第七章【光源的色度学】PPT教学课件

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第二节 标准照明体和标准光源
人们认知物体要依靠光源，日常生活和工作也都是在日光 或各种人造光源下进行的。同一物体在不同的光源下呈现的 颜色是不相同的，即便是同一光源下，所观察到的物体的颜 色效果也不一定是相同的。比如太阳这一固定光源，由于它 具有不同的色相，所以观察到物体的颜色也不相同。因此， 测量物体表面的颜色，必须在一定的并且光谱性能稳定的光 源下进行。为了统一颜色测量的标准，国际照明委员会规定 了色度学的标准照明体A、B、C、D和标准源A、B、C。
黑体的吸收能力在所有物体中是最大的。
2020/12/10பைடு நூலகம்
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一个黑体被加热时，其单位面积表面辐射的光谱功率的大 小及其分布完全由它的温度来决定。当黑体被加热时，它就 会向外辐射能量，随着加热温度不断提升，它的光谱功率分 布急剧上升。同时黑体发出的辐射光的光色也随着温度的升 高而发生变化，温度从低到高，光色按红、黄、白、蓝的顺 序变化。这说明黑体的相对光谱功率分布的最大功率部位将 由长波向短波方向变化。
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第一节 光源的色温
一、绝对黑体
不同的光源有着不同的光谱能量分布，同时不同的光谱能 量分布又决定着光源有不同的颜色。光源的颜色特性取决于 发出的光线中不同波长的相对能量的比例。光源的光谱分布 既是它本身光色的的决定因素，又是影响物体呈色的重要因 素之一。
为了能够对光源的光色做出一个定量的描述，在此引入一 个光源色温的概念。人们把光源的光与黑体的光相比较来表 达光源的光色。
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标准照明体A，代表“1968年国际用温标”。绝对温度大约 为2856K完全辐射体的光。它的色品坐标落在CIE1931色品 图的黑体轨迹上。
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黑体是对入射的辐射光能全部吸收的物体，也是物体 中发光本领最强的物体，在辐射作用下既不反射也不透射 ，而是能把落在它上面的辐射全部吸收，又称作完全辐射 体。物体对辐射的吸收能力与发射能力是成正比的。吸收 本领大的物体，发射本领也较大，吸收能力小的物体，发 射本领也相对小一些。
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色温表达的不是光源的温度，而是表征了光源的的光谱特 性，而光源的光谱分布又决定了光源的光色，所以色温表 达的是光源的光色。色温高的光源，蓝光的成分多，红光 的成分少，色温越高，光源的光色越偏蓝，相反色温低的 光源，红光的成分多，蓝光的成分少，色温越低，光源的 光色越偏红。
有了色温的概念，就可以用一个确定的量值来表达光源的 光色，使用起来极为方便。
一定的光谱能量分布表现出一个固定的光色，而黑 体辐射的光谱功率分布由温度决定。将光源的相对光谱 功率分布与某一温度下黑体辐射的相对光谱功率分布相 比较，如果某一光源与黑体在某一温度时的相对光谱功 率分布相吻合，这一光源的光色就可用此时黑体的温度 来表示，称为光源的颜色温度，简称色温。
色温用绝对温度表示，单位是K。
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有了色温的概念，对于表达光源的光色提供了一个 有效的方法。但是仅靠色温并不能完全准确地表达所有 光源的光色。一般来说，当光源的加热情况与黑体的加 热情况相似时，光源的光色变化是基本符合黑体轨迹的。 比如白炽灯这一热辐射式的光源，当灯的钨丝通过电流 加热时，近似黑体的加热情况，所以色温对白炽灯光源 的表达恰如其分。但是有很多光源，其色度不一定能与 黑体加热时的色度完全相同，因此只能用与之最接近的 黑体的温度的色温来确定光源的色温。通过这种方法确 定的色温称之为相关色温。
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一、标准照明体 为了统一颜色测量的标准，CIE推荐四种标准照明体A、
B、C、D。 标准照明体是指特定的光谱功率分布。这一光谱功率
分布不是必须由一个光源直接提供，也不一定能用光源 来实现。
CIE标准照明体A、B、C由标准光源A、B、C来实现， 则两者的相对光谱功率分布应接近一致。标准照明体D, 目前还不能由真实的光源准确地实现,国际上正在研究具 有标准照明体D相对光谱功率分布的标准光源。
人们就用黑体加热到不同温度时所发出的不同色光来表达 一个光源的颜色，称为该光源的颜色温度，简称色温。
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在自然界中，完全理想的黑体是不存在的。可以利用耐 火材料人工制造黑体。在一个封闭的容腔中开一个小孔，从 小孔射入空腔中的光经内部多次反射和吸收后很难再射出来。 均匀加热容器壁，并让辐射能量通过壁上的小孔向外发射， 这个小孔的辐射就相当于一个黑体的完全辐射。如图：
第七章
光源色度学
光源色与物体色不同，自发光体的光色称为光源色。人类 最初的光源是日光和火，称为自然光源。在近代，由于工业 生产的需要，人类发明和生产了许多新的光源，例如：白炽 灯、荧光灯、钠灯以及照相制版常用的碘钨灯、镝灯等，这 些称为人造光源。
人造光源由于光谱能量分布表现为一定的光色，有些人工 光源的光色会影响到物体颜色的外貌，甚至直接关系到工业 生产的产品质量，如彩色摄影、照相分色等。我们所研究的 是人工光源色的色度特征以及光源对物体色外貌影响程度的 评价方法.
色温是反映光源属性的重要指标。
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了解光源的色温，对印刷复制过程中选择光源有着重要意义。 要想得到准确的复制效果，在分色过程中用的光源的色温应 与分色胶片的感色性能相匹配，色温过高或过低都会影响分 色效果。一般情况下，分色用光源的色温在5000-6500K之 间较为合适。另外，在印刷工艺中用作观察照明的光源的， 色温以5000K或6500K为好，否则，所呈现出的色彩将会出 现较大的偏差。
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黑体的光谱辐射情况完全信赖于本身的温度。黑体在不 同温度下相对光谱功率分布曲线如下图。
可见光区
相 对 能 量
200
4000
K3000
K
400
600
6000 K 5000 K
800 1000
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二、光源的色温
黑体在任何温度下都能够吸收全部的可见光，它的 辐射能量很大并且非常稳定。当黑体吸收能量时它的温 度会不断升高，并且它辐射光的颜色也随着温度的变化 而变化。所以，在表达不同光源的光色时，可以将黑体 作为一个稳定的参照标准。