,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,第,3,章 色度和光度測(cè)試技術(shù),單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,光電測(cè)試技術(shù),哈爾濱工業(yè)大學(xué),第,3,章 色度和光度測(cè)試技術(shù),光電測(cè)試技術(shù) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)第3章 色度和光度測(cè)試技術(shù),2024/11/24,2,概述,色度學(xué),是研究人的顏色視覺規(guī)律、顏色測(cè)量理論與技術(shù)的學(xué)科。顏色感覺與聽覺、嗅覺、味覺等一樣都是外界刺激使人的感覺器官產(chǎn)生的感覺。,色度學(xué)是研究顏色度量和評(píng)價(jià)方法的學(xué)科，是以,光學(xué)、視覺生理、視覺心理、心理物理,等學(xué)科為基礎(chǔ)的綜合性科學(xué)。,現(xiàn)代色度學(xué)，是一門,實(shí)驗(yàn)性,非常強(qiáng)的學(xué)科。,2023/9/192概述 色度學(xué)是研究人的顏色視覺規(guī)律、顏色,2024/11/24,3,3-1,色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律,2023/9/1933-1 色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律,2024/11/24,4,3-1,色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律,能刺激人眼而產(chǎn)生明亮感覺的輻射稱為可見光，可見光刺激人眼在腦中產(chǎn)生光亮、顏色、形狀等印象，從而獲得對(duì)外界的認(rèn)識(shí)，這就是,視覺,。人眼不僅能從物體各點(diǎn)發(fā)出光的強(qiáng)弱來(lái)辨別物體的形象，還能對(duì),330,一,780nm,波長(zhǎng)范圍的光作出選擇性反應(yīng)，這就是,顏色視覺,。,人眼基本上可以看成是一,個(gè),包含在,鞏,膜,內(nèi),的不透光暗室。它具有一,個(gè),由角膜,Cornea,、虹膜,Iris,、,水晶,體,Lens,和玻璃,體組成,的折射光,學(xué)系統(tǒng)，,它,們將,入射光,線聚焦,在眼球后面的,視網(wǎng),膜上形成一,個(gè),倒像。,2023/9/1943-1 色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律 能,2024/11/24,5,3-1,色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律,人眼視網(wǎng)膜的中央窩部位和邊緣部位結(jié)構(gòu)不同，中央視覺主要是,錐體細(xì)胞,起作用，邊緣視覺主要是,桿體細(xì)胞,起作用。,具有正常顏色視覺的人，視網(wǎng)膜中央窩能分辨各種顏色，但它的感光靈敏度較低；桿體細(xì)胞不能分辨顏色但能感受極微弱的光。,中央窩周圍不同區(qū)域的顏色感受性也不同，由中央窩向外，首先喪失紅、綠色的感受性，更外圍則黃藍(lán)色的感受性也喪失而成為全色盲區(qū)。這時(shí)對(duì)應(yīng)的視角約,20,，全色感覺范圍對(duì)應(yīng)的視角大約為,4,。,2023/9/1953-1 色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律 人,2024/11/24,6,3-1,色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律,1,顏色混合定律,1,）顏色環(huán),實(shí)驗(yàn)得知，顏色可以相互,混合,，產(chǎn)生出不同于原來(lái)顏色的新的顏色感覺。,顏色混合可以是,顏色光,的混合，也可以是,染料,的混合，前者是顏色相加的混合，后考是顏色相減的混合，這倆種混合所得結(jié)果是不相同的。,若把彩度最高的光譜色依順序圍成一個(gè)圓環(huán)，加上紫紅色，便構(gòu)成顏色立體的圓周，稱為,顏色環(huán),。,紫紅,白,純紅,黃紅,純黃,純綠,藍(lán)綠,綠藍(lán),純藍(lán),紫,700nm,620nm,574nm,572nm,570nm,530nm,520nm,510nm,470nm,460nm,400nm,2023/9/1963-1 色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律 1,2024/11/24,7,3-1,色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律,1,顏色混合定律,2,）格拉斯曼,(H.Grassman),顏色混合定律,格拉斯曼在總結(jié)以往顏色混合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，于,1854,年歸納總結(jié)出幾條,實(shí)驗(yàn)規(guī)律,，它是建立現(xiàn)代色度學(xué)的基礎(chǔ)。,(1),顏色的屬性,非彩色,指白色,黑色和各,種,不同深,淺,的灰色。,彩色,就是指黑白系列以外的各,種顏色,。,2023/9/1973-1 色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律 1,2024/11/24,8,3-1,色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律,1,顏色混合定律,2,）格拉斯曼,(H.Grassman),顏色混合定律,(1),顏色的屬性,明度,是指人眼對(duì)物體的明暗感覺。,色調(diào),是指彩色彼此相互區(qū)分的特性。可見光譜中不同波長(zhǎng)的輻射在視覺上表現(xiàn)為各種色調(diào)，如紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等。,80%,50%,20%,2023/9/1983-1 色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律 1,2024/11/24,9,3-1,色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律,1,顏色混合定律,2,）格拉斯曼,(H.Grassman),顏色混合定律,(1),顏色的屬性,彩度,表示物體顏色的濃淡程度或顏色的純潔性，又稱,飽和度,。物體色的彩度決定于物體表面反射光譜輻射的選擇性程度。,2023/9/1993-1 色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律 1,2024/11/24,10,3-1,色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律,1,顏色混合定律,2,）格拉斯曼,(H.Grassman),顏色混合定律,(1),顏色的屬性,可以用三維空間的,顏色棗形立體來(lái)表,示顏色的三屬性。,橙,黑,明,度,色調(diào),彩度,紫,紅,黃,綠黃,綠,藍(lán)綠,綠藍(lán),藍(lán),白,2023/9/19103-1 色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律,2024/11/24,11,3-1,色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律,1,顏色混合定律,2,）格拉斯曼,(H.Grassman),顏色混合定律,(2),補(bǔ)色律和中間色律,在由兩個(gè)成分組成的混合色中，如果一個(gè)成分連續(xù)變化，混合色的外貌也連續(xù)地變化。由此導(dǎo)出兩個(gè)定律：補(bǔ)色律和中間色律。,補(bǔ)色律：,每種顏色都有一個(gè)相應(yīng)的補(bǔ)色；某一顏色與其補(bǔ)色以適當(dāng)比例混合，便產(chǎn)生白色或灰色；以其它比例混合，便產(chǎn)生近似比重大的顏色成分的中間色。,中間色律：,任何兩個(gè)非補(bǔ)色混合，便產(chǎn)生中間色，其色調(diào)決定于兩個(gè)顏色的相對(duì)數(shù)量，其彩度主要決定于兩者在色調(diào)順序上的遠(yuǎn)近。,2023/9/19113-1 色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律,2024/11/24,12,3-1,色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律,1,顏色混合定律,2,）格拉斯曼,(H.Grassman),顏色混合定律,(3),代替律,代替律：,相似色（即外貌相同的顏色）混合后仍相似。,如果顏色,A,=,顏色,B,，顏色,C,顏色,D,，那么,顏色,A,顏色,C,=,顏色,B,+,顏色,D,根據(jù)代替律，可以利用顏色混合的方法來(lái)產(chǎn)生或代替所需要的各種顏色。它是一條非常重要的定律。,(4),亮度相加律,亮度相加律：,混合色的總亮度等于組成混合色的各顏色光亮度的總和。,以上所說(shuō)的格拉斯曼顏色混合,定律是色度學(xué)的,一般規(guī)律,，適,用于各種,顏色光,的相加混合，但,是這些規(guī)律不適用于,染料或涂,料,的混合，因?yàn)槿玖虾屯苛系?混合是顏色光的相減過(guò)程。,2023/9/19123-1 色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律,2024/11/24,13,3-1,色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律,2,色度學(xué)中的基本概念,1,）三原色,把兩個(gè)顏色調(diào)節(jié)到視覺上相同或相等的方法叫,顏色匹配,。,黑,擋,屏,白屏幕,黑擋屏,紅,綠,藍(lán),白熾燈,視場(chǎng),2023/9/19133-1 色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律,2024/11/24,14,3-1,色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律,2,色度學(xué)中的基本概念,1,）三原色,還可以利用人眼的某些視覺特性實(shí)現(xiàn)相加混色。,時(shí)間混色法：,將三種不同的基色以足夠快的速度輪流投射到某一平面，因?yàn)槿搜鄣囊曈X惰性，分辨不出三種基色，而只能看到它們的混合色。時(shí)間混色法是順序制彩色電視的基礎(chǔ)。,空間混色法：,將三種基色分別投射到同一表面上相鄰的三點(diǎn)，只要這些點(diǎn)足夠近，由于人眼分辨力的有限性，不能分辨這三種基色，而只能感覺到它們的混合色，是同時(shí)制彩色電視的基礎(chǔ)。,生理混色法：,當(dāng)兩只眼睛同時(shí)分別觀看不同的顏色，也會(huì)產(chǎn)生混色效應(yīng)。例如，兩只眼睛分別戴上紅、綠濾波眼鏡，當(dāng)兩眼分別單獨(dú)觀看時(shí)，只能看到紅光或綠光；當(dāng)兩眼同時(shí)觀看時(shí)，正好是黃色，這就是生理混色法。,2023/9/19143-1 色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律,2024/11/24,15,3-1,色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律,2,色度學(xué)中的基本概念,1,）三原色,在顏色匹配實(shí)驗(yàn)中，為匹配得到某一種顏色，一般需要三種顏色就可以達(dá)到匹配目的。通常稱在顏色匹配實(shí)驗(yàn)中選取的三種顏色為,三原色,。,三原色可以任意選定；,但是三原色中任何一種原色不能由另外兩種原色相加混合得到；,最常用的是紅、綠、藍(lán)三原色。,由三原色混合而成的新的顏色只表示了被匹配顏色的外貌，而不能表示它的光譜組成。例如，由紅、綠、藍(lán)三色光混合而成的白光與連續(xù)光譜的白光在視覺上一樣，但是它們的光譜組成成分卻不一樣，這種情況稱之為,同色異譜,。,2023/9/19153-1 色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律,2024/11/24,16,3-1,色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律,2,色度學(xué)中的基本概念,2),三刺激值,色度學(xué)中是用三原色來(lái)表示顏色的。匹配某種顏色所需的三原色的量，稱為顏色的,三刺激值,。,三刺激值不是用物理,單位,來(lái)量度的，而是用色度學(xué)的單位來(lái)量度。具體規(guī)定為：在,380,780nm,的可見光波長(zhǎng)范圍內(nèi)，各種波長(zhǎng)的輻射能量均相等時(shí)，稱為,等能光譜色,。由其構(gòu)成的白光稱,等能白光,，簡(jiǎn)稱,E,光源。等能白光的三刺激值是相等的，且均定為一個(gè)單位。,2023/9/19163-1 色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律,2024/11/24,17,3-1,色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律,2,色度學(xué)中的基本概念,3),光譜三刺激值或顏色匹配函數(shù),用三刺激值可以表示各種顏色，對(duì)于各種波長(zhǎng)的光譜色也不例外。匹配等能光譜色所需三原色的量叫作,光譜三刺激值,，也叫作,顏色的匹配函數(shù),。,對(duì)于不同波長(zhǎng)的光譜色，其三刺激值顯然是波長(zhǎng)的函數(shù)。用紅、綠、藍(lán)作為三原色時(shí)，光譜三刺激值或顏色匹配函數(shù)用 來(lái) 表示。,由于任何顏色的光都可以看成是由不同單色光混合而成，所以光譜三刺激值是顏色色度計(jì)算的基礎(chǔ)。,2023/9/19173-1 色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律,2024/11/24,18,3-1,色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律,2,色度學(xué)中的基本概念,4),色品坐標(biāo),三原色確定后，一種顏色的三刺激值是唯一的，因此，可以用三刺激值表示顏色。,但是，由于準(zhǔn)確測(cè)量三刺激值存在著技術(shù)上的困難，而且用三刺激值表示顏色很不直觀，因而一般不直接用其表示顏色，而是用其在三刺激值總和中所占的比例來(lái)表示顏色。這三個(gè)比例值叫作,色品坐標(biāo),。假定某顏色的三刺激值分別為,R,、,G,、,B,，色品坐標(biāo)為,r,、,g,、,b,，則有,顯然因此，有,2023/9/19183-1 色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律,2024/11/24,19,3-1,色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律,2,色度學(xué)中的基本概念,5),光源色和物體色的三刺激值,顏色刺激函數(shù),表示某顏色刺激與波長(zhǎng)的關(guān)系函數(shù)，以表示。,無(wú)論光源色或物體色可看成是波長(zhǎng)范圍在,380780nm,內(nèi)的各光譜色以不同的比例混合的產(chǎn)物。,對(duì)于波長(zhǎng)為,的光譜色，其三刺激值,R,、,G,和,B,應(yīng)分別和其光譜三刺激值 以及顏色刺激函數(shù)成正比。故有,式中，,k,為常數(shù)，稱為顏色調(diào)節(jié)因子。,，,，,2023/9/19193-1 色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律,2024/11/24,20,3-1,色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律,2,色度學(xué)中的基本概念,5),光源色和物體色的三刺激值,當(dāng)波長(zhǎng)范圍趨向于無(wú)限小時(shí)，光譜色的三刺激值為,380780nm,內(nèi)所有光譜色對(duì)應(yīng)的三刺激值總和就應(yīng)當(dāng)是被考慮顏色的三刺激值，即,2023/9/19203-1 色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律,2024/11/24,21,3-1,色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律,2,色度學(xué)中的基本概念,5),光源色和物體色的三刺激值,對(duì)于光源色，顏色刺激函數(shù) 就是光源的光譜功率分布，即 故有,物體色,既和照明光源的光譜功率分,布有關(guān)，也和物體的光學(xué)性質(zhì)有關(guān)。,對(duì)于透射物體,對(duì)于反射物體,2023/9/19213-1 色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律,2024/11/24,22,3-1,色度學(xué)的基本概念和實(shí)驗(yàn)定律,3,CIE,標(biāo)準(zhǔn)表色度系統(tǒng),國(guó)際照明委員會(huì)（英文縮寫,CIE,）曾推薦了幾種色度學(xué)系統(tǒng)，以統(tǒng)一顏色的表示方法和測(cè)量條件。,國(guó)際照明委員會(huì)在,1931,年同時(shí)推薦了兩套色度學(xué)系統(tǒng)：,1931CIE-RGB,系統(tǒng),和