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侧色学课件 第2章 基本色度学及相关知识

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33
2. 彩色：黑白系列以外的各种颜色称为彩色。任 何一种彩色均由三个量表示：色相、亮度和饱 和度。
① 色相：
R
Y
G
C
B
M
34
② 亮度：在光度学上把颜色的亮度描述成光的数值（即
光的能量）。可以用光度计测量。一般认为，彩色物体 表面的反射率高，它们亮度就大。
35
0
+100
③ 饱和度 S C
C W
视锥细胞（cones）负 责高分辨率的、彩色的、 白天的视觉。【明视觉】
25
六、大脑
颜色视觉理论
BGR
颜色视觉理论共有三类：
杨—赫姆霍尔兹的三色学说， 赫林的对立颜色学说， 阶段学说。
Y-B L R-G 颜色视觉机制示意图
26
1. 杨一赫姆霍尔兹学说
① 假设在视网膜上有三种视神经纤维（感红纤维、 感绿纤维和感蓝纤维），除了有各自的主感色 光外，也能对其它不同波长的色光有一定的感 受兴奋水平。
X ‫ץ‬
射 线
射 线
紫 外 线
红 外
电磁波
线
380
780
400nm 500nm
600nm 700nm
400
490
570
700
② 光谱色：组成光谱的各种颜色。
6
第一节 颜色视觉基础 3. 相对光谱能量分布
分光辐射度计原理图
常见光源相对光谱能量分布曲线
7
第一节 颜色视觉基础
4.光源色温 5. 色温定义：某一种光源的色度与某一温度下的 绝对黑体的色度相同时绝对黑体的温度。
38
中央轴代表无彩色黑白系列中性色的明度等级，黑色在 底部，白色在顶部，称为孟塞尔明度值。它将理想白色定为 10，将理想黑色定为0。孟塞尔明度值由0-10，共分为11个 在视觉上等距离的等级。
侧色学课件 第2章 基本色度学及相关知识

侧色学课件 第2章 基本色度学及相关知识


SP60/62/64
德塔颜色（Datacolor） SF650，SF600, SF550，SF400， DF110，DF245
亨特立（HunterLab） UltraScan Pro，UltraScan VIS， ColorQuest XE，MiniScan XE，
LabScan XE
柯尼卡美能达 （KonicaMinolta）
▪ 显色系将颜色按照感知色的特征在颜色空 间进行有序排列所构成的系统，如孟塞尔 颜色系统 。
混色系与显色系之间的关系
混色系
显色系
颜色的辨别
心理物理色
知觉色
辨别的基准
心理物理学概念 心理概念
辨别的依据 表色原理 表色对象 表色方法
以色感觉建立的 以知感觉建立的
表色系
表色系
光的混合
标准物体色（如 色卡）
EYE 测试滤色片 试验光
三、 物体的光学性质
（一）吸收
物体受到光的照射后，能够吸收全部或部 分波长范围光的能量，并将吸收的光能转 化为热能，其余波长的光被反射或透射出 去，作用于人眼后产生颜色的感觉。它们 所表现的颜色，就是被吸收光的补色。
（二）反射
镜面反射 发生于平而光滑的表面，当光以某种角度照射在 这种平面上，则以相同角度 (与样品表面法线的 夹角) 反射出一部分光，而且与入射光的波长无 关。镜面反射光的多少决定了物体的光泽度。
亮度纯度
▪ 若样品颜色的纯度用亮度表示，就称其为亮 度纯度（Pc），或称色度纯度。
▪ 亮度纯度表示主波长的光谱色在样品颜色中 所占的亮度比重 。
▪ 亮度纯度无法在色度图上表示，但可以通过 计算得出：
色光（包括物体 物体表面色 反射光）
CIE光谱三刺激值 色调、明度、饱和度
第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座ppt课件

第2章色度学原理与CIE标准色度学系统讲座ppt课件


2
§2-4 等能白光的光谱色品坐标
在颜色科学中，我们不直接用三刺激值R、G、B来表示颜色， 而用三原色各自占R+G+B总量的相对比值表示颜色， 即。色度坐标：三原色各自占R+G+B总量的相对比值。 对等能白光的光谱色而言，其色度坐标为： r
r r /( r g b ) g g /( r g b ) b b /( r g b )
选定三原色的单位量
2
•等能白：SE
Red Green Blue Mixture
nm
700 546.1 435.8
单位量（流明） 1.0000 4.5907 0.0691 5.6508
1 Red unit = [R] = 1.0000 cd/m2 ; 1 Green unit = [G] = 4.5907 cd/m2 ; 1 Blue unit = [B] = 0.0691 cd/m2 . （亮度比和光通量比是等效的）
2、三色之间的光谱间隔大，匹配色覆盖的颜色最多
3、容易实现
CIE确定：
Red
Green Blue
nm
700
546.1
435.8
为标准三原色
这样規定的原因是上述三者都比较容易精确地产生出
來。是采用汞弧光谱中经滤波后的单一谱线获得，色度 稳定而准确，配出彩色也较多。
•§2-2 从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。
由此即可得出 ：r+g+b=1﹐即色品坐标r﹑g﹑b中﹐只有兩个独
立﹐因此可用二維空间表示彩色光的色品。
•对于等能白光﹐R=G=B=1﹐因此等能白光的色坐标为r=g=b=1/3
第二章色度学

第二章色度学

第二章色度学§1概论：色度学的基本问题§1-1 颜色学是多学科的交叉。

（1）颜色是光学现象：光源、光谱、辐射、反射、透射。

----物理学（2）颜色是视觉现象：生理学和心理学（3）颜料与染料：物理化学（4）颜色与艺术:：美学、设计、流行色等（5）颜色与环境：管理技术、行为科学、（6）颜色与历史、政治、民族、宗教等。

有关颜色的许多问题不可能以严格的科学方法来解决，色彩史年表§1-2 色度学及其基本问题：色度学是关于颜色的定量与度量的科学，基本问题：（1）颜色的定义（2）颜色知觉，颜色视觉理论。

（3）颜色知觉的量化：颜色刺激值的计算。

（4）颜色的测量及色差的测量（5）光源问题（6）颜色的复现颜色匹配理论（7）颜色的的排列颜色空间，色序系统。

（8）应用问题§1-3部分颜色的术语：心理学概念：（1）颜色的定义：（讨论）目视知觉的一种属性，凭借这种属性一个观察者能够识别两个同样大小，同样形状、同样结构的视场之间的差别。

（2）颜色的三个属性：色调、明度（亮度）、饱和度（心理学的概念）色调：目视知觉的一种属性，给出颜色的名称：红、黄、绿、蓝等明度：非自发光体黑白、或完全透明到完全不透明的划分。

亮度：自发光体亮暗程度的划分。

饱和度：纯色在总的色知觉中的比例。

彩度：春彩色的量，随明度的增加提高。

心理物理学概念：（1）颜色：目视刺激的一种特征，凭借这种特征一个观察者能够识别两个同样大小，同样形状、同样结构的视场之间的差别。

这种差别由光刺激的光谱成分之间的差别所引起，（2）色刺激：进入人眼引起彩色或非彩色感觉的可见光辐射〉（3）原色：用以混合产生其他各种颜色的基本色，其本身不能互相混合长生（一般取红绿蓝）（4）光源色：有光源发射的可见光的颜色（5）物体色：光被物体反射或透射的颜色。

（6）互补色：两种颜色混合产生非彩色的灰色。

§2 颜色视觉现象与颜色视觉理论：§2-1 颜色视觉现象（常见）（1）三原色与颜色混合现象：用红绿蓝三色相加混合可以引起人眼的各种不同的彩色知觉。

第二节 色度学的基本知识

第二节 色度学的基本知识


四、显像三基色与亮度方程
1．显像三基色 显像三基色：彩色显像管荧光屏上的三种荧光粉在电子束轰击下分别 发出红、绿、蓝三种基色光。 不同荧光物质所呈现的亮度和色度各不相同，我们可以通过配色实验 得出任一彩色光所需的红（R）、绿（G）、蓝（B）三基色的量值， 从定性的角度得到各种颜色的混色规律，得到亮度方程。 2．亮度方程 我们可以通过配色实验得到白光，并可确定红、绿、蓝三种基色光的 混合比例。白光的强度不同就会产生不同的亮度感觉，如果用Y表示 亮度信号，则Y也可用配色方程写出： Y = R [R] + G [G] + B [B] 不同的彩色电视制式(具体含义后面讨论)的显像三基色是有差异的， 所用的标准光也不一样。现以NTSC制为例确定显像三基色配出白光 的数量关系式： Y = 0.299 [Re] + 0.59 [Ge] + 0.114 [Be]
式中的[Re]、[Ge]、[Be]分别为显像三基色单位、为方便起见可 直接写作R、G、B。故上式可近似地写作 Y = 0.30 R + 0.59 G + 0.11 B 这是彩色电视技术中一个非常重要的公式。 我国采用的是PAL制、它的显像三基色和标准白光与前者略有不同、 因而亮度方程也有差异，如下式所示 Y = 0.222 R十0.707 G十0.071 B 由于PAL是在NTSC制的基础上改进而来，而且实践证明沿用NTSC 制的亮度方程进行设计，重现图像的亮度误差并不大，基本上可以满 足人眼视觉对亮度的要求。 小结：在本次课中对可见光的光谱、彩色三要素和亮度方程等光学知 识进行了初步学习，并运用这些知识解答了相关的问题。
第二节 色度学的基本知识
一、彩色三要素
1．亮度 是光作用于人眼时引起的明亮程度的感觉。对于发光物体来说， 它所含的能量大则显得亮，反之则暗。 2．色调 是指光的颜色。红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等不同颜色分别 表示不同的色调，是彩色的重要属性。 3．色饱和度 色饱和度又称色浓度，是指彩色所呈现的深浅程度。色饱和度 越高，颜色越深，反之则越浅。 色调和色饱和度又合称为色度。它既反应了颜色的类别，又反 应了颜色的深浅程度。
色度学基础(色温)

色度学基础(色温)

该三个假想色在CIE-RGB系统中的色度坐标分别为:
r
X
1.275
Y
-1.739
Z
-0.743
g -0.278 2.767 0.141
b 0.003 -0.028 1.602
CIE-RGB与CIE-XYZ系统的转换关系:
三刺激值关系:
X = 0.490 0.310 0.200
R
Y = 0.177 0.812 0.011
摄影用钨丝灯 早晨及午后阳光 摄影用石英灯 平常白昼 220V日光灯 晴天中午太阳 普通日光灯 阴天 HMI灯 晴天时的阴影下 水银灯 雪地 电视萤光幕 蓝天无云的天空
3200K 4300K 3200K 5000~6000K 3500~4000K 5400K 4500~6000K 6000K以上 5600K 6000~7000K 5800K 7000~8500K 5500~8000K 10000K以上
CIE表色系统 CIE1931RGB CIE1931XYZ CIE1976 L*a*b* CIE1960 L*u*v*
孟塞尔表色系统
竖直方向 中央轴代表明度，它在底盘位置的明度为0，代表黑色；而在中央轴的顶端的照度为102，代表白色；在此 二位置的中间则均分为10等分。由此，照度轴上共有11个刻度。 水平方向 孟塞尔立体的剖面还用横竖线分成很多小格,离中央轴的水平距离则用饱和度表示。饱和度C的竖直有2、4、 6.8、10、12、14。 底盘弧度方向 底盘有五个主要色相：红（R）、黄（Y）、绿（G）、蓝（B）、紫（P）和五个中间色调：黄红（YR）、 绿黄（GY）、蓝绿（BG）、紫蓝（PB）、红紫（RP）。
4.00
5.00
6.00
7.00
L公L사司BByLU
色度学基本知识

色度学基本知识


光谱分布
• 自然光和人造光源大都是由单色光组成的
复色光。光源的辐射能按波长分布的规律 随着光源的不同而变化。光源的光谱密度 与波长的关系称为光谱分布。
• 光源的光谱分布既是它本身光色的决定因
素，又是它照明下观察物体时，影响颜色 的重要因素之一。
几种典型的光谱分布
二 物体的光谱特性
在太阳光照射下，不同物体呈现出不同颜 色。原因就在于物体对光谱成分有选择吸 收和选择反射的性质。物体本身的光谱特 性是物体产生不同颜色的主要原因。光照 射到物体上后，部分被反射，部分被吸收， 部分透过。透明体的颜色主要由透过的光 谱组成决定；不透明体的颜色则由它的反 射光谱组成决定。
第二部分 颜色的分类和特性
• 颜色可分为彩色和非彩色两类 • 非彩色指白色、黑色和各种深浅不同的灰
色组成的系列，称为白黑系列。当物体表 面对可见光谱所有波长反射比都在80—90 ％以上时，该物体为白色；其反射比均在4 ％以下时，该物体为黑色；介于两者之间 的是不同程度的灰色。
• 彩色是指白黑系列以外的各种颜色。彩色
光的色散
使一束太阳光通过一个三 棱镜，我们可以看到图中的 一条彩色的谱带，红、橙、 黄、绿、青、蓝、紫。而各 谱带之间并没有明显的界限， 是一条连续的谱带，人们把 这种现象称之为光的色散。 像这样由不同波长的光组合 在一起的光，在物理学上中 称为复色光，而把单一波长 的光称为单色光。
自然界人们见到单色光的机会不多， 一般都是复色光。一定成分的复色光， 有一种确定的颜色与之对应；但是反 过来，一种颜色感觉并不只对应一种 光谱组合，就是说两种成分完全不同 的复色光有可能引起的颜色感觉完全 一样，这就是同色异谱。
可见光的波长不同，引起人眼的颜色感
觉就不同。单色光的波长由长到短，对
《色彩基础知识》PPT课件完整版

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05
色彩调整与优化方法
饱和度调整方法
增加饱和度
通过提高颜色的纯度，使色彩更加鲜艳、生动。适用于需要突出主题或增加视觉冲击力的场 景。
减少饱和度
降低颜色的纯度，使色彩更加柔和、自然。适用于需要营造柔和氛围或降低视觉刺激的场景。
局部饱和度调整
对图像中的特定区域进行饱和度调整，以突出或弱化某些细节。
明度调整方法
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目录
• 色彩基本概念与原理 • 常见色彩类型及其特点 • 色彩搭配原则与技巧 • 色彩在各个领域应用实例 • 色彩调整与优化方法 • 总结回顾与拓展延伸
01
色彩基本概念与原理
色彩定义及属性
01
02
03
色彩定义
光作用于人眼后引起的除 位置、形象以外的视觉特 性。
色彩属性
色彩在各个领域的应用
如设计、艺术、建筑等，不同领域对色彩的 运用有不同的要求和规范。
实际案例分析讨论
01
案例一
某品牌标志设计中的色彩运用， 分析其如何运用色彩塑造品牌形 象。
案例二
02
03
案例三
某电影海报中的色彩搭配，探讨 其如何通过色彩传达电影的主题 和情感。
某室内装修设计案例，解析其如 何运用色彩营造空间氛围和风格。
功能性分区
通过色彩的变化和对比， 划分出不同的功能区域， 提高空间利用率。
装饰性效果
利用色彩的视觉冲击力， 增加空间的层次感和立 体感，提升整体装饰效 果。
服装设计领域应用
01
时尚潮流引领
服装设计师运用色彩搭配和流行趋势，打造出引领时尚潮流的服装款式。
02
个性化表达
通过色彩的选择和搭配，展现穿着者的个性和品味，满足个性化需求。
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▪ 标准照明体D与实际日光具有比较相近的相
对光射功率分布，并且比标准照明体B、C更 符合实际日光的色度坐标，因此CIE优先推荐 了标准照明体D65(相当于相关色温大约为 6504K的日光 ) 。
精品课件
▪ 在不能应用D65时，尽量采用标准照明体 D50(相关色温5000K)、D55 (相关色温 5500K)和D75 (相关色温: 7500K)
精品课件
标准照明体C
▪ 标准照明体C代表相
关色温大约为6774K的 平均日光，其光色近似 阴天天空的日光，色度 坐标位于普朗克轨迹的 下方。 ▪ 相对光谱功率分布曲线
精品课件
标准照明体D
▪ 标准照明体D代表了各种时相日光的相对光
谱功率分布，亦称为典型日光或重组日光。 它是由一条位于普朗克轨迹上方的一条典型 日光色度轨迹。
▪ 显色系将颜色按照感知色的特征在颜色空
间进行有序排列所构成的系统，如孟塞尔
颜色系统 。
精品课件
混色系与显色系之间的关系
混色系
显色系
颜色的辨别
心理物理色
知觉色
辨别的基准
心理物理学概念 心理概念
辨别的依据 表色原理 表色对象 表色方法
以色感觉建立的 以知感觉建立的
表色系
表色系
光的混合
标准物体色（如 色卡）
第二章 基本色度学及相关知识
精品课件
第一节 CIE标准色度学系统
▪ 色刺激（Colour stimulus）
引起颜色知觉的光 。
▪ 表色系（Colour specification system）
由于颜色刺激而产生的颜色知觉体系 。
▪ 混色系基于心理物理色而建立起来的表色 系，如1931CIE—XYZ系统。
（一）仪器内测量用光源
钨丝灯 脉冲氙灯
最佳的仪器内照明光源应为高强度脉冲氙灯，而且 通过滤光片模拟D65标准照明体的光谱功率分布 。
（二）照明和测量条件
1971年CIE正式推荐了几种测色标准照明和观察条件， 统一了颜色测量和评价方式、减少照明和观察条件对 光谱反射函数实测结果的精确度的影响、提高测量精 度。
光谱反射率因数（spectral reflectance factor） 的定义： 在给定的立体角、限定的方向上，待测物体反射的 辐通量与在相同照明、相同方向上完全反射漫射体 反射的辐通量之比。
精品课件
二、光谱光度仪的结构特点
光电二极管
（12） 电子
计算机
(1)—样品测量孔 (2)—漫反射积分球 (3)—脉冲氙灯 (4)—D65滤光片 (5)—UV滤光装置 (6)—样品测量光束 (7)—样品测量接收器 (8)—参比测量光束 (9)—参比光束接收器 (10)—镜面反射阱 (11)—透射样品放置槽精(1品2课)—件 电子线
100
反射率 (%)
80
A
60 B
40
C
20
D
0
400 460
520
580
640 700
波 长 (nm)
A—艳蓝色染料1%（owf） B—艳蓝染料2%（owf）
C— 深蓝色染料
精D品—课件红色染料
第二节 颜色的测量和计算
用物体的光谱反射率因数（spectral reflectance factor）来表示它对光源的吸收 和反射特性 。
精品课件
（二）反射
镜面反射 发生于平而光滑的表面，当光以某种角度照射在 这种平面上，则以相同角度 (与样品表面法线的 夹角) 反射出一部分光，而且与入射光的波长无 关。镜面反射光的多少决定了物体的光泽度。
漫反射 一般发生在不平且粗糙的表面上，入射光以很
多不同的角度被反射出来。漫反射也可由光滑表 面下面的散射引起。大部分半透明体及不透明体 的平滑表面，同时具有镜面反射和来自表面下散 射引起的漫反射。
精品课件
45°/垂直（45/0）
▪ 样品被一束或多束光 照明，照明光束的轴 线与样品表面的法线 成45±5°，观察方向 与样品的法线之间的 角度不超过10°，照 明光束的任一光线和 照明光轴之间的夹角 不超过8°，观察光束 在观察中也应该遵守 同样的限制 。
0.3779
0.3882
0.3129
0.3292
0.3458
0.3586
0.3741
0.3727
0.3458
0.3588
0.精38品0课5件 0.4370
0.3769 0.4042
相关色温 K
6430 4230 3450 2940 6350 4150 6500 5000 4150 5000 4000 3000
精品课件
（三）透射 透射是指入射光照射在物体上后穿过物体的现象。
（1）没有吸收和散射，全部透过，无色透明体； （2）没有吸收，部分光被散射，部分被透过，白色半透明体； （3）全部被反（散）射，没有吸收透过，白色不透明体； （4）全部吸收，无反（散）射，无透过，黑色不透明体； （5）透过、吸收和散射作用都存在，有色的半透明体； （6）部分吸收，部分透过，没有散射，透明有色体； （7）部分吸收，部分反（散）射，无透过，有色不透明体。
精品课件
标准照明体A
▪ 标准照明体A是相
当于黑体加温到 2855.6K时所辐射 出的光，它的色度坐 标落在了CIE 1931 色度图的普朗克轨迹 上。 ▪ 相对光谱功率分布曲 线
精品课件
标准照明体B
▪ 标准照明体B代表相关
色温约为4874K的直射 阳光，它的色度坐标紧 靠普朗克轨迹。 ▪ 相对光谱功率分布曲线
二、 标准色度观察者
红
绿 蓝
黑色隔板
2º
白背景
精品课件
观测角 限制屏
EYE 测试滤色片 试验光
三、 物体的光学性质 （一）吸收
物体受到光的照射后，能够吸收全部或部 分波长范围光的能量，并将吸收的光能转 化为热能，其余波长的光被反射或透射出 去，作用于人眼后产生颜色的感觉。它们 所表现的颜色，就是被吸收光的补色。
▪ D50、D55和D75的相对光谱功率分布曲线
精品课件
类型
照明体
标准 F1 F2 F3 F4 F5 F6
宽带 F7 F8 F9
三窄带 F10 F11 F12
F照明体
色度坐标
x
y
0.3131
0.3371
0.3721
0.3751
0.4091
0.3941
0.4402
0.4031
0.3138
0.3452
色光（包括物体 物体表面色 反射光）
CIE光谱精品三课刺件 激值 色调、明度、饱和度
一、光源
标准照明体
▪ “照明体”：指特定的光谱能量分布，这
一光谱能量分布不一定由一个光源直接提供， 也不一定能用特定光源来实现。
▪ “光源”：指真实存在的物理辐射体。
▪ CIE推荐使用过的标准照明体：标准照明体 A、B、C和D 。