代表红原色,Y代表绿原色,Z代表蓝原色,这三个原色不是物理上的真实色，而是虚构的假想色。

它们在图5-27中的色度坐标分别为：从图5-27中可以看到由XYZ形成的虚线三角形将整个光谱轨迹包含在内。

因此整个光谱色变成了以XYZ三角形作为色域的域内色。

在XYZ系统中所得到的光谱三刺激值、、、和色度坐标x、y、z将完全变成正值。

经数学变换，两组颜色空间的三刺激值有以下关系：X=0.490R+0.310G+0.200BY=0.177R+0.812G+0.011B …………………………<5-8）Z= 0.010G+0.990B两组颜色空间色度坐标的相互转换关系为：x=<0.490r+0.310g+0.200b）/<0.667r+1.132g+1.200b）y=<0.117r+0.812g+0.010b）/<0.667r+1.132g+1.200b）………………(5-9>z=<0.000r+0.010g+0.990b）/<0.667r+1.132g+1.200b）这就是我们通常用来进行变换的关系式，所以，只要知道某一颜色的色度坐标r、g、b，即可以求出它们在新设想的三原色XYZ颜色空间的的色度坐标x、y、z。

通过式<5-9）的变换，对光谱色或一切自然界的色彩而言，变换后的色度坐标均为正值，而且等能白光的色度坐标仍然是<0.33，0.33），没有改变。