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1、1颜色测量与计算课程设计实验一 用工具软件进行颜色计算，分析与比较一 实验目的：1.掌握各仪器及软件的使用，并利用其对颜色进行测量以及对测量数据进行计算、分析和比较；2.利用样品光谱反射率曲线对不同颜色感觉与光谱反射率曲线的对应关系进行分析；3.掌握色品图的绘制，并学会如何将样品置于色品坐标中；4.了解显示器中不同饱和度的红绿蓝的色品点的分布情况。二 实验仪器：X-Rite Swatchbook 分光光度计，X-Rite Monitor Optimizer 色度计 Colorshop 软件。三 实验内容：测量反射物体的光谱反射率绘制所测样品的光谱反射率曲线，注意不同颜色感觉与光谱反射率曲线的对
2、应关系绘制反射物体与标准光源 S(入)作用以后的反射光光谱曲线（颜色刺激函数） ，与标准观察者函数作用以后的光谱曲线（锥体细胞颜色响应）计算 D65 照明体下样品的三刺激值 X,Y,Z 和色品坐标 x，y，与加权函数计算的方法比较。绘制 CIE-xy 色品图，并将样品色品坐标显示在 xy 色品图，说明坐标位置与颜色感觉。将上述计算结果与直接测量数据进行比较测量显示器上的最饱和红绿蓝及其不同饱和度的原色梯尺 XYZ 三刺激值，计算其色品坐标xy 和 L*a*b*,并标在 xy， 图中，并分析颜色感觉与坐标规律。在显示器上测量 RGB 为（255.255.0 ） ， （0.255.255） ， （
3、255.0.255）的颜色，标在 xy 和图中，并讨论这些颜色三刺激值和色坐标与最饱和红绿蓝颜色的关系和规律。（9）根据男女生不同部位皮肤测量光谱数据进行颜色测量，并比较男女生不同部位的肤色差别四 测量与数据处理结果：21.样品光谱反射率曲线如图 1.1 所示图 1.1 样品光谱反射率曲线从此图了解到，不同的样品具有不同的光谱反射率曲线。在相同的照明光源下，如 D65光源，样品对落在其表面不同波长的光进行选择性吸收、反射，形成特定的颜色，因而相同波段的不同样品的反射率会有所不同，不同样品的光谱反射率所在峰值也不一样。因此，颜色刺激作用于人眼，即形成了不同的颜色感觉。不同明度样品光谱反射率曲线如
4、图 1.2 所示：3图 1.2 明度不同光谱反射率曲线图 1.2 为饱和度不同的青颜色。从图中可以看出三种样品的光谱反射率曲线的大体走势相同，即主要吸收中长波段。除此之外，饱和度越低其光谱反射率越高，也就是说所形成的光刺激能量高即明度高。不同色调样品光谱反射率曲线如图 1.3 所示：图 1.3 色调不同光谱反射率曲线图 1.3 是色调不相同的三种颜色样品，其中有主要反射 400nm-500nm 波长的光（绿光和蓝光） ，呈青色；主要反射 500nm-700nm 的光（绿色和红色） ，呈黄色；主要反射600-700 和 400-500 的光（蓝色和红色） ，呈品红色。由此可知，色调不同的颜色其光
5、谱反射率不同。其次，因为黄色样品的光谱反射率曲线下面积较其他两颜色样品的要大，其明度高于其余二颜色样品。不同彩度样品光谱反射率曲线如图 1.4 所示：4图 1.4 彩度不同光谱反射率曲线图 1.4 为青颜色中不同彩度的两颜色样品，可以看出网点面积率为 20 的反射光光谱带宽，纯度相对较低，因此其彩度感觉较低；而实地青的反射光光谱带窄，纯度相对较高，因此其彩度感觉较高。由此，不同彩度感觉的颜色其光谱反射率不同。2反射物体与标准 D65 光源 S(入)作用之后的反射光光谱曲线（颜色刺激）:D65 光源光谱分布曲线如图 1.5 所示：图 1.5 D65 光源光谱分布曲线由 D65 光源的光谱分布曲线
6、可知 D65 光源的颜色特性。反射物体与标准 D65 光源 S(入) 作用以后的反射光光谱曲线如图 1.6 所示：5图 1.6 D65 光源下样品颜色刺激曲线图 1.6 为反射物体与标准光源 S(入)作用以后的反射光光谱曲线（颜色刺激函数） ，是光源发射的不同波长的光经颜色样品选择性吸收、反射后，从颜色样品表面反射的不同波长的光，得到颜色刺激函数曲线，由反射光进入人眼产生颜色感觉。反射样品与标准观察者函数作用后的反射光光谱曲线如图 1.7 所示61.7 反射样品与标准观察者函数作用后的反射光光谱曲线人眼的感光系统中有两种视细胞，分别为椎体细胞和杆体细胞，其中椎体细胞又分为感红、感蓝、感绿三种不
7、同类型。由于三种椎体细胞分别对不同波段的光敏感，由此对进入人眼的颜色刺激产生各种颜色感觉。因此，形成颜色感觉要由光谱分布、物体光谱反射率及标准观察者函数同时作用后产生的颜色刺激进入人眼与椎体细胞作用最终形成颜色感觉。3利用颜色计算公式计算 D65 照明光下样品的三刺激值 XYZ 和色品坐标 xy，并利用加权函数的计算与之比较：利用加权函数计算三刺激值公式：=()()()=()()()=()()()利用未加权函数计算三刺激值公式：=()()()=()()()=()()()色品坐标计算公式：x=X/(X+Y+Z)y=Y/(X+Y+Z)7归化系数k=100()()=116()1316=()13()1
8、3=200（ ） 13()13Xn=95.05 Yn=100 Zn=108.9由以上公式可得 k=0.0947样品的的三刺激值如表所示：表 1.1 不同计算方法得到的样品三刺激值及色品坐标Color Name CIE XYZ CIE xyC 加权 13.646 18.075 61.036 0.147 0.195C 未加权 13.646 18.08 61.034 0.147 0.195C 测量 13.5 17.92 60.49 0.147 0.195M 加权 28.54 14.502 18.87 0.461 0.234M 未加权 28.47 14.479 18.86 0.461 0.234M 测
9、量 28.63 14.57 18.98 0.461 0.234Y 加权 60.215 68.749 7.747 0.44 0.503Y 未加权 60.148 68.748 7.743 0.44 0.503Y 测量 60.67 69.32 7.96 0.44 0.503由表 1.1 可知，运用加权函数与普通方法（未加权函数）计算三刺激值的计算结果均与测量值有一定的偏差。由于加权函数是将标准观察者函数的乘积提前计算完成，为计算式方便起见，计算样品的三刺激值可以根据物体的光谱反射率利用加权函数进行操作。4.样品的色品坐标在 CIE1931-xy 坐标图中位置如图所示：8图 1.8 样品的色品图图 1
10、.8 样品的色品图中，黄品青各色的加权与未加权坐标基本重合，虽有偏差但很小。不同颜色样品在 CIE1931-xy 色品图中有不同的位置，黄颜色位于光谱轨迹的 560nm-590nm 区域内，且靠近光谱轨迹，样品色饱和度很高；品红色位于光谱轨迹的非光谱色区域内，靠近紫红线，样品色饱和度高；青颜色位于光谱轨迹的 440nm-520nm 区域内，且靠近光谱轨迹，样品色饱和度较高；位于色品图中心的为白点，即非彩色点。5显示器最饱和的红、绿、蓝及其不同饱和度梯尺 XYZ 三刺激值及计算得色品坐标 xy表 1.2 原色梯尺色品坐标 xy 和 计算数据CIE Lab CIE xyYColor NameL a
11、 b x yB255 29.387 65.497 -88.262 0.164 0.073 B235 26.506 60.961 -81.978 0.165 0.073 B215 23.067 54.849 -73.927 0.167 0.075 B195 19.802 49.517 -66.589 0.169 0.077 9B175 17.226 43.502 -58.444 0.174 0.083 B155 13.885 38.003 -50.177 0.180 0.087 B135 10.777 31.472 -41.749 0.187 0.095 B115 7.674 24.479 -3
12、2.066 0.201 0.111 B95 5.868 17.449 -21.044 0.236 0.149 B75 3.008 8.908 -1.120 0.370 0.286 B0 3.008 8.908 -1.120 0.370 0.286 R255 48.146 71.556 52.641 0.621 0.328 R235 43.974 68.214 50.812 0.627 0.327 R215 39.122 61.914 45.053 0.622 0.327 R195 34.190 56.831 40.477 0.622 0.325 R175 29.713 50.972 34.06
13、4 0.612 0.323 R155 25.503 45.748 29.536 0.607 0.322 R135 20.712 39.393 23.469 0.593 0.320 10R115 16.105 33.183 17.301 0.572 0.316 R95 11.552 26.278 11.412 0.540 0.312 R75 7.858 19.728 5.810 0.488 0.303 R0 3.151 9.342 -0.442 0.381 0.290 G255 83.809 -65.134 64.523 0.315 0.541 G235 77.317 -61.119 61.09
14、3 0.315 0.544 G215 70.912 -56.719 57.993 0.317 0.546 G195 63.868 -52.064 54.081 0.318 0.548 G175 56.088 -47.172 49.171 0.319 0.549 G155 48.834 -42.322 44.752 0.320 0.551 G135 41.343 -36.990 39.557 0.321 0.550 G115 32.325 -29.313 31.629 0.324 0.537 G95 24.418 -22.793 24.812 0.326 0.522 G75 16.504 -12
15、.227 15.456 0.338 0.468 11R0 5.759 10.399 -0.195 0.382 0.293 R255GOB255 56.555 78.880 -56.360 0.302 0.162 R255G255B0 96.550 -18.924 70.682 0.397 0.471 R0G255B255 89.785 -45.885 -15.032 0.225 0.325 各原色梯尺在色品图中的位置如图所示：1.9 CIE-xy 色品图及样品梯尺坐标图由图 1.9 CIE1931-xy 色品图及样品原色梯尺分布可以看出，RGB 不同颜色在色品图中的位置各有不同，并且，不同饱和度的单色梯尺可以连成一条直线，即各原色单色梯尺的不同饱和度的基本色调没有改变。其中，饱和度高的更接近光谱轨迹，饱和度低的更接近白点。样品在 CIE- 坐标图中位置12图 1.10 CIE1931 色品图及单色梯尺样品在图表中的位置由图可知，不同饱和度的样品，饱和度越大距离原点越远，饱和度越小距离原点越近。此外，样品饱和度越小 值越小，即越靠近白点； 也会随着饱和度的减小而降低，因 此明度也会随之降低，从表 1
