优选第一色度学基础

色度学的基本知识（一）2007-03-25 23:37色度学的基本知识色度学色度学与物理光学等学科的基础不同, 物理光学可以认为是客观的科学,是与人类无关的。

而色度学却是一种主观的科学, 它以人类的平均感觉为基础, 因此它属于人类工程学范畴, 以对光强的度量来说, 物理光学以光的辐射能量这个客观单位来度量, 而色度学却以色光对人眼的刺激强度来度量。

色度学确切的讲它是研究人眼对颜色感觉规律的一门科学。

以对光强的度量来说, 物理光学以光的辐射能量这个客观单位来度量, 而色度学却以色光对人眼的刺激强度来度量。

辐射能量很大的波长很长的红光对人来说却没有辐射能量很小的黄光亮, 人们就认为黄光的强度比红光大。

在人们眼中所反映出的颜色，不单取决于物体本身的特性，而且还与照明光源的光谱成分有着直接的关系。

所以说在人们眼中反映出的颜色是物体本身的自然属性与照明条件的综合效果。

我们用色度学来评价的结论就是这种综合效果。

色度学是研究人的颜色视觉规律、颜色测量理论与技术的科学，它是一门本世纪发展起来的，以物理光学、视觉生理、视觉心理、心理物理等学科为基础的综合性科学。

每个人的视觉并不是完全一样的。

在正常视觉的群体中间，也有一定的差别。

目前在色度学上为国际所引用的数据，是由在许多正常视党人群中观测得来的数据而得出的平均结果。

就技术应用理论上来说，已具备足够的代表性和可靠的准确性。

国际照明委员会(CIE)国际照明委员会(Commission Internationale ed I'Eclairage-CIE)主要研究照明的专业术语、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，1931年根据莱特(W.D.Wright)在1928-1929年和吉尔德(J. Guild)在1931年研究三原色的角度观察效果，加以平均，规定了CIE 1931标准色度观察者光谱三刺激值，并据以绘制出偏马蹄形曲线的*色度图，称为“1931 CEL-RGB系统色度图”，后经修改被推荐为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”。

色度学基础知识---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 色度学基础知识一、概述色度学是研究人的颜色视觉规律、颜色测量的理论与技术的科学，是以物理光学、视觉生理、视觉心理、心理物理等学科领域为基础的综合性科学。

在现代工业和科学技术发展中，存在着大量有关色度学的问题，颜色与人民生活的衣食住行密切相关。

颜色的测量和控制在一些工农业生产中极为重要，在许多部门颜色是评定产品质量的重要指标，如染料、涂料、纺织印染、塑料建材、医学试剂、食品饮料、灯光信号、造纸印刷、电影电视、军事伪装等等，这一切都是由于颜色科学的建立，才使色度工作者能以统一的标准，对颜色作定量的描述和控制。

在纺织印染、染料和涂料等行业天天与颜色打交道，过去全凭目测评定，评定结果无法记述，储存。

并受观察者的身体状况、情绪、年龄等影响很大。

随着电子技术和计算机技术的迅速发展，测色仪器的测色准确性、重演性和自动化程度大大提高。

现在又有在线检测对提高产品质量，减少不合格品率更为有用。

为此测色技术在各行各业日益得到广泛应用。

色彩的感觉是一个错综复杂的过程，单从物理观点来考虑，色彩的产生有三个主要因素：光源，被照射的物体和观察者。

二.、光和颜色1、光源光由光源体发出，太阳光是我们最主要的光源。

光辐射是一种电磁辐射波，包括无线电波、紫外光、红外光、可见光、X 射线和γ射线等。

我们人类所能见到的光只是电磁波中极小的一部分，其波长范围是380--700nm （纳米）称为可见光谱。

在可见光谱范围内，不同波长的辐射引起人的不同颜色感觉：700nm 为红色，580nm 为黄色， 510nm 为绿色， 470nm 为蓝色。

单一波长的光表现为一种颜色，称为单色光。

色度学的基本知识色度学是研究人的颜色视觉规律，颜色测量理论与技术的科学，是物理光学，视觉生理，视觉心理等科学为基础的综合性科学。

彩色电视技术中的色度学是研究自然界景物的颜色，如何在彩色电视系统中分解，传输，并在彩色电视机屏幕上正确的复显出来。

名词解释：同色异谱：也就是说一定的光谱分布表现为一定的颜色，但同一种颜色可以有不同的光谱分布合成。

彩色电视机的颜色复显技术正是利用同色异谱概念，在颜色复显过程中，不是重复原来景物的光谱分布，而是利用几种规格化的光源进行配制。

以求在色感上得到等效效果。

如在彩电的复显中用的是R，G，B三基色光谱（因为R，G，B三基色可以混合出自然界中绝大多数颜色）的合成来复显原来景物的颜色。

绝对黑体：是指在辐射作用下既不反射也不透射，而能把落在它上面的辐射全部吸收的物体。

当绝对黑体被加热时，就会发射一定的光谱，这些光谱表现为特定的颜色。

色温：当绝对黑体发射出与某一光源相同特性的光时，绝对黑体所必须保持的温度，便叫某光源的“色温”。

1931CIE-XYZ计色系统现代色度学采用CIE（国际照明委员会）所规定的一套色测量原理，数据和计算方法，称为CIE标准色度学系统。

白色可分为好多种，有偏红的白色（暖白色），偏蓝的白色（冷白色）等。

在彩色电视系统中，为了分解，重现彩色图象，通常也要选择一种白色作为分解，重现颜色的基准白。

为了清楚的描述不同的白色，通常把1931CIE-XYZ图中把白色用色度坐标（x，y）来表示，也可以用相关色温和最小分辨的颜色差来表示。

图中斜竖线称为布朗克轨迹等色温线，与其垂直的斜线称为最小可分辨的颜色差（Minimum Perceptible Colour Difference，简称MPCD），MPCD为零的斜竖线称为黑体（Black body）轨迹，又称布朗克轨迹。

布朗克轨迹上各点呈现的白色代表了绝对黑体在不同绝对温度下呈现的白色（从6000—20000K），竖斜线与布朗克轨迹相交的各点，均称为相应竖斜线上的点所表征的白色的相关色温点，与布朗克轨迹相交的斜线称为等相关色温线。

一、颜色刺激能够引起颜色知觉的可见辐射的辐通量称做颜色刺激。

颜色刺激按波长的分布，称做颜色刺激函数，一般用(λ)表示。

颜色刺激是纯物理量。

二、三原色能够匹配所有颜色的三种颜色，称做三原色。

匹配实验表明，能够匹配所有颜色的三种颜色不是唯一的。

人们通常选用红（R）、绿（G）、兰（B）做为三原色，其原因可能是：用不同量的红、绿、兰三种颜色直接混合，几乎可得到经常使用的所有颜色; 红、绿、兰三种颜色恰与人的视网膜上红视锥、绿视锥和兰视锥细胞所敏感的颜色相一致。

三、三刺激值在颜色匹配中，以一定数量的三原色完成某种颜色的匹配。

匹配某种颜色所需的三原色的量称做该颜色的三刺激值。

颜色方程中的R、G、B 就是三刺激值。

三刺激值不是用物理单位，而是用色度学单位来度量。

过去人们在不同的场合对三刺激值的单位有过不同的规定。

例如，规定匹配某种指定的标准白光（W）的三刺激值相等，且均为1单位。

在标准色度学系统中，三刺激值有统一的定标方法，下节中将具体加以介绍。

对于既定的三原色，每种颜色的三刺激值是唯一的，因而，可以用三刺激值来表示颜色。

四、光谱三刺激值或颜色匹配函数用红、绿、兰三种颜色可以匹配所有颜色，对于各种波长的光谱色也不例外。

匹配等能光谱色所需的三原色的量称做光谱三刺激值。

对于不同波长的光谱色，其三刺激值显然为波长λ的函数，故也称之为颜色匹配函数，一般用、和表示。

光谱色的颜色方程为(5-47)光谱色是很饱和的颜色，光谱三刺激值、和中有可能为负值。

等能光谱是指各波长辐射能量相等，只有在此条件下，所得到的光谱色三刺激值才是可比较和有意义的。

颜色匹配函数是重要的色度量，它是在颜色现像研究中把物理刺激与生理响应结合起来的纽带。

五、色品坐标及色品图在颜色研究和量度中，有时不是用三原色的数量、即三刺激值R、G、B来表示颜色，而是用三刺激值各自在三刺激值总量R+G+B中所占的比例来表示颜色。

三刺激值各自在三刺激值总量中所占的比例，叫做颜色的色品。

第一节色度学基础色度学与人类工程学色度学与物理光学等学科的基础不同, 物理光学可以认为是客观的科学, 是与人类无关的。

而色度学却是一种主观的科学, 它以人类的平均感觉为基础, 因此它属于人类工程学范畴, 以对光强的度量来说, 物理光学以光的辐射能量这个客观单位来度量, 而色度学却以色光对人眼的刺激强度来度量。

辐射能量很大的波长很长的红光对人来说却没有辐射能量很小的黄光亮, 人们就认为黄光的强度比红光大。

色度学既然是建立在人眼的反应基础上, 对于别的动物就不适用了。

好在人类的不同人种之间对光的感受没有太大的区别, 因此色度学是和人种无关的。

绝对亮度( Lv) 的定义是:( 坎德拉/ 平米)其中θ 是发光表面法线与给定方向夹角的余弦。

由于多数情况下是垂直于发光表面观察的, 所以亮度可理解为单位面积的发光强度( di 为微发光强度, ds 为微发光面元) 。

1 坎德拉的发光强度是频率为540×1012赫兹的光源在每球面度中强度为1/683 瓦的光辐射。

由此可见, 亮度与电磁波的辐射强度这个物理量成正比。

又由于人眼的感色性的关系, 又与光的波长密切相关。

由于人眼在不同的亮度环境下会自动调节瞳孔的大小, 使进入眼睛的光强总在一个亮度范围之内。

因此除了在超出人眼调节范围之外的极暗或极亮的环境之外, 使用相对亮度来表述图像或图片更为方便。

例如, 尽管电视屏幕的白场、灯光下的白纸和阳光下的白纸的亮度很不一样, 但都将其定义为100% 的相对亮度。

考虑到在电子出版领域的应用, 后面使用亮度这个术语时, 都是表示相对亮度。

亮度和明度物体的亮度在计算机内都要以整数的方式表示, 例如最亮的为100, 最暗的就是0, 中间还有许多过渡亮度。

为了计算方便, 计算机内通常都以 2 的多少次方来表示一个亮度范围。

例如0～31、0～63、0～127、0～255。

现在最常用的是0～255, 即256 级亮度, 但其他几种方式也常使用; 例如有许多彩色显示卡的32K 色显示方式, 它的亮度等级就是0～31, 共32 级。