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1、色度学基础,概 述,色度学是研究人的颜色视觉规律、颜色测量理论与技术的学科。颜色感觉与听觉、嗅觉、味觉等一样都是外界刺激使人的感觉器官产生的感觉。 色度学是研究颜色度量和评价方法的学科，是以光学、视觉生理、视觉心理、心理物理等学科为基础的综合性科学。 现代色度学，是一门实验性非常强的学科。,内 容,一、色度学的基本概念 二、色度学的计算,1、归一化光谱功率分布函数S(),归一化光谱功率分布：辐射功率与波长的函数关系。 作图：横坐标波长（关心可见光范围），纵坐标归一化辐射功率。 横坐标单位nm，纵坐标归一化没有单位，但对应着W，因为称为光谱功率分布函数。,1、归一化光谱功率分布函数S(),1、归
2、一化光谱功率分布函数S(),光谱宽度： 光谱半波宽定义：相对光谱能量分布曲线上，两个半极大值强度处对应的波长差。 LED的发光光谱的半宽度：一般为30100nm。 物理意义：光谱宽度窄意味着单色性好，光谱纯度高，发光颜色鲜明 。 峰值波长 p：最大值处对应的波长。 注：光谱功率的图形有分立、不规则等图。,2、CIE标准照明体,CIE国际照明委员会（ International Commission on Illumination） CIE规定的一个特定的相对光谱功率分布。 功率分布数据表 标准照明体：A、C、D65、D55、D75,3、CIE1931XYZ色品图,CIE1931XYZ色品图，视
3、场半角小于2度。,3、CIE1931XYZ色品图,图中的横坐标x，纵坐标y，隐含z=1-x-y，称x，y，z为色品坐标。 色品图上的一点代表一种颜色。 色品坐标由三刺激值X，Y，Z归一化得到。,三刺激值：匹配（合成）某种颜色所需的三原色的量，称为颜色的三刺激值。更准确定义为在三色系统中，与待测色刺激达到匹配所需的三种参照色刺激量（其中有RGB系统过渡到XYZ系统而得到）,3、CIE1931XYZ色品图,马蹄形的“弧线”部分是光谱的色品坐标，而直线部分不是光谱的色品坐标，而是由合色而成。 色品图中的两点合成的颜色一定在连线上。 色品图中的三点合成的颜色一定在三角形围成的区域内，色三角。 色品图中
4、的颜色有一部分是实际不存在的颜色，即与实际颜色不是一一对应。,3、CIE1931XYZ色品图,三原色 在颜色匹配（合成）实验中，为匹配得到某一种颜色，一般需要三种颜色就可以达到匹配目的。通常称在颜色匹配实验中选取的三种颜色为三原色。 三原色可以任意选定； 但是三原色中任何一种原色不能由另外两种原色相加混合得到； 最常用的是红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）三原色。,4、色品坐标计算,1 色品坐标计算 已知某颜色的刺激函数 ，要计算颜色的色品坐标，必须先求得颜色的三刺激值。计算公式为：,k叫做归一化系数，它是将照明物体（或光源）的Y值归一化为100时得出的,为波长的光谱三刺激值,自发
5、光物体色： 透射物体色： 反射物体色：,4、色品坐标计算,计算出物体的颜色三刺激值后，由下式计算色品度坐标，即归一化的颜色三刺激值。,5、两种颜色合成,颜色相加计算 已知两种颜色各自的色品度坐标计算x1、y1、亮度Y1， x2、y2、亮度Y2。 方法：混合色的三刺激值为各个混合色的三刺激值的和；可以推广到更多种颜色相加混合。,5、两种颜色合成,计算步骤：,可得,于是,混合色的色品坐标和亮度为,5、两种颜色合成,推广计算三种颜色的合成 已知：三种颜色的色品坐标及亮度。 求：合成颜色的色品坐标及亮度。,6、主波长计算,用某一光谱色按照一定比例与一特定的参照光源（如等能白光E，CIE标准光源A、C，
6、标准照明体D65）相混合匹配出某种颜色，则该光谱色的波长就是该颜色的主波长d。 已知某颜色的色品坐标（x1，y1）和参照光源的坐标（x0，y0），可以方便地用作图法确定某颜色的主波长。 纯度：样品颜色接近主波长光谱色的程度就表示该样品颜色的纯度。,6、主波长计算,7、色域,7、色域,8、色温,黑体辐射出射度,8、色温,色温：光源的光辐射所呈现的颜色与在某一温度下黑体辐射的颜色相同时，称黑体的温度（T）为光源的色温。,9、显色指数,显色指数CRI（Color Rendering Index）：光源显色性的度量，以被测光源下的物体颜色和参考光源下的物体颜色的相复合程度来表示。 商场购买衣服，拿出商
7、场在太阳下看的颜色没有在商场里面的颜色好，我们会解释灯光效果。,10、三原色配白光比例计算,问题：已知红、绿、蓝LED的色品坐标，求，混合成白光所需要三色LED的光亮度比例。 说明： 红、绿、蓝LED的色品坐标可以由给定的归一化光谱功率函数求出，这里按已知。 混合后的白光的色品坐标为D65（0.3127，0.3291）,10、三原色配白光比例计算,10、三原色配白光比例计算,10、三原色配白光比例计算,10、三原色配白光比例计算,红光LED的色品坐标（0.683，0.317，0） 绿光LED的色品坐标（0.126，0.773，0.101） 蓝光LED的色品坐标（0.148，0.055，0.797） 混合后的白光D65的色品坐标（0.3127，0.3291，0.3582） 现在要计算红绿蓝合成D65的亮度比例=？ 也就是光通量比例，但若是光功率的比例则要用辐射度和光度学换算。,
