色度表

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CIE色度图

CIE色度图: CIE(国际发光照明委员会):原文为Commission Internationale de L'Eclairage(法)或International Commission on Illumination (英)。这个委员会创建的目的是要建立一套界定和测量色彩的技术标准。可回溯到1930年,CIE标准一直沿用到数字视频时代,其中包括白光标准(D65)和阴极射线管(CRT)内表面红、绿、蓝三种磷光理论上的理想颜色。 CIE的总部位于奥地利维也纳。 CIE颜色系统 颜色是一门很复杂的学科,它涉及到物理学、生物学、心理学和材料学等多种学科。颜色是人的大脑对物体的一种主观感觉,

用数学方法来描述这种感觉是一件很困难的事。现在已经有很多有关颜色的理论、测量技术和颜色标准,但是到目前为止,似乎还没有一种人类感知颜色的理论被普遍接受。 RGB模型采用物理三基色,其物理意义很清楚,但它是一种与设备相关的颜色模型。每一种设备(包括人眼和现在使用的扫描仪、监视器和打印机等)使用RGB模型时都有不太相同的定义,尽管各自都工作很圆满,而且很直观,但不能相互通用。 1)简介 为了从基色出发定义一种与设备无关的颜色模型,1931年9月国际照明委员会在英国的剑桥市召开了具有历史意义的大会。CIE 的颜色科学家们企图在RGB模型基础上,用数学的方法从真实的基色推导出理论的三基色,创建一个新的颜色系统,使颜料、染料和印刷等工业能够明确指定产品的颜色。会议所取得的主要成果包含: λ定义了标准观察者(Standard Observer)标准:普通人眼对颜色的响应。该标准采用想象的X, Y和Z三种基色,用颜色匹配函数(color-matching function)表示。颜色匹配实验使用2°的视野(field of view); λ定义了标准光源(Standard Illuminants):用于比较颜色的光源规范; 定义了CIEλ XYZ基色系统:与RGB相关的想象的基色系统,但更适用于颜色的计算; 定义了CIEλ xyY颜色空间:一个由XYZ导出的颜色空间,它把与颜色属性相关的x和y从与明度属性相关的亮度Y中分离开; 定义了CIE色度图(CIE chromaticityλ diagram):容易看到颜色之间关系的一种图。 其后,国际照明委员会的专家们对该系统做了许多改进,包括1964年根据10°视野的实验数据,添加了补充标准观察者(Supplementary Standard Observer)的定义。 1976年国际照明委员会又召开了一次具有历史意义的会议,试图解决1931的CIE系统中所存在两个问题: 1. 该规范使用明度和色度不容易解释物理刺激和颜色感知响应之间的关系; 2. XYZ系统和在它的色度图上表示的两种颜色之间的距离与颜色观察者感知的变化不一致,这个问题叫做感知均匀性(perceptual uniformity)问题,也就是颜色之间数字上的差别与视觉感知不一致。 为了解决颜色空间的感知一致性问题,专家们对CIE 1931 XYZ系统进行了非线性变换,制定了CIE 1976 L*a*b*颜色空间的规范。事实上,1976年CIE规定了两种颜色空间,一种是用于自照明的颜色空间,叫做CIELUV,另一种是用于非自照明的颜色空间,叫做CIE 1976 L*a*b*,或者叫CIELAB。这两个颜色空间与颜色的感知更均匀,并且给了人们评估两种颜色近似程度的一种方法,允许使用数字量ΔE表示两种颜色之差。 CIE XYZ是国际照明委员会在1931年开发并在1964修订的CIE颜色系统(CIE Color System),该系统是其他颜色系统的基础。它使用相应于红、绿和蓝三种颜色作为三种基色,而所有其他颜色都从这三种颜色中导出。通过相加混色或者相减混色,任何色调都可以使用不同量的基色产生。虽然大多数人可能一辈子都不直接使用这个系统,只有颜色科学家或者某些计算机程序中使用,但了解它对开发新的颜色系统、编写或者使用与颜色相关的应用程序都是有用的。 2)CIE 1931 RGB 按照三基色原理,颜色实际上也是物理量,人们对物理量就可以进行计算和度量。根据这个原理就产生了用红、绿和蓝单光谱基色匹配所有可见颜色的想法,并且做了许多实验。1931年国际照明委员会综合了不同实验者的实验结果,得到了RGB颜色匹配函数(color matching functions),其横坐标表示光谱波长,纵坐标表示用以匹配光谱各色所需要三基色刺激值,这些值是以等能量白光为标准的系数,是观察者实验结果的平均值。为了匹配在438.1 nm和546.1 nm之间的光谱色,出现了负值,这就意味匹配这段里的光谱色时,混合颜色需要使用补色才能匹配。虽然使用正值提供的色域还是比较宽的,但像用RGB相加混色原理的CRT虽然可以显示大多数颜色,但不能显示所有的颜色。 3)CIE 1931 XYZ CIE 1931 RGB使用红、绿和蓝三基色系统匹配某些可见光谱颜色时,需要使用基色的负值,而且使用也不方便。由于任何一种基色系统都可以从一种系统转换到另一种系统,因此人们可以选择想要的任何一种基色系统,以避免出现负值,而且使用也方便。1931年国际照明委员会采用了一种新的颜色系统,叫做CIE XYZ系统。这个系统采用想象的X,Y和Z三种基色,它们与可

光学基础之色度——三原色及CIE标准色度系统知识介绍

1.5 色度 色度学中所应用的方法和工具,都是以目视颜色匹配定律和国际上一致采用的标准为基础的。国际照明委员会(CIE ),通过其色度学委员会,推荐了色度学方法和基本的标准。 1.5.2 三原色 三原色:(红R 、绿G 、兰B )或(品红、绿、兰) 三原色不能由其他色混合得到,三原色的波长如下: 红:700nm ,绿:546.1nm ,兰:435.8nm 由RGB 构成白光,得亮度比为L R =L G :L B =1:4.5907:0.0601 Lm/(s r ·m 2 ) 色度坐标和色品坐标 三原色坐标:R ,G ,B ,是三维色度坐标。 色品坐标(归一化坐标):r=R R+G+B , g= G R+G+B ,b= B R+G+B , 并有 r+g+b=1 光谱三刺激值(色匹配函数) )(λr ,)(λg ,)(λb 代表匹配一种颜色,需要R 、G 、B 的比例。即取 )(λc = B b G g R r )()()(λλλ++, 就可以匹配出所要求的)(λc 颜色.并且)(λr ,)(λg ,)(λb 是有表可查的,其规律可参见图1.5-1。 图1.5-1 色匹配函数

(6)色度图及色品图 三原色坐标见图1.5-2a,色品坐标见图1.5-2b,实际色谱的色品则示于图1.5-2c 中。由图1.5-2c 可见,三原色系统的色品图中有很大部分出现负值,使用很不方便,为此,国际照明委员会建立了CIE 标准色度系统,解决了这一问题。 图1.5-2 色度及色品图 1.5.4 CIE 标准色度系统 设立标准光源和标准观察者,建立假想色度坐标 ),,(Z Y X ,归一化坐标),,(z y x 和色匹配函数),,(z y x ,以此来建立CIE 标准色度系统。 1) CIE1931标准色度系统 这一色度系统是在观测视场为2°的情况下制订出来的。 (1)标准色度坐标的变换 CIE1931标准色度系统的变换关系为: []???? ????????????????=????????????????????=??????????B G R B G R Z Y X 5943.50565.000601.05907.40002.11302.17517.17689.299.001.000106.08124.01770.02.03100.04900.06508.5 及

色温 (CCT) 和色度坐标 (x, y 值)

一、关于led灯具SSL规范的概述 今年 5 月份,LED 灯具的能源之星的规范,美洲已公开草案;估计今年的 8 至9 月份,会上升为最终版本,并于9 个月后,即08 年6 月份,授理ENERGY STAR申请;本规范是由 美国能源部DOE 负责组织, Lighting Research Center 技术负责; 二、重要流行词 1、SSL (Solid-State Lighting 固态照明) vs. Semi-conductor Lighting (半导体照明) vs. LED Lighting (LED 照明) SSL:(在Internet 网络上,SSL 在90 年代即有, 是Internet 传输加密协议缩略词SSL =Secure Socket Layer; )如今,在国外,有关研究 LED 的政府机构,公司和机构,很流行用 SSL 代替LED; 然而,目前,SSL 还没有给出正式定义,在美国的LRC 网站上,“What is SSL?”,只是解释为: SSL 是区别于传统的灯丝白帜发光和气体放电发光原理,由半导体的电子发光,包括LED,OLED,Laser Diode (LD),light-emitting polymers. 2、半导体照明 (Semi-conductor Lighting), 在中国政府机构,沿用过去的称谓“半导体照明”较多;但是,LED 产品,技术和标准,美国领先其他国家许多;中国也会随美国技术潮流使用SSL 称谓,尤其在DOE 公开本规范后; 三、我们的目的 1、本规范是第一部LED 照明的性能参数标准,指明了LED 照明的基本要求; 2、LED 灯具的ENERGY STAR认证,要在08 年6 月前讨论;但是,我们可以提前借鉴此规范化的参数标准,应用到研发品质行销工作中,是有帮助的; 3、本规范是如何基于荧光灯,建立 SSL-LED 灯具的光效目标和特性参数要求:

色度学基础知识

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 色度学基础知识 一、 概述 色度学是研究人的颜色视觉规律、颜色测量的理论与技术的科学, 是以物理光学、 视觉生理、视觉心理、心理物理等学科领域为基础的综合性科学。 在现代工业和科学技术发展中, 存在着大量有关色度学的问题, 颜色与人民生活 的衣食住行密切相关。颜色的测量和控制在一些工农业生产中极为重要, 在许多部门颜 色是评定产品质量的重要指标, 如染料、涂料、纺织印染、 塑料建材、医学试剂、食品 饮料、灯光信号、造纸印刷、电影电视、军事伪装等等, 这一切都是由于颜色科学的建 立, 才使色度工作者能以统一的标准, 对颜色作定量的描述和控制。 在纺织印染、染料和涂料等行业天天与颜色打交道, 过去全凭目测评定, 评定结 果无法记述, 储存。 并受观察者的身体状况、情绪、年龄等影响很大。 随着电子技术 和计算机技术的迅速发展, 测色仪器的测色准确性、重演性和自动化程度大大提高。现 在又有在线检测对提高产品质量, 减少不合格品率更为有用。 为此测色技术在各行各业 日益得到广泛应用。 色彩的感觉是一个错综复杂的过程, 单从物理观点来考虑, 色彩的产生有三个 主要因素: 光源,被照射的物体和观察者。 二.、 光和颜色 1、 光源 光由光源体发出, 太阳光是我们最主要的光源。光辐射是一种电磁辐射波, 包括 无线电波、紫外光、红外光、可见光、X 射线和γ射线等。 我们人类所能见到的光只是电磁波中极小的一部分,其波长范围是380--700nm (纳 米)称为可见光谱。 在可见光谱范围内, 不同波长的辐射引起人的不同颜色感觉: 700nm 为红色, 580nm 为黄色, 510nm 为绿色, 470nm 为蓝色。单一波长的光表现为一种颜色, 称为 单色光。 物体在不同光源照射下会呈现不同的颜色, 为此国际照明委员会(CIE )规定了如 下

CIE色度图

CIE色度图 CIE-RGB系统 标准三原色匹配任意颜色的光谱三刺激值曲线。曲线中的一部分500μm附近的r 三刺激值是负数,这当然不能否定将红、绿、蓝三色混合可以得到其他颜色,但它确实表明一些颜色不能够仅仅通过将三原色混合来得到而在普通的CRT上显示。 图例: CIE-XYZ系统 由于实际上不存在负的光强,1931年CIE规定了3种假想的标准原色X(红)、Y(绿)、Z(蓝)构造了CIE-XYZ系统,以便使能够得到的颜色匹配函数的三刺激值都是正值: C=xX+yY+zZ

图例: 三刺激空间和色度图 所有颜色向量组成了x>0、y>0和z>0的三维空间第一象限锥体 取一个截面x+y+z=1 该截面与三个坐标平面的交线构成一个等边三角形,每一个颜色向量与该平面都有一个交点,每一个点代表一个颜色,它的空间坐标(x,y,z)表示为该颜色在标准原色下的三刺激值,称为色度值 图例:

CIE色度图 CIE色度图的翼形轮廓线代表所有可见光波长的轨迹,即可见光谱曲线。 沿线的数字表示该位置的可见光的主波长。 中央的C对应于近似太阳光的标准白光,C点接近于但不等于x=y=z=1/3的点。红色区域位于图的右下角,绿色区域在图的顶端,蓝色区域在图的左下角,连接

光谱轨迹两端点的直线称为紫色线。 用途 得到光谱色的互补色,只要从该颜色点过C点作一条直线,求其与对侧光谱曲线的交点,即可得到补色的波长。D的补色为E。 确定所选颜色的主波长和纯度。颜色A的主波长,从标准白光点C过A作直线与光谱曲线相交于B(A与B在C的同侧),这样颜色A可以表示为纯色光B和白光C的混合,B就定义了颜色A的主波长。 定义一个颜色域。通过调整混合比例,任意两种颜色: I和J加在一起能够产生它们连线上的颜色 再加入第三种颜色K,就产生三者(I、J和K)构成的三角形区域的颜色。 应用限制 色度图的形状表明,没有一个3个顶点均在可见光翼形区的三角形可以完全覆盖 该区域。因此,可见的红、绿、蓝三种颜色不能通过加法混合来匹配所有的颜色。虽然色度图和三刺激值给出了描述颜色的标准精确方法,但是,它的应用还是比较复杂。在计算机图形学中,通常使用一些通俗易懂的颜色系统——颜色模型,它们都基于三维颜色空间。 图例:

色度学知识大全

颜色 苹果是红的,柠檬是黄的,天是蓝的,这就是我们大家以日常用语对颜色的判断。我们用色调这一术语在色彩世界里把颜色区分为红、黄、蓝等类别。还有,虽然黄和红是两种截然不同的色调,但是把黄和红混合在一起就产生了橙色(有时称之为黄-红):混合黄和绿产生黄-绿;混合蓝和绿则产生蓝-绿,等等。把这些色调衔接排列,就形成如图1所示的色环。 当比较各种颜色的亮度(颜色的明亮程度如何)时,颜色就有明亮和深暗之分。例如,将柠檬的黄色和葡萄柚的黄色来说,毫无疑问,柠檬的黄色就比较明亮。把柠檬的黄色和欧洲甜樱桃的红色相比,显然,也是柠檬黄比较明亮。可见,颜色亮度的测量与色

调无关。现在,让我们来看一看图2。图2是图1沿A(绿)B(紫红)直线切开的剖面图。可以看出,亮度沿垂直方向变化,越往上去,色彩越明亮,越往下去,则越深暗。 再来说说黄色。柠檬的黄色和梨的黄色相比较又如何?你可能会说柠檬的黄色更明亮一些,但除此以外还有一个大的差别就是柠檬的黄色显得鲜艳,而梨的颜色则显得阴晦。这种差别称之为色饱和度或鲜艳度。从图2可以看出,紫红和绿两色的饱和度分别由中心向两侧随水平距离的增加而变化。离中心越近,色彩越阴晦;离中心越远,则越鲜艳。图3标出了一些常用的描述色彩亮度和色饱和度的形容词。至于这些形容词表达了什么,请再看一下图2。

能把色调、亮度、色饱和度的关系以直观的方式来表达得清清楚楚。

色彩和光的知识 测量仪器

如果我们测量苹果的颜色,我们得到下列结果:

过去已有好几个人想出多种方法,常常是通过复杂的公式用数量来表示颜色,其目的是使每个人能够更容易地和更准确地做色彩信息交流。这些方法试图提出一种用数字来表示颜色的方法,就好象我们表示长度和重量一样。例如在1905年,美国画家A.H.孟塞尔发明一种表示颜色的方法,这种方法利用大量按照颜色的色调(孟塞尔色调)、亮度(孟塞尔值)和色饱和度(孟塞尔饱和度)分类的色纸片,用来和样品色作目视比较。后来,经过许多进一步实验,该系统经过更新,创立了孟塞尔新表色系统,也就是现在在用的孟塞尔系统。在该系统中,任何给定的颜色按照它的色调(H),亮度值(V)和饱和度(C),表示为一个字母/数字组合(HV/C),并利用孟塞尔色卡作目视测定。其他用数字表示颜色的系统是由国际照明委员会(CIE)研究出来的。其中最为著名的两种系统为Yxy系统和L*a*b*系统。前者是于1931年根据CIE规定的三刺激值XYZ发明出来的,后者是由1976年发明的,以给出更为均匀的相对于视差的色差。这两种色空间*已在全世界用于色彩交流。 *色空间:这是一种用某种符号(例如数字)来表示某物体或某种光源颜色的方法。

易懂的CIE色度图

CIE色度图 ?CIE-RGB系统 o标准三原色匹配任意颜色的光谱三刺激值曲线。曲线中的一部分500μm附近的r三刺激值是负数,这当然不能否定将红、绿、蓝三 色混合可以得到其他颜色,但它确实表明一些颜色不能够仅仅通过 将三原色混合来得到而在普通的CRT上显示。 o图例: ?CIE-XYZ系统 o由于实际上不存在负的光强,1931年CIE规定了3种假想的标准原色X(红)、Y(绿)、Z(蓝)构造了CIE-XYZ系统,以便使能够得到 的颜色匹配函数的三刺激值都是正值: o C=xX+yY+zZ o图例:

?三刺激空间和色度图 o所有颜色向量组成了x>0、y>0和z>0的三维空间第一象限锥体 o取一个截面 x+y+z=1 o该截面与三个坐标平面的交线构成一个等边三角形,每一个颜色向量与该平面都有一个交点,每一个点代表一个颜色,它的空间坐标 (x,y,z)表示为该颜色在标准原色下的三刺激值,称为色度值 o图例:

?CIE色度图 o CIE色度图的翼形轮廓线代表所有可见光波长的轨迹,即可见光谱曲线。 o沿线的数字表示该位置的可见光的主波长。 o中央的C对应于近似太阳光的标准白光,C点接近于但不等于x=y=z=1/3的点。 o红色区域位于图的右下角,绿色区域在图的顶端,蓝色区域在图的左下角,连接光谱轨迹两端点的直线称为紫色线。 ?用途 o得到光谱色的互补色,只要从该颜色点过C点作一条直线,求其与对侧光谱曲线的交点,即可得到补色的波长。D的补色为E。 o确定所选颜色的主波长和纯度。颜色A的主波长,从标准白光点C 过A作直线与光谱曲线相交于B(A与B在C的同侧),这样颜色 A可以表示为纯色光B和白光C的混合,B就定义了颜色A的主波 长。 o o定义一个颜色域。通过调整混合比例,任意两种颜色: o I和J加在一起能够产生它们连线上的颜色

色度学的基本知识

色度学的基本知识 色度学是研究人的颜色视觉规律,颜色测量理论与技术的科学,是物理光学,视觉生理,视觉心理等科学为基础的综合性科学。彩色电视技术中的色度学是研究自然界景物的颜色,如何在彩色电视系统中分解,传输,并在彩色电视机屏幕上正确的复显出来。名词解释: 同色异谱:也就是说一定的光谱分布表现为一定的颜色,但同一种颜色可以有不同的光谱分布合成。彩色电视机的颜色复显技术正是利用同色异谱概念,在颜色复显过程中,不是重复原来景物的光谱分布,而是利用几种规格化的光源进行配制。以求在色感上得到等效效果。如在彩电的复显中用的是R,G,B三基色光谱(因为R,G,B三基色可以混合出自然界中绝大多数颜色)的合成来复显原来景物的颜色。 绝对黑体:是指在辐射作用下既不反射也不透射,而能把落在它上面的辐射全部吸收的物体。当绝对黑体被加热时,就会发射一定的光谱,这些光谱表现为特定的颜色。 色温:当绝对黑体发射出与某一光源相同特性的光时,绝对黑体所必须保持的温度,便叫某光源的“色温”。 1931CIE-XYZ计色系统 现代色度学采用CIE(国际照明委员会)所规定的一套色测量原理,数据和计算方法,称为CIE标准色度学系统。 白色可分为好多种,有偏红的白色(暖白色),偏蓝的白色(冷白色)等。在彩色电视系统中,为了分解,重现彩色图象,通常也要选择一种白色作为分解,重现颜色的基准白。为了清楚的描述不同的白色,通常把1931CIE-XYZ图中把白色用色度坐标(x,y)来表示,也可以用相关色温和最小分辨的颜色差来表示。图中斜竖线称为布朗克轨迹等色温线,与其垂直的斜线称为最小可分辨的颜色差(Minimum Perceptible Colour Difference,简称MPCD),MPCD为零的斜竖线称为黑体(Black body)轨迹,又称布朗克轨迹。布朗克轨迹上各点呈现的白色代表了绝对黑体在不同绝对温度下呈现的白色

颜色和视觉(CIE色度图)

颜色和视觉 CIE色度图 由三色学说的原理我们知道,任何一种颜色可以通过红、绿、蓝三原色按照不同比例混合来得到。可是,给定一种颜色,采用怎样的三原色比例才可以复现出该色,以及这种比例是否唯一,是我们需要解决的问题,只有解决了这些问题,我们才能给出一个完整的用RGB来定义颜色的方案。 CIE(国际照明委员会)选取的标准红、绿、蓝三种光的波长分别为:红 颜色的匹配可以用式子表示为: 其中权值r、g、b为颜色匹配中所需要的R、G、B三色光的相对量,也就是三刺激的值。1931年,CIE给出了用等能标准三原色来匹配任意颜色的光谱三刺激值曲线(图4.1.5),这样的一个系统被称为CIE-RGB系统。

图4.1.5 标准三原色匹配任意颜色的光谱三刺激值曲线 在上面的曲线中我们发现,曲线的一部分三刺激值是负数,这表明我们不可能靠混合红、绿、蓝三种光来匹配对应的光,而只能在给定的光上叠加曲线中负值对应的原色,来匹配另两种原色的混合。对应于在式(4.1.1)中的权值会有负值,由于实际上不存在负的光强,而且这种计算极不方便,不易理解,人们希望找出另外一组原色,用于代替CIE-RGB系统,因此,1931年的CIE-XYZ系统利用三种假想的标准原色X(红)、Y(绿)、Z(蓝),以便使我们能够得到的颜色匹配函数的三刺激值都是正值。类似地,该系统的光颜色匹配函数定义为如下的一个式子: 在这个系统中,任何颜色都能由三个标准原色的混合(三刺激值是正的)来匹配。这样我们就解决了用怎样的三原色比例混合来复现给定的颜色光的问题,下面我们来介绍一下得到的上述比例是否唯一的问题。 我们可以知道,用R、G、B三原色(实际上是CIE-XYZ标准原色)的单位向量可以定义一个三维颜色空间(图4.1.6),一个颜色刺激

CIE 1931色度图

CIE 开放分类:颜色、国际组织 CIE(国际发光照明委员会):原文为Commission Internationale de L'Eclairage(法)或International Commission on Illumination(英)。 这个委员会创建的目的是要建立一套界定和测量色彩的技术标准。可回溯 到1930年,CIE标准一直沿用到数字视频时代,其中包括白光标准(D65) 和阴极射线管(CRT)内表面红、绿、蓝三种磷光理论上的理想颜色。 CIE的总部位于奥地利维也纳。 CIE颜色系统 颜色是一门很复杂的学科,它涉及到物理学、生物学、心理学和材料学等多种学科。颜色是人的大脑对物体的一种主观感觉,用数学方法来描述这种感觉是一件很困难的事。现在已经有很多有关颜色的理论、测量技术和颜色标准,但是到目前为止,似乎还没有一种人类感知颜色的理论被普遍接受。 RGB模型采用物理三基色,其物理意义很清楚,但它是一种与设备相关的颜色模型。每一种设备(包括人眼和现在使用的扫描仪、监视器和打印机等)使用RGB模型时都有不太相同的定义,尽管各自都工作很圆满,而且很直观,但不能相互通用。 1)简介 为了从基色出发定义一种与设备无关的颜色模型,1931年9月国际照明委员会在英国的剑桥市召开了具有历史意义的大会。CIE的颜色科学家们企图在RGB模型基础上,用数学的方法从真实的基色推导出理论的三基色,创建一个新的颜色系统,使颜料、染料和印刷等工业能够明确指定产品的颜色。会议所取得的主要成果包含: 定义了标准观察者(Standard Observer)标准:普通人眼对颜色的响应。该标准采用想象的X,λY和Z三种基色,用颜色匹配函数(color-matching function)表示。颜色匹配实验使用2°的视野(field of view); 定义了标准光源(Standard Illuminants):用于比较颜色的光源规范;λ 定义了CIE XYZ基色系统:与RGB相关的想象的基色系统,但更适用于颜色的计算;λ 定义了CIE xyY颜色空间:一个由XYZ导出的颜色空间,它把与颜色属性相关的x和y从与λ明度属性相关的亮度Y中分离开; 定义了CIE色度图(CIE chromaticity diagram):容易看到颜色之间关系的一种图。λ 其后,国际照明委员会的专家们对该系统做了许多改进,包括1964年根据10°视野的实验数据,添加了补充标准观察者(Supplementary Standard Observer)的定义。 1976年国际照明委员会又召开了一次具有历史意义的会议,试图解决1931的CIE系统中所存在两个问题: 1. 该规范使用明度和色度不容易解释物理刺激和颜色感知响应之间的关系; 2. XYZ系统和在它的色度图上表示的两种颜色之间的距离与颜色观察者感知的变化不一致,这个问题叫做感知均匀性(perceptual uniformity)问题,也就是颜色之间数字上的差别与视觉感知不一致。 为了解决颜色空间的感知一致性问题,专家们对CIE 1931 XYZ系统进行了非线性变换,制定了CIE 1976 L*a*b*颜色空间的规范。事实上,1976年CIE规定了两种颜色空间,一种是用于自照明的颜色空间,叫做CIELUV,另一种是用于非自照明的颜色空间,叫做CIE 1976 L*a*b*,或者叫CIELAB。这两个颜色空间与颜色的感知更均匀,并且给了人们评估两种颜色近似程度的一种方法,允许使用

色度学的基本知识

色度学 色度学与物理光学等学科的基础不同, 物理光学可以认为是客观的科学, 是与人类无关的。而色度学却是一种主观的科学, 它以人类的平均感觉为基础, 因此它属于人类工程学范畴, 以对光强的度量来说, 物理光学以光的辐射能量这个客观单位来度量, 而色度学却以色光对人眼的刺激强度来度量。 色度学确切的讲它是研究人眼对颜色感觉规律的一门科学。以对光强的度量来说, 物理光学以光的辐射能量这个客观单位来度量, 而色度学却以色光对人眼的刺激强度来度量。辐射能量很大的波长很长的红光对人来说却没有辐射能量很小的黄光亮, 人们就认为黄光的强度比红光大。 在人们眼中所反映出的颜色,不单取决于物体本身的特性,而且还与照明光源的光谱成分有着直接的关系。所以说在人们眼中反映出的颜色是物体本身的自然属性与照明条件的综合效果。我们用色度学来评价的结论就是这种综合效果。 色度学是研究人的颜色视觉规律、颜色测量理论与技术的科学,它是一门本世纪发展起来的,以物理光学、视觉生理、视觉心理、心理物理等学科为基础的综合性科学。 每个人的视觉并不是完全一样的。在正常视觉的群体中间,也有一定的差别。目前在色度学上为国际所引用的数据,是由在许多正常视党人群中观测得来的数据而得出的平均结果。就技术应用理论上来说,已具备足够的代表性和可靠的准确性。 国际照明委员会(CIE) 国际照明委员会(Commission Internationale ed I'Eclairage-CIE) 主要研究照明的专业术语、光度学和色度学的国际学术研究机构。设在巴黎。早在1924年前就已从事标准色度学系统的研究,1931年根据莱特(W.D.Wright)在1928-1929年和吉尔德(J. Guild)在1931年研究三原色的角度观察效果,加以平均,规定了CIE 1931标准色度观察者光谱三刺激值,并据以绘制出偏马蹄形曲线的*色度图,称为“1931 CEL-RGB系统色度图”,后经修改被推荐为1931 CIE-XYZ系统,为国际通用色度学系统,称为“CIE标准色度学系统”,所作的图则称“CIE 1931色度图”。1964年又综合斯泰尔斯(W.S. Stiles)和伯奇(J.M.Bruch)以及斯伯林斯卡娅(N.I.Speranskaya)1959年发表的研究结果,制定了CIE1964补充色度学系统以及相应的色度图,为世界各国广泛采用,据以进行色度计算和色差计算。1964年又提出了“均匀颜色空间”的三维空间概念,1976年加以修订,并正式被采用。CIE为此还提出了确定的参照光源,称“CIE 标准光源”。 眼睛的剖视结构 ▲虹膜(Iris):

色坐标的表示及测试方法

色坐标表示方法 色彩的坐标系即表色系,国际上色彩的定量表述有孟塞尔表色系统、CIE表色系统等,各系统之间在一定条件下可以转换。 1.孟塞尔表色系 孟塞尔表色系描述色彩的三个要素是,色相、彩度、明度。 色相:色彩的相貌,是区别色彩种类的名称;明度:色彩的明暗程度,即色彩的深浅差别,明度差别指同色的深浅变化,也指不同色相之间存在的明度差别;彩度:又称纯度或饱和度,指色彩的纯净程度。孟塞尔色彩体系中色相、明度、彩度间关系如图所示。 孟塞尔表色系认为,互补的色相对比可通过调整明度差别来取得谐调,即高明度基色可配其低明度的补色来做补偿。配色中较强的色要缩小面积,较弱的色要扩大面积。TFT-LCD的像素大小、色层厚度等光学相关物理参数都是固定的,所以在TFT-LCD中使用孟塞尔色彩体系还原五颜六色的物体在光学和材料上很难操作。 2.RGB表色系 三原色可以合成包括单色光在内的所有的颜色。不同的待配色光达到匹配时三原色光亮度不同,用颜色方程C=R(R)+G(G)+B(B)表示,其中(R)、(G)、(B)代表代表产生混合色的红、绿、蓝三原色的单位量,R、G、B分别为匹配待配色所需要的红、绿、蓝三原色的数量,称为三刺激值。把等能量的单色光,用三刺激值分别求出各自在RGB三维空间的坐标,得到CIE1931xy色度图。 3. XYZ表色系 CIE在RGB表色系基础上,改用三个假想的原色XYZ建立了一个新的色度系统,将它匹配等能光谱的三刺激值,定名为CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值,简称XYZ表色系。经过变换,色度坐标均为正值,XY坐标进行归一化处理,可得到x-y色度坐标,又称CIExyY色度图,其中Y轴用于表示亮度。 4. CIExyY色度图 CIExyY色度图的建立给定量分析颜色创造了条件, 对CIE XYZ空间进行非线性变换空间处理,消掉XYZ的具体绝对值,把x-y坐标系迎合视觉

CIE_1931_色度图解析

颜色的度量─CIE色度图--1931 明度、色调和饱和度称为颜色视觉三特性。 明度——就是明亮的程度; 色调——是由波长决定的色别,如700nm光的色调是红色,579nm光的色调是黄色,510nm光的色调是绿色等等; 饱和度——就是纯度,没有混入白色的窄带单色,在视觉上就是高饱和度的颜色。光谱所有的光都是最纯的颜色光,加入白色越多,混合后的颜色就越不纯,看起来也就越不饱和。 国际照明委员会(CIE)1931年制定了一个色度图,用组成某一颜色的三基色比例来规定这一颜色,即用三种基色相加的比例来表示某一颜色,并可写成方程式: (Color)=R(R)+G(G)+B(B) 式中,(C)代表某一种颜色,(R)、(G)、(B)是红、绿、蓝三基色,R、G、B是每种颜色的比例系数,它们的和等于1,即R+G+B=1, “C”是指匹配即在视觉上颜色相同,如某一蓝绿色可以表达为: (C)=0.06(R)+0.31(G)+0.63(B) 如果是二基色混合,则在三个系数中有一个为零;如匹配白色,则R、G、B应相等。

任何颜色都用匹配该颜色的三基色的比例加以规定,因此每一颜色都在色度图中占有确定的位置。色度图中:X轴色度坐标相当于红基色的比例;Y轴色度坐标相当于绿基色的比例。图中没有Z 轴色度坐标(即蓝基色所占的比例),因为比例系数X+Y+Z=1,Z的坐标值可以推算出来,即1一(X+Y)=Z。 国际照委会制定的CIE1931色度图如附图31。色度图中的弧形曲线上的各点是光谱上的各种颜色即光谱轨迹,是光谱各种颜色的色度坐标。 红色波段在图的右下部,绿色波段在左上角,蓝紫色波段在图的左下部。 图下方的直线部分,即连接400nm和700nm的直线,是光谱上所没有的、由紫到红的系列。 靠近图中心的C是白色,相当于中午阳光的光色,其色度坐标为X=0.3101,Y=0.3162,Z=0.3737。 设色度图上有一颜色S,由C通过S画一直线至光谱轨迹O点(590nm),S颜色的主波长即为590nm,此处光谱的颜色即S的色调(橙色)。某一颜色离开C点至光谱轨迹的距离表明它的色纯度,即饱和度。颜色越靠近C越不纯,越靠近光谱轨迹越纯。S点位于从C到590nm光谱轨迹的45%处,所以它的色纯度为45%(色纯度%=(CS/CO)× 100。从光谱轨迹的任一点通过C画一直线抵达对侧光谱轨迹的一点,这条直线两端的颜色互为补色(虚线)。从紫红色段的任一点通过C 点画一直线抵达对侧光谱轨迹的一点,这个非光谱色就用该光谱颜色的补色来表示。表示方法是在非光谱色的补色的波长后面加一C字,如536C,这一紫红色是536nm绿色的补色。 CIE1931色度图有很大的实用价值,任何颜色,不管是光源色还是表面色,都可以在这个色度图上标定出来,这就使颜色的描述简便而准确了。例如为了保证颜色标志的正确辨认和交通安全的管制,在CIE1931色度图上规定了具体的范围,它适用于各种警告信号和颜色标志的编码。再如在CIE1931色度图上,可推出由两种颜色相混合所得出的各种中间色。如Q和S相加,得出Q到S直线的各种中间颜色,如T点,由C通过T抵达552nm的光谱色,可由552nm的波长颜色看出T的色调,并可由T在C与552nm光谱色之间所占位置看出它的纯度。

CIE色度图

CIE色度图 颜色视觉是视觉系统分辨光的不同波长特性的能力,与我们的日常生活、工作息息相关。 1931年国际照明委员会(CIE)根据2°视场匹配光谱色的实验结果,制订了1931CIE-RGB色度图。由于用来标定光谱色的原色有时出现负值,计算不方便又不易理解,后来推荐用新的国际通用标定系统——1931CIE-XYZ系统。CIE 色度图是根据颜色匹配原理,而不仅仅根据颜色的表观现象来说明颜色混合现象。它用匹配某一颜色的三原色的比例来规定一种颜色。 一、CIE-XYZ色度图的基本结构 各种色调根据其波长沿着马蹄形的色度图周边排列,形成光谱轨迹曲线。连接400nm和700nm的直线是光谱上没有的,由紫到红的颜色,由多种波长的混合而成。R(红),G(绿),B(蓝)三原色经过数学转换后,变成了虚拟的X、Y、Z心理三原色。根据X、Y、Z心理三原色在颜色匹配中的比例,表示为x、y、z。色度图的横坐标为x,x=X/(X+Y+Z);纵坐标为y,y=Y/(X+Y+Z);图中不能表示z的色度坐标,z=Z /(X+Y+Z);因为x+y+z=1,所以z=1-x-y。因此,只要知道两种颜色的比例,便可得到z的值。中央区C是等能白光,由三原色各1/3产生,坐标为x,y,z=(0.3333,0.3333,0.3333),其相当于中午阳光的色温6774K。马蹄形的色度图内包括了所有物理上能实现的颜色,三原色点(红原色点:x=1,y=z=0;绿原色点:y=1,x=z=0;蓝原色点:z=1,x=y=0)均位于这一区域之外。因此,原色点的色度是假想的,在物理上是不可能实现的。同理,马蹄形色度图以外的颜色,也是不可能由真实光混合产生的。

颜色基础知识——CIE 1931色度坐标图

CIE 1931色度坐标介绍 1. 意义 图中的颜色,包括了自然所能得到的颜色。这是个二维平面空间图,由x-y

直角标系统构成的平面。为了适应人们习惯于在平面坐标系中讨论变量关系,而设计出来的。在设计出该图的过程中,经过许多数学上的变换和演算。此图的意义和作用,可以总结成两句话:(1)表示颜色视觉的基本规律。(2)表示颜色混合与分解的一般规律。 2. 坐标系——x ,y直角坐标系。 x——表示与红色有关的相对量值。 y——表示与绿色有关的相对量值。 z——表示与蓝色有关的相对量值。并且z=1-(x+y) 3. 形状与外形轮廓线 形状——舌形,有时候也称“舌形曲线”图。由舌形外围曲线和底部直线包围起来的闭合区域。舌形外围曲线——是全部可见光单色光颜色轨迹线,每一点代表某个波长单色光的颜色,波长从390nm到760nm。在曲线的旁边。标注了一些特征颜色点的对应波长。例如图中510nm——520nm——530nm等。底部直线——连接390nm点到760nm点构成的直线,此线称为紫红线。 4. 色彩 这是一个彩色图,区域内的色彩,包括了一切物理上能实现的颜色。很遗憾的是,很难得真正标准的这种资料,经常由于转印而失真。 5. 应用价值——颜色的定量表示。 用(x,y)的坐标值来表示颜色。白色应该包含在“颜色”这个概念范围内。 6. 若干个特征点的意义 (1)E点—等能白光点的坐标点 E点是以三种基色光,以相同的刺激光能量混合而成的。但三者的光通量并不相等。E点的CCT=5400K。 (2)A点—CIE规定一种标准白光光源的色度坐标点这是一种纯钨丝灯,色温值CCT=2856。 (3)B点—CIE规定的一种标准光源坐标点B点的CCT=4874K,代表直射日光。 (4)C点—CIE确认的一种标准日光光源坐标点(昼光)C点的CCT=6774K。

色度图分析

颜色的度量─CIE1931色度图日期:2006-08-25 15:10 明度、色调和饱和度称为颜色视觉三特性。明度就是明亮的程度;色调是由波长决定的色别,如700nm光的色调是红色,579nm光的色调是黄色,510nm 光的色调是绿色等等;饱和度就是纯度,没有混入白色的窄带单色,在视觉上就是高饱和度的颜色。光谱所有的光都是最纯的颜色光,加入白色越多,混合后的颜色就越不纯,看起来也就越不饱和。 国际照明委员会(CIE)1931年制定了一个色度图,用组成某一颜色的三基色比例来规定这一颜色,即用三种基色相加的比例来表示某一颜色,并可写成方程式: (C)=G(R)+G(G)+B(B) 式中,(C)代表某一种颜色,(R)、(G)、(B)是红、绿、蓝三基色,R、G、B是每种颜色的比例系数,它们的和等于1,即R+G+B=1,“C”是指匹配即在视觉上颜色相同,如某一蓝绿色可以表达为: (C)=0.06(R)+0.31(G)+0.63(B) 如果是二基色混合,则在三个系数中有一个为零;如匹配白色,则R、G、B 应相等。 任何颜色都用匹配该颜色的三基色的比例加以规定,因此每一颜色都在色度图中占有确定的位置。色度图中: X轴色度坐标相当于红基色的比例; Y轴色度坐标相当于绿基色的比例。图中没有Z轴色度坐标(即蓝基色所占的比例),因为比例系数X+Y+Z=1,Z的坐标值可以推算出来,即1一(X+Y)

=Z。 国际照委会制定的CIE1931色度图如附图31。色度图中的弧形曲线上的各点是光谱上的各种颜色即光谱轨迹,是光谱各种颜色的色度坐标。红色波段在图的右下部,绿色波段在左上角,蓝紫色波段在图的左下部。图下方的直线部分,即连接400nm和700nm的直线,是光谱上所没有的、由紫到红的系列。靠近图中心的C是白色,相当于中午阳光的光色,其色度坐标为X=0.3101,Y=0.3162。 设色度图上有一颜色S,由C通过S画一直线至光谱轨迹O点(590nm),S颜色的主波长即为590nm,此处光谱的颜色即S的色调(橙色)。某一颜色离开C点至光谱轨迹的距离表明它的色纯度,即饱和度。颜色越靠近C越不纯,越靠近光谱轨迹越纯。S点位于从C到590nm光谱轨迹的45%处,所以它的色纯度为45%(色纯度%=(CS/CO)×100。从光谱轨迹的任一点通过C画一直线抵达对侧光谱轨迹的一点,这条直线两端的颜色互为补色(虚线)。从紫红色段的任一点通过C点画一直线抵达对侧光谱轨迹的一点,这个非光谱色就用该光谱颜色的补色来表示。表示方法是在非光谱色的补色的波长后面加一C字,如536G,这一紫红色是 536nm绿色的补色。 CIE1931色度图有很大的实用价值,任何颜色,不管是光源色还是表面色,都可以在这个色度图上标定出来,这就使颜色的描述简便而准确了。例如为了保证颜色标志的正确辨认和交通安全的管制,在CIE1931色度图上规定了具体的范围,它适用于各种警告信号和颜色标志的编码。再如在CIE1931色度图上,可推出由两种颜色相混合所得出的各种中间色。如Q和S相加,得出Q到S直线的各种中间颜色,如T点,由C通过T 抵达552nm的光谱色,可由552nm的波长颜色看出T的色调,并可由T在C与552nm光谱色之间所占位置看出它的纯度。

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