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1、用工具软件进行颜色计算、分析与比较测量结果一、实验目的理解颜色的特性，探求颜色规律二、实验仪器X-Rite Swatchbook 分光色度计、X-Rite Monitor Optimizer 色度计三、实验内容根据颜色计算公式x = k E sGhy = k E s苴中：z = k E s Qpd Ghl九提供的基本数据D65、D50标准照明体的光谱功率分布S （入）2o视角的标准观察者光谱三刺激值：元（入）、歹（入）、丘（入）加权函数：S （A、亍（入）、S （入）-（入）、S （入、三（入、1）用仪器测量反射物体的光谱反射率二（门;注：要求建立测量数据文件，以便随时调用。2）绘制所测样品光
2、谱反射率曲线 ；3）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）、 再与标准观察者函数作用以后的光谱曲线（椎体细胞颜色响应），说明各曲线的 意义与在颜色形成过程中的作用；4）计算D照明体下样品的三刺激值X,Y,Z和色品坐标x,y,与用加权函数计65算方法比较；5）绘制CIE-xy色品图，并将所测样品的色品坐标显示在xy色品图中，说明 坐标位置和颜色感觉；6）将计算结果与直接测量结果进行比较，进行分析；7）测量显示器最饱和的红、绿、蓝及其不同饱和度梯尺XYZ三刺激值，计算 其色品坐标xy和L*a*b*；并标在xy和a*b*图中，对比颜色在两个图中的情况并 分析颜色感觉与坐
3、标的规律；8）测量显示器上红、绿、蓝分别为（255,255,0）、（ 0, 255, 255 ）、（ 255, 0, 255 ）的颜色，并标在xy和a*b*图中，并讨论这些颜色三刺激值和色坐标与 最饱和的红、绿、蓝颜色的关系和规律；四、实验结果及分析本实验使用的测量样品为：C100%M100%C100%Y70%Y60%五种。1. 五种反射样品光谱反射率参见EXCEL文件 测量数据 中 颜色测量 工作表。2. 反射样品反射率曲线及其颜色感觉如图 1-2-1、图 1-2-2、图 1-2-3 所示。彩度（饱和度）是描述颜色感觉中包含彩色成分多少的属性。如果组成 物体反射（透射）的光的光谱带越窄，纯度
4、就越高，因而彩度感觉就越高， 反之就越低。从图1-2-1中可以看出C60%在460500nm的谱带中反射率明显 高，所以其饱和度较高。色调（色相）与反射（透射）光谱中起主要作用的成分相关，如图1-2-2 中M100%的主要成分为660700nm左右的光，而Y100%的主要成分为 560660nm 左右的光。明度是人眼对颜色明亮程度的感觉。物体的光谱反射率越高，其形成的 光刺激中能量也就越高，对应的明度感觉也就越高。例如图 1-2-3中高明度 的品红和低明度的品红曲线波形基本一致，但是高明度的品红围成的面积 大，明度明显较大，所以其明度高，同种光下形成的刺激也较大。不同彩度率射反谱光1100%C
5、60%C波长/nm图 1-2-1 不同彩度的反射样品反射率曲线不同色调803480580680波长/nm 100%M100%Y图 1-2-2 不同色调的反射样品反射率曲线不同明度480580波长/nm680 100%M70%M数函激刺色颜颜色刺激函数曲线120.0000100.000080.000060.000040.000020.00000.0000380430480530580630680波长/nm图 1-2-3 不同明度的反射样品反射率曲线3. 颜色刺激函数及锥体细胞颜色响应曲线颜色刺激函数e （入）表示的是在标准光源（此数据表示d65光源）的照射 下反射光的光谱分布。e（入）=s（入）
6、xp （入）在颜色形成中反射光光谱分布决 定颜色样品的最终颜色感觉。而锥体细胞颜色响应是三种锥体细胞对于此反 射光的最终感觉，即人眼对于此颜色样品在此照明光源下的一种颜色感觉。 此响应分为三种，即 S（X）xp（z）x x（X）、S（X）xpd）x y（X）、S（X）xpd）x z（X）。100%C-100%M100%Y -70%M t60%C图 1-3-1 不同反射样品颜色刺激函数曲线锥体细胞颜色响应曲线（100%0120.0000100.000080.000060.000040.000020.00000.0000-20.0000波长/nmS （入）p （入）x（入）S（入）p （入）y（入
7、）S（入）p （入）z（入）锥体细胞颜色响应曲线（100%M）应响色颜胞细体锥70.000060.000050.000040.000030.000020.000010.00000.000010.0000波长/nmS（入）p （入）x（入）S（入）p （入）y（入）S（入）p （入）z（入）锥体细胞颜色响应曲线（100%Y）应响色颜胞细体锥120.100.80.60.40.20.0.-20.00000000000000000000000000000000* S（入）p-S（入）pS（入）p应响色颜胞细体锥锥体细胞颜色响应曲线(70%M)120.0000100.000080.000060.0000
8、40.000020.00000.0000波长/nmS（入）p （入）x（入） S （入）p （入）y（入）S（A ）p （入）z（入）CC3锥体细胞颜色响应曲线(60%C)应响色颜胞细体锥S（入）p （入）x（入）S（入）p （入）y（入）S（入）p （入）z（入）图 1-3-2 不同反射样品锥体细胞颜色响应曲线4. 三刺激值的计算及与加权函数的比较见表 1-4-1。计算公式：1)照明体与光谱三刺激值计算(其中算得 k 值为 0.0947)X = k 工 S (x)p(x)x(X)AX其中：k =Z = k S (X)p(X)y d)A九 Z = k S (x)p(x)z a)A九 l九2)加
9、权函数计算s (x)X(x)A 其中：s匕恥”九为加权函数。lsd)z d以九v 九其中利用照明体光谱功率分布和三刺激值计算方法与加权函数计算两种 方法相差不多，数据的差别主要是由于有效数字的取值造成。但是相对于照 明体光谱功率分布和三刺激值计算方法而言，加权函数计算要简便得多，且更接近实际数值。反射样品计算方式XYZxy颜色求解公式计算17.9122.5881.430.14690.1852100%C加权函数计算17.9222.5881.440.14690.1851直接测量17.922.5781.320.14690.1853颜色求解公式计算34.6717.1822.810.46430.2302
10、100%M加权函数计算34.7517.2122.820.50240.2488直接测量34.7417.2122.80.46480.2302颜色求解公式计算76.1687.759.520.43910.5060100%Y加权函数计算76.2487.759.520.43940.5057直接测量76.2487.769.520.43940.5058颜色求解公式计算48.7433.6747.860.37410.258570%M加权函数计算48.8333.7047.890.37440.2584直接测量48.8133.6947.840.37450.2585颜色求解公式计算40.7747.80100.310.21
11、580.253060%C加权函数计算40.8047.79100.360.21590.2529直接测量40.7747.78100.210.2160.2531表 1-4-1 不同反射样品利用不同获得方法所得三刺激值和色品坐标5. 色品图的绘制x，y 计算公式：如图 1-5-1. 坐标位置与颜色感觉图。CIE-xy色品图x一1色域边界- 100%C100%M 100%Y 70%M 60%C十色域边界T-R梯尺G梯尺 tB梯尺CIE-xy色品图图 1-5-1 CIE-xy 色品图及不同反射样品色品图坐标6. 与直接测量数据的比较见表 1-4-1可知直接测量数据的数值与使用加权函数计算方法所得的数 据基
12、本一致，且与标准照明体和三刺激值的计算所得数据差别不大。所以此 测量器使用的内部计算应该是加权函数的方法。7.显示器最饱和颜色及梯尺在CIE-xy色品图及a*-b*图中的显示1.00.90.80.70.6 y 0.50.40.30.20.10.0a*b*色品图* -100.00100.0080.0060.0040.00-20.000.0050.00-20.0（0.-40.00-60.00-80.00-100.00-120.0050.00100.00R梯尺-G梯尺B梯尺a*图1-7-1CIE-xy色品图、a*-b*图及不同样品梯尺在两图中的坐标L*, a*, b*计算公式:L* = 116x（Y
13、/Y ）b* = 200x/3 16 kX/X ）/3（Y/Y ）彳 （Y/Y ）/30/Z nn根据 D 光源可得：X = 95.04, Y = 100, Z = 108.88。n n n如图1-7-1，三个颜色样品梯尺在xy色品图中分别为近似的三条直线， 距离黑(Black)越近表示其饱和度越低，由于xy色品图是不均匀的色度空 间，所以其每个样品的间距是不均匀的。而a*-b*图中三个样品也基本成三条线，距离原点越近其饱和度越低，而 a*-b*图是均匀色度空间，所以其间距基本相等。8.测量测量显示器上 RGB 分别为(255,255,0)、( 0, 255, 255 )、( 255,0, 255 )的颜色，并讨论其与最饱和红、绿、蓝三色的关系。如图1-8-1，在CIE-xy色品图中，255R255G的颜色点在255R和255G 的连线上，说明了此颜色是完全由最饱和红和最饱和绿混合成的，且 255R255B、255G255B 也是如此，由此说明显示器的色域是由最饱和的红、 绿和蓝确定的三角形色域。而在a*-b*图中，由于其不存在两个颜色的混合色在其连线上，所以它的 颜色点是分散的，但是255R255G这个颜色点一定在最饱和红和最饱和绿之间，这是颜色混合规律决定的。CIE-xy色品图r色域边界
