1、色度學基礎(chǔ),色度數(shù)據(jù)實例,目錄,Hue(色相)：輻射的主要波長或頻率，一般以顏色名稱來表示，例如紅、綠、藍等。 Chroma(彩度，飽和度) ：除主要波長輻射外，夾雜其他次要波長的程度，若夾雜次要波長越少，色純度越高，亦即色彩飽和度越好。 Value(明度)：表示總輻射能量的多寡，能量越高，視網(wǎng)膜刺激訊號越強，大腦所感受的亮度也越大。,顏色三要素,顏色混合,Additive 加法混色 (亮度增加),物體色所進行色彩混合行為 (色料會增加光線的吸收),顏色加法與減法: 光通過介質(zhì)的過程減法(光被吸收) 許多光到達人眼的過程加法(光色混和),Subtractive減法混色 (亮度減少),加法混合&

2、減法混合,人眼構(gòu)造,人 眼 構(gòu) 造,RGB三色匹配實驗,“三色匹配”實驗,未知刺激源,匹配,三原色的單位,三原色的量,用三種色匹配另一種顏色的表達式：,當三原色的亮度比例是1：4.5907：0.0601時，能夠匹配出等能白光（E光源）。 為了方便起見，將三原色的亮度單位定為： R=1.0000 cd/m2 G=4.5907 cd/m2 B=0.0601 cd/m2,根據(jù)grassmann law，三色混合光的亮度 L = 1.0000R +4.5907G + 0.0601B,RGB亮度單位,匹配函數(shù)中出現(xiàn)了負值，這是因為某些波長光譜色的匹配須將三原色光之一移到待配色一側(cè)，并與之相加混合才能夠?qū)?/p>

3、現(xiàn)，如右圖所示。 表達式即：,C(0) + r(0) R = g(0) G + b(0) B C(0) = - r(0) R + g(0) G + b(0) B,對380nm到780nm等能光譜色進行顏色匹配實驗,由每一波長光譜色所對應(yīng)的紅、綠、藍三原色數(shù)量，得到匹配函數(shù)，記為r()/ g()/ b(). 波長為的等能光譜色C()的匹配方程為: C()= r()R + g()G + b()B,RGB三色匹配方程,根據(jù)Grassmann定律，混合后光的亮度等于混合前各個光亮度之和。 因此，匹配方程 C() = r() R + g() G + b() B 中的C() 在數(shù)值上等于等能光譜色的相對亮

4、度。 將可見波長從380780nm逐一代入匹配方程，可得明視覺函數(shù)V()。 V()最大值是V(555) = r(555)1 + g(555)4.5907 + b(555)0.0601 = 1,頂點（555,1）,明視覺函數(shù)導出,直角坐標化,將三變量轉(zhuǎn)化為直角坐標系： 讓 r= () + +() ,g= () + +() , b=1 r g 作r-g直角坐標圖如下圖所示。,RGB直角坐標化,在當時沒有計算機的情況下，負值計算不方便，因此CIE建議RGB三刺激值由一組新的三刺激值XYZ代替，新的三刺激值全部為正值。 同時，新三刺激值還符合以下的新要求： 三刺激值的亮度相等，X=Y=Z Y值正比于匹

5、配顏色C的亮度 記y() = Y/(X+Y+Z),則y() = V()， V()為明視覺函數(shù)。,X = 0.49R + 0.31G + 0.20B Y = 0.17697R +0.81240G + 0.01063B Z = 0.01G + 0.99B,或,綜合以上需求得出以下轉(zhuǎn)化表達式：,記,x = X/(X+Y+Z) y = Y/(X+Y+Z) z = Z/(X+Y+Z),x=（0.490R +0.310G +0.200B）/（0.667R +1.132G +1.200B） y=（0.117R +0.812G +0.010B）/（0.667R +1.132G +1.200B） z=（0.00

6、0R +0.010G +0.990B）/（0.667R +1.132G +1.200B）,RGB轉(zhuǎn)化XYZ,將三變量轉(zhuǎn)化為x-y直角坐標系：,XYZ直角坐標化,三刺激值：,色坐標：,色坐標計算,注意：,X/Y/Z,A,B,C,A,B,設(shè)顏色A和顏色B的三刺激值分別為 X1，Y1，Z1；X2，Y2，Z2 則混合后C的三刺激值分別為： X(1+2) = X1+X2 Y(1+2) = Y1+Y2 Z(1+2) = Z1+Z2,作圖法： A=X1+Y1+Z1 B=X2+Y2+Z2 連接AB兩點，在A點作AB的垂線段，長度為B； 在B點在另一側(cè)作AB的垂線段，長度為A； 連接兩垂線段端點，與AB的交點為

7、相加色的坐標。,顏色相加,M(x,y),O(x0,y0),L(x,y),興奮純度 樣品的顏色接近主波長光譜色的程度表明該 樣品顏色的純度（飽和度）。,色度坐標加上興奮純度 更能給人顏色的具體印象,興奮純度,Hue(色相) ： 基準白與色坐標點的延長線與輪廓線交點的波長作為主波長，代表色調(diào)。 紫色區(qū)內(nèi)的顏色N沒有主波長，只有該顏色的補色波長495nm。 Chroma(彩度，飽和度) ： 基準白與色坐標點的距離代表飽和度。 對紫色區(qū)以外的顏色Q而言， S=CQ/CP100% Value(明度)：該顏色的Y值。,CIE-XYZ表示顏色三要素,顏色辨別能力,顏色的寬容度： 人眼感覺不出顏色變化的范圍。

8、 JND(just noticeable difference，剛辨差): CIE-XYZ圖上人眼能識別出顏色變化的最小距離。,麥克亞當在CIE-XYZ色度圖上選取了25個常見色，做了人眼寬容度實驗，結(jié)果如右圖。 橢圓內(nèi)的顏色人眼無法識別差別,麥克亞當橢圓,1960 CIE-UCS色度系統(tǒng),CIE 1931 CIE 1960 UCS,優(yōu)點： 改善CIE 1931色度圖的不均勻性。 缺點： 未考慮明度座標，使用上需單獨 註明Y值，較不方便。,CIE 1976 L*u*v* 均勻顏色空間,1. 加入完全反射漫射白色物體的亮 度因數(shù)(Yo =100 ) 2. 使用米制單位 3. = 1. 5 ,XY

9、Z : 顏色樣品三刺激值 u,v : 顏色樣品色度坐標 X0Y0Z0 : 標準照明體經(jīng)完全反射漫射體 反射到眼中的白物體色三刺激值(Y0=100),色差:,1. 適用于量測物體表面 2. 色空間均勻性較L*u*v* System佳,XYZ : 顏色樣品三刺激值 X0Y0Z0 : 標準照明體經(jīng)完全反射漫射體 反射到眼中的白物體色三刺激值(Y0=100) L*,a*,b* : 為米制單位,色差:,CIE 1976 L*a*b* 均勻顏色空間,CIE標準色度學系統(tǒng)演變,定義Y的意義，經(jīng)過坐標變換,進行實驗數(shù)據(jù)采集,期望得到均勻色品平面,期望建立均勻色度空間,算法優(yōu)化,CIE標準色度學系統(tǒng)演變,完全輻

10、射體(黑體）：任何溫度下將落到它表面的光全部吸收而無反射。,只要知道溫度，就可算出黑體光譜分布，常用黑體作標準確定光源色溫。,黑體輻射出射度：,維恩位移律：,黑體輻射,黑體軌跡：黑體不同溫度下的顏色在色度坐標上對應(yīng)的軌跡。,色溫：光源的顏色與某一溫度下黑體的顏色相同時黑體的溫度。,相關(guān)色溫：光源的顏色沒有落在黑體軌跡上，用最接近的黑體軌跡顏色來確定光源色溫。,黑體輻射,麥勒德:按視覺恰可分辨的顏色差別，把黑體軌跡劃分為許多視覺分辨的單位,等相關(guān)色溫線：從黑體軌跡上延伸出的許多等麥勒德間隔分布的線,1931xy色度坐標上的等相關(guān)色溫線,1960UCS色度坐標上的等相關(guān)色溫線,相關(guān)色溫的確定：內(nèi)插

11、法+查表,黑體輻射,CIE標準照明體,MCPD：顯微分光光度計（色度機）,透射量測,反射量測,MCPD機臺介紹,顯微分光系統(tǒng),分光器,下Lens Focus,上Lens Focus,CCD,PMT,膜厚分析,MCPD機臺介紹,分光器光強頻譜獲取原理, 利用凹面曲折格子（光柵）將透過樣品光以全波長分光(380nm780nm，可見光波長段)； 再由Photo Diode Array（光電二極管陣列）將分光后的各波長光量轉(zhuǎn)換為電流信號； 再將取得的數(shù)據(jù)用計算機計算、以光譜形式表示全波長區(qū)域的光強值。,Photo Diode Array,光纖,Slit 狹縫,反射回折格子（光柵）,光,光量電流值,白色光分光,基板,MCPD機臺介紹,膜層透過率 =,Sample - Dark,Reference - Dark, 100 %,第一步： 量測透過素玻璃后的光強，稱為Reference,第二步： 燈源關(guān)閉，直接獲取環(huán)境光強，稱為Dark,第三步： 量測玻璃+膜層的透過光強，稱為Sample,透過率量測只是確認膜層（ITO、RGB）的特性，實際量測中需要去除玻璃和環(huán)境的影響。,MCPD機臺介紹,色坐標計算過程,色域,（National television system committee）,NTSC規(guī)格的理想色。,隨著RGB膜