测色及计算机配色第二节.ppt

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1、测色与计算机配色 感觉是认识的开端 知识的源泉客观世界听觉视觉味觉嗅觉神经系统对外界现象和事物产生认识什么什么颜色颜色？q视觉是感觉中重要的一种视觉是感觉中重要的一种q眼睛是一种高级的光学系统，能够反映外界物体的形状和颜色眼睛是一种高级的光学系统，能够反映外界物体的形状和颜色q人的眼睛仅对人的眼睛仅对380380780nm780nm的光波敏感的光波敏感q颜色视觉决定于光源（颜色视觉决定于光源（illuminantilluminant）、）、物体（物体（objectobject）、）、观测者（观测者（observerobserver）太阳视 觉 现 象 每个人对色彩的感受不一样错 觉 现 象 被

2、观察物体的背景、物体的大小和形被观察物体的背景、物体的大小和形状等常常引起人们对颜色的错觉状等常常引起人们对颜色的错觉q眼眼 前前 的的 色色 环环 颜颜 色色 相相 同同 吗吗?q眼眼 前前 的的 色色 环环 颜颜 色色 相相 同同 吗吗?色色 彩彩 视视 觉觉 测测 试试色色 彩彩 视视 觉觉 测测 试试q 世界上世界上超超过过2 2亿亿人在判人在判别颜别颜色色时时有有视视觉觉上的障上的障碍碍q 超超过过8 8%的的男性有男性有这这方面的方面的障碍障碍q 仅仅有有%的的女性有女性有这这方面的障方面的障碍碍q 不同的不同的测试过程会测试过程会有不同的有不同的结果结果 人类视觉障碍率统计数据人

3、类视觉障碍率统计数据 北美北美 8.00%欧欧洲洲 8.76%西西欧欧 9.31%中中国国 6.15%日本日本 4.50%亚洲亚洲 6.00%在生产和贸易过程中，如何避免视觉上的错误呢？我们需要一种可靠评定颜色的方式我们需要一种可靠评定颜色的方式,请看请看“NEXT”“NEXT”是如何运作的？是如何运作的？颜色的数字信息颜色的数字信息31 组反射率值组反射率值织物样品织物样品NEXTNEXT颜色标准颜色标准样品样品光源光源电子信号电子信号光电二极管阵列光电二极管阵列单色光镜单色光镜单色光镜单色光镜反射率反射率样品颜色的表征样品颜色的表征NEXT反射率数据反射率数据布样布样分光光度计分光光度计N

4、EXT反射率数据波谱曲线波谱曲线NEXT反射率数据波谱曲线波谱曲线R/%/nm 根据色差值判断根据色差值判断CMC色差公式色差公式以色差值以色差值判断颜色的视觉差异判断颜色的视觉差异E=0 完美匹配完美匹配 刚可察觉刚可察觉 E 可接受可接受 E 拒绝拒绝NEXTR/%R/%/nm/nm色度学色度学（colorimetry）研究人的颜色视觉规律、颜色测量理论与技术的科学。以物理光学、视觉生理、视觉心理、心理物理学等学科为基础（还应包括现代工业技术）以统一的标准，对颜色做定量的描述和控制。可可 见见 光光 区区 域域第一节第一节 光与色的基础知识光与色的基础知识 1.1 光 与 色 一、光一、光

5、v可见光与电磁波波长的关系可见光与电磁波波长的关系 CosmicCosmicraysraysX X 射线射线射线射线UVUVIRIR电磁波电磁波电磁波电磁波q可见光波长范围可见光波长范围 物理学意义：物理学意义：380380780nm780nm 人的颜色视觉意义：人的颜色视觉意义：400400700nm700nmq比视感度比视感度红红 色色480 560 nm黃黃 色色 560590 nm二、光的色散 牛頓三棱镜色彩实验光光 源源三棱镜三棱镜白白 色光色光紫紫青青蓝蓝绿绿黄黄橙橙红红可可 见见 光光 谱谱物理学概念：物理学概念：v复色光：由不同波长的光组合在一起的光。复色光：由不同波长的光组合

6、在一起的光。v单色光：单一波长的光，如激光。单色光：单一波长的光，如激光。颜色测量中光的概念与物理学概念的区别：颜色测量中光的概念与物理学概念的区别：较窄波长范围内的光（物理学中仍然认为是不较窄波长范围内的光（物理学中仍然认为是不同波长的光组成的复色光）在颜色测量中通常被看同波长的光组成的复色光）在颜色测量中通常被看成是单色光。成是单色光。三、物体的颜色三、物体的颜色物体显示颜色的原因：对光的选择性吸收。物体显示颜色的原因：对光的选择性吸收。/nmR/%R/%/nm0 010102020303040405050606070708080909010010040040050050060060070

7、0700 R R/%/%/nm/nm纤维材料的纤维材料的折光系数、折光系数、织物组织等。织物组织等。如：纤维如：纤维中染料的中染料的多少多少还原染料皂煮前还原染料皂煮前后的色光变化后的色光变化物体颜色的决定因素：物体颜色的决定因素：q物体的物体的色泽色泽决定于吸收光的决定于吸收光的波长波长，如吸收，如吸收400400420nm420nm的光，显的光，显示示黄色黄色；吸收；吸收560nm560nm左右的绿光左右的绿光，则显示，则显示紫色紫色。q颜色的颜色的纯度纯度决定于反射率曲线的形状。决定于反射率曲线的形状。q物体颜色的物体颜色的深浅深浅决定于决定于反射率反射率的高低，这与物体中的的高低，这与

8、物体中的有色物质有色物质浓度浓度和和有色物质的状态有色物质的状态、物体的、物体的表面积大小表面积大小、表面性质表面性质、照明、照明光源光源以及以及入射角入射角大小等物理因素有关。大小等物理因素有关。超细纤维不容易染深超细纤维不容易染深色，原因：颜色色，原因：颜色=镜镜面反射的白光面反射的白光+内部内部反射的彩色。表面积反射的彩色。表面积大，反射白光成分比大，反射白光成分比例多，颜色浅。例多，颜色浅。q 镜镜面光反射面光反射q 散射光反射散射光反射q 固定式的穿透固定式的穿透q 散射式的穿透散射式的穿透光照射至物体会产生光照射至物体会产生:A A 观察者观察者观察者观察者 B B 观察者观察者观

9、察者观察者高镜面光物体表面高镜面光物体表面高镜面光物体表面高镜面光物体表面光源光源光源光源v平平 滑滑 光光 泽泽 面面略略 平平 滑滑 光光 泽泽 面面 A A 观察者观察者观察者观察者 B B 观察者观察者观察者观察者低光泽表面物体或略粗糙的物体表面低光泽表面物体或略粗糙的物体表面低光泽表面物体或略粗糙的物体表面低光泽表面物体或略粗糙的物体表面光光光光 源源源源散散 射射 光光 反反 射射织物纹路表面织物纹路表面A A 观察者观察者观察者观察者B B 观察者观察者观察者观察者少量的镜面光反射效果少量的镜面光反射效果少量的镜面光反射效果少量的镜面光反射效果光光光光 源源源源散散 射射 光光

10、反反 射射正正 常常 的的 穿穿 透透 光照射至透明物体后光照射至透明物体后,光波会穿透光波会穿透此物体而透射出光线此物体而透射出光线。一一 般般 的的 传传 送送 方方 式式透透 射射 吸吸 收收光光 的的 散散 射射半半 透透 明明 物物 体体 光照射至半透明物体后光照射至半透明物体后,某些波某些波长会穿透此物体长会穿透此物体,有些色光会散射出有些色光会散射出而无法经此半透明物体透射出而无法经此半透明物体透射出。散散 射射 式式 的的 穿穿 透透四、人的视觉系统四、人的视觉系统视网膜视网膜眼角膜眼角膜 透视膜透视膜虹虹 膜膜光光 源源瞳瞳 孔孔光光 源源视觉神经视觉神经眼眼 睛睛2视角视角

11、 193110视视 角角 1964210人眼睛的视觉特性：人眼睛的视觉特性：1.视角视角 视角为被观察对象的大小对人眼睛形成的视角为被观察对象的大小对人眼睛形成的张角。其大小决定视网膜上投影的大小。张角。其大小决定视网膜上投影的大小。CIE 观测者视角视角的特征：的特征：tan =A：物体面积的大小物体面积的大小;D：物体与眼睛之间的距离。物体与眼睛之间的距离。因此，视角的大小决定于：（因此，视角的大小决定于：（1 1）物体面积的大小；）物体面积的大小；（2 2）物体与眼睛的距离。）物体与眼睛的距离。距离一定，物体大，则视角大；距离一定，物体大，则视角大；同一物体，距离眼睛越近，视角越大。同一

12、物体，距离眼睛越近，视角越大。视角与颜色视觉有关系吗？视角与颜色视觉有关系吗？有！有！因为感受颜色的视觉细胞在因为感受颜色的视觉细胞在视网膜上的分布是不均衡的。视网膜上的分布是不均衡的。2.2.明视觉、暗视觉明视觉、暗视觉 明亮条件下，人们可以分辨物体的细节明亮条件下，人们可以分辨物体的细节和颜色。和颜色。黑暗条件下，人们只能分辨物体的大致黑暗条件下，人们只能分辨物体的大致轮廓，分辨不出物体的细节和颜色。轮廓，分辨不出物体的细节和颜色。原因：人眼的视网膜中，有两种不同的原因：人眼的视网膜中，有两种不同的感光细胞分别在不同条件下执行不同的视觉感光细胞分别在不同条件下执行不同的视觉功能，这是功能，

13、这是视觉的二重性，或称明视觉、暗视觉的二重性，或称明视觉、暗视觉特性。视觉特性。界于明视觉和暗视觉之间，此时人的视觉功能最界于明视觉和暗视觉之间，此时人的视觉功能最界于明视觉和暗视觉之间，此时人的视觉功能最界于明视觉和暗视觉之间，此时人的视觉功能最差，两种细胞均只有微弱的视觉功能。差，两种细胞均只有微弱的视觉功能。差，两种细胞均只有微弱的视觉功能。差，两种细胞均只有微弱的视觉功能。解剖学和神经生理学证明，视网膜中存在解剖学和神经生理学证明，视网膜中存在杆体细胞杆体细胞（黑暗中分辨轮廓）和（黑暗中分辨轮廓）和锥体细胞锥体细胞（明亮条件下分辨颜色和细节）（明亮条件下分辨颜色和细节）。间视觉也称微明

14、视觉。间视觉也称微明视觉。光光 源源视视 网网 膜膜 的的 中中 央央 窝窝杆杆 体体 细细 胞胞锥锥 体体 细细 胞胞q锥体细锥体细胞胞（约约650650万万个）个）:布满布满在在视网膜视网膜中心中心处（处（14万万16万万/mm2）。当视角为2时，物体像落在该处。是是判判断断色彩色彩变化变化的的感应细感应细胞。胞。在日光下感在日光下感应应非常敏非常敏锐锐。q杆体细杆体细胞胞（约（约1 1亿亿个）个）:布满布满在在视网视网膜周膜周围围。判判断断明明与与暗暗变变化的感化的感应应细胞细胞。在昏暗光源下特別敏在昏暗光源下特別敏锐锐。锥体细胞和杆体细胞在视网膜上的分布锥体细胞和杆体细胞在视网膜上的分

15、布3.光谱光视效率函数光谱光视效率函数V()555nm 555nm 绿绿 黄黄507nm 507nm 绿绿 暗视觉光谱光视效率V（）明视觉光谱光视效率V（）4.颜色视觉颜色视觉（1 1）颜色辨认）颜色辨认v视网膜的颜色区（见右图）视网膜的颜色区（见右图）v颜色辨认颜色辨认(视力正常的人视力正常的人可以辨认可以辨认400400700nm700nm的各种颜色）的各种颜色）红 700nm 640750nm橙 620nm 600640nm黄 580nm 550600nm绿 510nm 480550nm蓝 470nm 450480nm紫 420nm 400450nm1231 中央窝2 中间区或红绿盲区3

16、 全色盲区v贝措德贝措德 布吕克效应布吕克效应（Bezold-Brcke effect)人的视觉对不人的视觉对不同波长光的颜同波长光的颜色辨认色辨认 精精 度度不不 同，除同，除 了了黄（黄（572nm572nm）、）、绿（绿（503nm503nm）、）、蓝蓝 （478nm478nm）外，其他波长外，其他波长的颜色随光的的颜色随光的强度而变化。强度而变化。572503478660626（2）颜色对比颜色对比 视场中，相邻区域的两个不同颜色的视场中，相邻区域的两个不同颜色的相互影响叫做相互影响叫做颜色对比。颜色对比。每种颜色都可以在其周围诱导出其补色，每种颜色都可以在其周围诱导出其补色，如如红红

17、绿绿、黄黄蓝蓝等。因此，在一种颜色的背等。因此，在一种颜色的背景上景上,观察另一种颜色，由于颜色对比，两颜色会观察另一种颜色，由于颜色对比，两颜色会相互影响，色调会向另外一种颜色的补色方向变相互影响，色调会向另外一种颜色的补色方向变化。如果两种颜色互为补色，则彼此加强饱和度。化。如果两种颜色互为补色，则彼此加强饱和度。观察纺织品颜色时，应避免对比效应的干扰。观察纺织品颜色时，应避免对比效应的干扰。（3 3）颜色适应）颜色适应 人眼在颜色的刺激作用下，所造成的颜色视觉人眼在颜色的刺激作用下，所造成的颜色视觉变变 化化称为称为颜色适应。颜色适应。对某一颜色的光适应后，再观察另外一种颜色，对某一颜色

18、的光适应后，再观察另外一种颜色，后者的颜色会发生变化。后者的颜色会发生变化。颜色适应规律：颜色适应规律：q对某一颜色光适应后，再观察其他颜色，明度会降低。对某一颜色光适应后，再观察其他颜色，明度会降低。q饱和度变化与两颜色的色相有关。两颜色互为补色时，饱和度变化与两颜色的色相有关。两颜色互为补色时，饱和度会提高，否则饱和度降低。饱和度会提高，否则饱和度降低。q研究颜色适应规律在实际中的意义研究颜色适应规律在实际中的意义先后在两种不同的光源下观察颜色，必须考虑先后在两种不同的光源下观察颜色，必须考虑前一光源对视觉颜色适应的影响。前一光源对视觉颜色适应的影响。在同一光源下观察颜色，周围还有其他颜色

19、的在同一光源下观察颜色，周围还有其他颜色的光时，要考虑周围光颜色适应的影响。光时，要考虑周围光颜色适应的影响。q颜色匹配的恒定性颜色匹配的恒定性 如果两种颜色用眼睛看来是一样的，即如果两种颜色用眼睛看来是一样的，即两种两种颜色相匹配颜色相匹配。如果两种相匹配的颜色，即使在不同的如果两种相匹配的颜色，即使在不同的颜色适应下观察，两种颜色仍然始终一样，颜色适应下观察，两种颜色仍然始终一样，这种现象叫做这种现象叫做颜色匹配的恒定性颜色匹配的恒定性。1.2 颜色的分类和特征颜色的分类和特征一、颜色的分类一、颜色的分类 自然界的颜色可以简单地分为自然界的颜色可以简单地分为无彩色无彩色和有和有彩色彩色两大

20、两大类。类。1.1.无彩色无彩色q无彩色（消色）：只有明度，无色相和彩度的颜色，无彩色（消色）：只有明度，无色相和彩度的颜色，包括白（最高）、灰、黑（最低）三种颜色。包括白（最高）、灰、黑（最低）三种颜色。q测色学中，将理想的测色学中，将理想的“白白”和绝对的和绝对的“黑黑”也归入无也归入无彩色之列。彩色之列。q无彩色对可见光各个波长的吸收都没有明显的选择性无彩色对可见光各个波长的吸收都没有明显的选择性（图（图1-121-12所示）。所示）。q白色：各波长的反白色：各波长的反 射率均大于射率均大于80%80%。纯白纯白理想的完全理想的完全 反射物体，反射反射物体，反射 率为率为1 1。q黑色：

21、各波长的黑色：各波长的 反射率均小于反射率均小于4%4%。纯黑纯黑理想的完全理想的完全 无反射物体，反无反射物体，反 射率为射率为0 0。图1-142.2.有彩色有彩色 无彩色以外的各种颜色，无彩色以外的各种颜色，都称为有都称为有彩色彩色q有彩色都对可见光内有彩色都对可见光内某一某一 部分波长部分波长有比较明显的吸有比较明显的吸 收（如右图）。收（如右图）。q可以用反射率曲线表示有可以用反射率曲线表示有 彩色吸收和反射的特征。彩色吸收和反射的特征。图1-15 反射率是指在可见光谱内光照射于物体反射率是指在可见光谱内光照射于物体上后所反射出的光量与标准白板反射光量的比率上后所反射出的光量与标准白

22、板反射光量的比率。实际测试的实际测试的反射率值反射率值是是根据根据分光光度分光光度仪测量仪测量色色样样 与积分与积分球壁球壁的的反射光量反射光量后后,比比较并计算较并计算出出的的一一种种 数据。数据。色色样样的反射率值就如同每的反射率值就如同每个个人的身人的身份证号码份证号码,无无法仿冒法仿冒。400400 560 420 3.35 580 440 600460 1.40 620480 1.22 640 500 660520 680540 1.78 700反射率值可视反射率值可视为色样的身份为色样的身份证明文件证明文件 色样经分光测色仪器解析后色样经分光测色仪器解析后,可得到不同波长可得到不同

23、波长下的反射率值下的反射率值(以以%表示表示)。/nm/nmR/%R/%反反 射射 率率 曲曲 线线波波 长长/nm蓝色样曲线蓝色样曲线v反反 射射 率率 曲曲 线线 波波 长长/nm黄色样曲线黄色样曲线反反 射射 率率 曲曲 线线 波波 长长/nm红色样曲线红色样曲线 反反 射射 率率 曲曲 线线波波 长长/nm绿色样曲线绿色样曲线二、颜色的特征二、颜色的特征 客观地研究颜色的特征，首先要排除干扰客观地研究颜色的特征，首先要排除干扰因素（物体形状、大因素（物体形状、大 小、性小、性 质、用途、背景质、用途、背景等）的影响等）的影响 非相关色（例如测色仪对颜色非相关色（例如测色仪对颜色的测量，

24、更客观）。的测量，更客观）。孟塞尔卡集是在特定背景下，以人眼的视孟塞尔卡集是在特定背景下，以人眼的视觉观察结果为依据制定的，更接近人的感觉，觉观察结果为依据制定的，更接近人的感觉，但是容易受到人种、个体、情感、习惯等的影但是容易受到人种、个体、情感、习惯等的影响，更主观些。响，更主观些。q饱满 (Fuller)或 稀薄(Thinner)q较深 (Darker)或 较浅(Lighter)q较明亮(Brighter)或 较平淡(Flatter)q较鲜艳(Brighter)或较暗淡(Duller)q饱和度高(More Saturate)或饱和度底(Less Saturate)q色相(Hue)通常人们

25、对通常人们对色彩的描述色彩的描述标准样标准样太太深深太太 浅浅色 彩 的 描 述标准样标准样较亮较亮较暗较暗标准样标准样偏绿偏绿偏红偏红 无论是主观的观察，还是客观的无论是主观的观察，还是客观的 测试，共同的研究结果是：自然界的所有颜色可以测试，共同的研究结果是：自然界的所有颜色可以用：用：v 明度（明度（l l l lightnessightnessightnessightness）v 色相（色相（h h h hueueueue）v 饱和度（饱和度（s s s saturationaturationaturationaturation）三个属性来描述。三个属性来描述。颜色的三维空间描述颜色的

26、三维空间描述饱和度饱和度饱和度饱和度明度明度明度明度色相色相色相色相vv颜色的三维空间描述颜色的三维空间描述明度明度明亮或暗淡色度色度浓或淡色相色相红或黄L*L*C*C*h habab系统系统系统系统颜色空间颜色空间颜色空间颜色空间1.明度明度 表示物体明亮程度的一种属性。表示物体明亮程度的一种属性。彩色光的亮度越高，人眼就越感觉彩色光的亮度越高，人眼就越感觉 明亮。明亮。在物理上表现为物体表面的光反射率越高，在物理上表现为物体表面的光反射率越高，明度就越高。明度就越高。颜色的第一维度颜色的第一维度 明度明度 q色相(Hue)红:偏蓝 (bluer）或 偏黄 (yellower）黄:偏红 (r

27、edder)或 偏绿 (greener)绿:偏黄 (yellower)或 偏蓝 (bluer)蓝:偏绿(greener)或 偏红 (redder)2.2.色相色相色色 彩彩 的的 描描 述述 色相是彩色彼此相互区分的特性。色相是彩色彼此相互区分的特性。在物理学中表现为可见光的光谱波长不同。在在物理学中表现为可见光的光谱波长不同。在视觉上表现为视觉上表现为红红、橙橙、黄黄、绿绿、蓝蓝、紫紫等各种色调。等各种色调。在人的视觉中，物体表面色的色相决定于三方面：在人的视觉中，物体表面色的色相决定于三方面：v照明体光源的光谱组成；照明体光源的光谱组成；v物体对光的吸收和反射特性；物体对光的吸收和反射特性

28、；v不同观察者的差异。不同观察者的差异。波波 长长/nm绿色样反射率曲线绿色样反射率曲线 反射率/%颜色的第二维度色相3.3.饱和度饱和度 饱和度是指彩色的纯度（纯洁度）。饱和度是指彩色的纯度（纯洁度）。q 可见光中的单色光是最饱和的彩色，饱和度为可见光中的单色光是最饱和的彩色，饱和度为1 1。q 单色光中掺入白光成分越多，饱和度就越低。单色光中掺入白光成分越多，饱和度就越低。q 物体色的饱和度决定于该物体表面反射光谱的选物体色的饱和度决定于该物体表面反射光谱的选择程度。对光谱某一较窄波段的反射率越高，而对其择程度。对光谱某一较窄波段的反射率越高，而对其他波长无反射或反射率很低，表明有很高的光

29、谱选择他波长无反射或反射率很低，表明有很高的光谱选择性，这一颜色的饱和度就越高。性，这一颜色的饱和度就越高。波波 长长/nm绿色样反射率曲线绿色样反射率曲线 反射率/%颜色的第三维度 饱和度 明度明度、色相色相、饱和度饱和度三者之间三者之间 不是简单的线性关系。不是简单的线性关系。例如例如明度明度决定颜色的决定颜色的浓淡浓淡；而；而饱和度饱和度和颜色和颜色的的鲜艳度鲜艳度有关。但是鲜艳度不能代表饱和度，因有关。但是鲜艳度不能代表饱和度，因为饱和度是为饱和度是色度学色度学概念，是概念，是客观客观的；而鲜艳度则的；而鲜艳度则是是主观主观的，受的，受精神和心理因素精神和心理因素影响较大。影响较大。1

30、.3 颜色的混合颜色的混合 两束两束不同波长的光不同波长的光叠加在一起，与两叠加在一起，与两种种不同颜色的颜料不同颜色的颜料混合在一起，混合的规混合在一起，混合的规律一样吗律一样吗？光的光的直接直接混合混合 加法混色加法混色 用于颜用于颜 色测量。色测量。颜料、油漆、染料、滤光片的（颜料、油漆、染料、滤光片的（经过选经过选 择性吸收后的反射光或透射光择性吸收后的反射光或透射光）混合或叠加）混合或叠加 减法混色减法混色 可以用于染可以用于染 色、印色、印 花花 配配 色。色。n红、绿、蓝红、绿、蓝三三种种色光混色色光混色后会后会形形成成加加和和反应反应,愈混愈愈混愈白白,且使用且使用这这三三种种

31、色光的不同能量混合色光的不同能量混合会会产生产生出各出各种种不同的色彩不同的色彩。n红、绿、蓝红、绿、蓝三三种种色光色光的能量相同的能量相同时产时产生白色生白色。1854 1854年年由由格拉斯曼格拉斯曼()将颜色混合现象将颜色混合现象总结成颜色总结成颜色混合定律混合定律。一、加法混色一、加法混色 加法混色即各种不同颜色光的加和。三加法混色即各种不同颜色光的加和。三个原色光为红、绿、蓝。个原色光为红、绿、蓝。加加 法法 混混 色色红红 色色 光光 与与 绿绿 色色 光光加加 法法 混混 色色红红 色色 光光 、绿绿 色色 光光 、蓝蓝色光色光加加 法法 混混 色色红红 色色 光光、绿绿 色色

32、光光、蓝蓝色光色光 格拉斯曼颜色混合定律：格拉斯曼颜色混合定律：1.人的视觉只能分辨颜色的三种变化，即人的视觉只能分辨颜色的三种变化，即明明2.度、色相、饱和度度、色相、饱和度。2.在由两个成分组成的混合色中，如果一个成分连在由两个成分组成的混合色中，如果一个成分连续地变化，混合色的外貌也连续地变化。并据此续地变化，混合色的外貌也连续地变化。并据此导出两个定律。导出两个定律。3.补色定律：每种颜色都有一种相应的补色定律：每种颜色都有一种相应的外貌外貌。如果。如果某一颜色与其补色以某一颜色与其补色以适当比例适当比例混合，便产生白色混合，便产生白色或灰色；如果按照或灰色；如果按照其他比例其他比例混

33、合，便产生近似混合，便产生近似比比重大的颜色重大的颜色成分的成分的非饱和色非饱和色。纯度高+补色=纯度低q中间色定律：任何两个非补色相混合，便产中间色定律：任何两个非补色相混合，便产生生中间色中间色，其，其色相色相决定于两颜色的相对数量，决定于两颜色的相对数量，其其饱和度饱和度决定于两者在色相顺序上的远近。决定于两者在色相顺序上的远近。3.3.颜色外貌相同的光，不管其颜色外貌相同的光，不管其光谱组成光谱组成是否一样，在颜色是否一样，在颜色混合中具有相同的效果。并由此定律导出混合中具有相同的效果。并由此定律导出颜色的代替律颜色的代替律：相似色混合后仍然相似。相似色混合后仍然相似。即即 若若A A

34、=B B；C C=D D 则则A A+C C=B B+D D 或或 A A+B B=C C X X+Y Y=B B 则则 A A+X X+Y Y=C C存在同色异谱现象4.4.亮度相加定律：混合色的总亮度等于组成亮度相加定律：混合色的总亮度等于组成混合色的各颜色光亮度的总和。混合色的各颜色光亮度的总和。加法混色方式：加法混色方式：q 光的直接混合。光的直接混合。q 观察距离很小的两个颜色时，由于人眼不能分辨观察距离很小的两个颜色时，由于人眼不能分辨而产生的混色。而产生的混色。q 两个颜色频繁交替作用于人眼，如转盘式混色装两个颜色频繁交替作用于人眼，如转盘式混色装置、彩电等。置、彩电等。荧光增白

35、荧光增白=蓝紫光（吸收蓝紫光（吸收紫外线转化而来）紫外线转化而来）+黄光黄光吸收白光中的黄光，而出现蓝色，因对入射光有吸收而损失强度，故亮度下降入射光为白光，织物对蓝紫光有弱选择吸收，因而反射光显黄色，而且强度因吸收而减弱v纺织印染实例纺织印染实例：二、减法混色二、减法混色 使入射光减弱的混色过程称减法混色。使入射光减弱的混色过程称减法混色。q光照射在物光照射在物体上体上,通常通常会会吸收部吸收部分分色光色光,因此因此某些色光某些色光将不会将不会反射反射或透射。或透射。q透明透明物体物体在色彩在色彩减减法法混色混色中中会会包含穿透性包含穿透性与与吸吸收性收性，但不包含散射性但不包含散射性，如滤

36、光片。如滤光片。q非透明物体非透明物体在色彩在色彩减减法法混色混色中有吸收性中有吸收性与与散射性散射性，如纺织品如纺织品染色染色。黄色滤光片黄色滤光片蓝色滤光片蓝色滤光片透射光透射光绿绿色色根据加法规 律：应 该 是 白 色。实际呢？绿色。绿色。因此此时因此此时混色规律是减法混色规律是减法性。性。通过通过通过通过蓝色蓝色蓝色蓝色滤光片滤光片滤光片滤光片的的的的蓝色蓝色蓝色蓝色+通过通过通过通过 黄黄黄黄色色色色滤光片滤光片滤光片滤光片 的的的的 黄黄黄黄色色色色=什么效果？什么效果？什么效果？什么效果？减法混色三原色：黄、品红、青减减 法法 混混 色色品品 红红 色色减减 法法 混混 色色品品

37、 红红 色色 与与 黃黃 色色减减 法法 混混 色色品品 红红 色、色、黃黃 色、色、青青 色色减法混色特点：减法混色特点：q 混合后样品的亮度与加法混色相反，混合后样品的亮度与加法混色相反，是是降低降低的。的。q 减法混色的结果不容易预测（不直观）减法混色的结果不容易预测（不直观）。减法混色的应用：滤光片叠加摄影 染料混合染色qCICIE E是一是一个个国际国际性的性的组织组织,其最主要的工其最主要的工作是作是研究研究颜色的科学表达以及颜色的科学表达以及彼此彼此之间之间的色差的色差 比比 色方法色方法,也也从从事照明事照明体体的研究工作的研究工作。qCIECIE的的全名全名为为 Commis

38、sion Commission InternationaleInternationale de de lEclairagelEclairage.又又称称之之为为国际国际照明照明体体委委 员会员会。第二节第二节 CIEXYZ表色系统表色系统CIE2.1 引言如何科学表达描述颜色？如何科学表达描述颜色？人在大脑中产生的视知觉可以分为人在大脑中产生的视知觉可以分为明暗知明暗知 觉觉和和颜色颜色知觉知觉。一般把引起一般把引起颜色知觉颜色知觉的光称为的光称为色刺激（色刺激（color stimulus)。表示由于表示由于色刺激色刺激而产生的而产生的色知觉色知觉的体系称的体系称 作作 表色系表色系统（统（

39、color specification system）。）。v色度学是从色度学是从2020世纪世纪3030年代才开始发展起来的一门新兴学科，年代才开始发展起来的一门新兴学科，它主要以颜色的表示、测量、计算为主要研究内容。它主要以颜色的表示、测量、计算为主要研究内容。v色度学可以把颜色用一组特定的参数定量地表示出来。而依色度学可以把颜色用一组特定的参数定量地表示出来。而依据这些相关参数，又可以反过来把相应的颜色复制出来。从据这些相关参数，又可以反过来把相应的颜色复制出来。从此使颜色的评价实现了定量化。这样在对颜色的准确评价、此使颜色的评价实现了定量化。这样在对颜色的准确评价、人与人之间在颜色方面

40、的交流、颜色的远程传递等诸多方面，人与人之间在颜色方面的交流、颜色的远程传递等诸多方面，都带来了极大的方便。都带来了极大的方便。vCIEXYZCIEXYZ表表色色系系统统，正正是是适适应应这这样样的的要要求求而而建建立立的的，它它是色度学中颜色的表示以及颜色相关参数计算的基础。是色度学中颜色的表示以及颜色相关参数计算的基础。v色度学是研究颜色测量的一门涉及面很广的新兴科学，色度学是研究颜色测量的一门涉及面很广的新兴科学，它是包括物理学、视觉生理学、视觉心理学、心理物它是包括物理学、视觉生理学、视觉心理学、心理物理学在内的一门综合性学科。理学在内的一门综合性学科。2.2 CIE1931RGB表色

41、系统 现代色度学采用的是现代色度学采用的是CIECIE所规定的一套所规定的一套颜色测量原理颜色测量原理、数据数据和和计算方法计算方法，统称为，统称为CIECIE标准色度学系统。标准色度学系统。这一系统以两组基本视觉实验数据为基础。这一系统以两组基本视觉实验数据为基础。v CIE1931 CIE1931标准色度观察者，适用标准色度观察者，适用11 44视场的颜色测视场的颜色测量。量。v CIE1964 CIE1964补充标准色度学观察者，适用大于补充标准色度学观察者，适用大于44视场的颜视场的颜色测量。色测量。一、一、颜色匹配实验颜色匹配实验 颜色的匹配即把两个颜色调节到视觉上相同或颜色的匹配即

42、把两个颜色调节到视觉上相同或相等的方法。相等的方法。根据格拉斯曼颜色混合定律，相互代替的颜色根据格拉斯曼颜色混合定律，相互代替的颜色可以通过颜色匹配实验找到。可以通过颜色匹配实验找到。颜色匹配实验方法：颜色匹配实验方法：q 颜色光的匹配实验。颜色光的匹配实验。q 颜色转盘实验颜色转盘实验传统方法。传统方法。CBRGAA调节明度调节明度B蓝蓝R红红G绿绿C被匹配颜色被匹配颜色颜色转盘实验颜色转盘实验传统方法传统方法白白屏屏幕幕黑黑挡挡屏屏颜色光的匹配实验颜色光的匹配实验红红绿绿蓝蓝光谱光谱单色光镜单色光镜实验结果表明：实验结果表明：q 红红、绿绿、蓝蓝不是不是唯一唯一的三原色，只要三个颜色的三原

43、色，只要三个颜色中任何一个都不能由其余两个颜色相加混合得到，中任何一个都不能由其余两个颜色相加混合得到，三个颜色就可以是三原色。三个颜色就可以是三原色。q 红红、绿绿、蓝蓝组成的三原色产生的颜色范组成的三原色产生的颜色范 围围 最最广广，是最优的三原色。，是最优的三原色。q 三原色组成颜色的光谱组成与匹配颜色的光谱三原色组成颜色的光谱组成与匹配颜色的光谱组成可能不一致组成可能不一致同色异谱同色异谱的颜色匹配。的颜色匹配。v人的眼睛人的眼睛对红、黄、蓝敏感的三种视觉细胞对红、黄、蓝敏感的三种视觉细胞对红、黄、蓝敏感的三种视觉细胞对红、黄、蓝敏感的三种视觉细胞RGBRGB感感感感 觉觉觉觉 器器器

44、器 官官官官大大大大 脑脑脑脑白色物白色物白色物白色物体体体体红红红红绿绿绿绿蓝蓝蓝蓝视视 觉觉 化化 的的 三三 原原 色色 原原 理理感感感感 觉觉觉觉 器器器器 官官官官大大大大 脑脑脑脑红红红红色物色物色物色物体体体体红红红红绿绿绿绿蓝蓝蓝蓝视视 觉觉 化化 的的 三三 原原 色色 原原 理理感感感感 觉觉觉觉 器器器器 官官官官大大大大 脑脑脑脑黃色物黃色物黃色物黃色物体体体体红红红红绿绿绿绿蓝蓝蓝蓝视视 觉觉 化化 的的 三三 原原 色色 原原 理理LMS转换数据转换数据大大 脑脑红红 绿绿黃黃 蓝蓝黑黑(暗暗)白白(明明)锥锥 体体 细细 胞胞眼眼 睛睛 色彩在大脑中之处理过程色

45、彩在大脑中之处理过程q眼睛眼睛无无法描述出法描述出颜颜色的波色的波长范围。长范围。q人眼人眼对对光的感受基本上是由光的感受基本上是由红红、绿绿、蓝蓝三三种种色光色光组组合合而成的。而成的。q人眼人眼会将会将 Y-BY-B、R-G R-G 与与明暗明暗编码后编码后,再由再由视觉视觉神神经经将将此此讯号传讯号传送至大送至大脑。脑。q大大约约有有 8 8%的男性的男性与与 0.5%0.5%的女性的女性对对判色有困判色有困难，无难，无法法正正确确判定判定颜色。颜色。观观 测测 者者(人人 眼眼)二、二、RGBRGB表色系统的提出表色系统的提出 根据颜色匹配实验，三原色不是唯一的，这为根据颜色匹配实验，

46、三原色不是唯一的，这为理论研究和实际应用带来了混乱，为了统一色度数理论研究和实际应用带来了混乱，为了统一色度数据，据，CIECIE根据大量的实验材料，选定了三色系统根据大量的实验材料，选定了三色系统 的的 三原色。三原色。q 红：波长红：波长700nm700nm，位于可见光谱长波末端。位于可见光谱长波末端。q 绿：波长绿：波长，水银光谱。水银光谱。q 蓝：波长蓝：波长，水银光谱。水银光谱。上述三种单色光都容易精确产生。上述三种单色光都容易精确产生。700nm700nm光光谱光视效谱光视效率率光谱光视效光谱光视效 率率光谱光光谱光视效率视效率V()V()波长/nm等能白光等能白光E E：一种连续

47、光谱的标准白色，并且其辐射功率对一种连续光谱的标准白色，并且其辐射功率对于各波长均相等（于各波长均相等（E E光源，色温光源，色温5500K5500K）。）。将等能白光将等能白光E E作为标准，用上述三原色混合，作为标准，用上述三原色混合，按照下列条件调整其光通量按照下列条件调整其光通量(亮度比率亮度比率)R R、G G、B B得到与等能白光得到与等能白光E E相匹配的白光。相匹配的白光。R R G G B B：根据亮度相加定律：根据亮度相加定律：混合色的总亮度等于组成混合色的各颜色光亮度的总混合色的总亮度等于组成混合色的各颜色光亮度的总和，则混合白光的亮度为：和，则混合白光的亮度为：1+4.

48、5907+0.0601=5.6508(1+4.5907+0.0601=5.6508(lm)lm m：光通量单位：光通量单位 1 1lm m的频率为的频率为54010540101212z z、辐通量为、辐通量为1/6731/673的单色辐的单色辐射的光通量。射的光通量。为了计算方便，分别把（为了计算方便，分别把（R R）=1 lm=1 lm；（G G）=4.5907 lm=4.5907 lm；（；（B B）=0.0601=0.0601 lm m作为单位量作为单位量“1”“1”来看。则：来看。则：白光的光通量白光的光通量 E E=1=1（R R）+1+1（G G）+1+1（B B）对于任一待匹配的

49、颜色亮度对于任一待匹配的颜色亮度C C：C C=R R（R R）+G G（G G）+B B（B B）其中：其中：R、G G、B B为混色比例，表示匹配为混色比例，表示匹配C C 需要多少个（需要多少个（R R）、（）、（G G）、（）、（B B）单位。单位。完全可以完全可以决定决定C C 的颜色。的颜色。因此在色度学中，把因此在色度学中，把R R、G G、B B 称三刺称三刺激值。激值。即一组三刺激值可以表示一个颜色。即一组三刺激值可以表示一个颜色。尽管这时三原色的亮度值并不等，但尽管这时三原色的亮度值并不等，但CIECIE却把每却把每一原色的亮度值作为一个单位看待，所以红、一原色的亮度值作为

50、一个单位看待，所以红、绿、蓝三原色光等比例混合结果为白光绿、蓝三原色光等比例混合结果为白光 公式：C=R（R）+G（G）+B（B）称为颜色方程式。其中R（R）、G（G）、B（B）称为颜色分量。R、G、B称为三原色亮度系数。三、色度坐标三、色度坐标 在颜色匹配实验中，为了表示在颜色匹配实验中，为了表示R R、G G、B B三原色三原色各自在各自在R R+G G+B B总量中的相对比例，我们引入色度总量中的相对比例，我们引入色度坐标坐标r r、g g、b b。r r=R R/K K g g=G G/K K b b=B B/K K 由于由于 K K=R R+G G+B B 故故 r r+g g+b