CIE标准色度学系统(DOC33页)3332.doc

色容差是是指电脑脑计算的的配方与与目标标标准的相相差，以以单一照照明光源源下计算算，数值值愈小，准准确度则则愈高。但但是要注注意，它它只代表表某一光光源下的的颜色比比较，未未能检测测于不同同光源下下的偏差差。 光源发发出的光光谱与标标准光谱谱之间的的差别。标准光谱谱随着色色温改变变，同一一个光源源如果标标准光谱谱不同其其色容差差也不同同，但是是测量的的时候，一一般光色色电分析析系统会会自动识识别被测测光源所所在的色色温范围围，以确确定标准准光谱的的色温取取值，色色容差的的单位是是SDCCM，一般般的节能能灯要求求的色容容差要小小于5SDDCM。色容差，是是表征光光色电检检测系统统软件计计算的X,Y值与标标准光源源之间差差别。数数值越小小，准确确度越高高。标准光源源的光谱谱随色温温改变，则则不同色色温时，其其标准光光谱不同同（一般般检测设设备会自自动AUTTO识别被被测LED光源的的色温范范围，并并确定对对应的标标准光源源色温取取值），色色容差不不同。在在相同色色温时，参参考标准准光谱一一致，色色坐标X,Y不同，则则色容差差不同。色容差单单位：SDCCM。GB-T1772622-20002单端荧荧光灯性性能要求求标准中中规定一一般的节节能灯要要求的色色容差要要小于5SDDCM。GB2248223-220099(已下载)普通照照明用LED模块的的性能要要求标准准中规定定LED模块要要求的色色容差要要小于7SDDCM。色容差的的意义引引（1）在在荧光灯灯中由于于红、绿绿、蓝三三种粉的的密度不不同，生生产中很很容易造造成色温温差，一一旦出现现，需通通过调节节色容差差来调整整色温差差以保证证灯的光光色。能能够显示示色容差差的仪器器（2）作为为照明光光源的白白光LED应当参参照色容容差的标标准来要要求指导导白光LED新照明明光源的的发展和和应用。色容差和和哪些因因素有关关？11参照荧光光灯国家家标准GB/T1006822-20002色容差差公式：g11x2+2g112xy+gg22y2=K2 (1)式中：x和y表示相相对于目目标坐标标值x，y的误差差，g111,g112, g222表示由由各目标标值决定定的系数数，K为色容容差。标标准颜色色灯的色色品坐标标目标值值应符合合表D1的规定定（见附附录），系系数见表表D2。用轴参数数计算色色容差的的算式为为：x/K22a2+y/K22b2=1 (2)式中：xx=xcoos+ysiiny=-xsiin+ycoosa和b分分别是1SDDCM的长半半轴和短短半轴。附CIEE19331图，详详细描述述见第二二章：一、CIIE19931RRGB 真实三三原色表表色系统统（一）、 颜色匹匹配实验验 把两两个颜色色调整到到视觉相相同的方方法叫颜颜色匹配配，颜色色匹配实实验是利利用色光光加色来来实现的的。图5-224中左方方是一块块白色屏屏幕，上上方为红红R、绿G、蓝B三原色色光，下下方为待待配色光光C，三原原色光照照射白屏屏幕的上上半部，待待配色光光照射白白屏幕的的下半部部，白屏屏幕上下下两部分分用一黑黑挡屏隔隔开，由由白屏幕幕反射出出来的光光通过小小孔抵达达右方观观察者的的眼内。人人眼看到到的视场场如图右右下方所所示，视视场范围围在2°左右，被被分成两两部分。图图右上方方还有一一束光，照照射在小小孔周围围的背景景白版上上，使视视场周围围有一圈圈色光做做为背景景。在此此实验装装置上可可以进行行一系列列的颜色色匹配实实验。待待配色光光可以通通过调节节上方三三原色的的强度来来混合形形成，当当视场中中的两部部分色光光相同时时，视场场中的分分界线消消失，两两部分合合为同一一视场，此此时认为为待配色色光的光光色与三三原色光光的混合合光色达达到色匹匹配。不不同的待待配色光光达到匹匹配时三三原色光光亮度不不同，可可用颜色色方程表表示：C=R（R）+G（G）+B（B） （5-1）式中C 表示待待配色光光；（R）、（G）、（B）代表表产生混混合色的的红、绿绿、蓝三三原色的的单位量量；R、G、B分别为为匹配待待配色所所需要的的红、绿绿、蓝三三原色的的数量，称称为三刺刺激值；“o”表示视视觉上相相等，即即颜色匹匹配。图5-224 颜色匹匹配实验验（二）、三三原色的的单位量量国际际照明委委员会（CIE）规定定红、绿绿、蓝三三原色的的波长分分别为7000nm、5466.1nnm、4355.8nnm，在颜颜色匹配配实验中中，当这这三原色色光的相相对亮度度比例为为1.000000：4.559077：0.006011时就能能匹配出出等能白白光，所所以CIE选取这这一比例例作为红红、绿、蓝蓝三原色色的单位位量，即即（R）：（G）：（B）=1：1：1。尽管管这时三三原色的的亮度值值并不等等，但CIE却把每每一原色色的亮度度值作为为一个单单位看待待，所以以色光加加色法中中红、绿绿、蓝三三原色光光等比例例混合结结果为白白光，即即（R）+（G）+（B）=（W）。（三）、 CIIE-RRGB光谱三三刺激值值CIIE-RRGB光谱三三刺激值值是317位正常常视觉者者，用CIE规定的的红、绿绿、蓝三三原色光光，对等等能光谱谱色从3800nm到7800nm 所进行行的专门门性颜色色混合匹匹配实验验得到的的。实验验时，匹匹配光谱谱每一波波长为 的等能能光谱色色所对应应的红、绿绿、蓝三三原色数数量，称称为光谱谱三刺激激值，记记为 ，它是CIE在对等等能光谱谱色进行行匹配时时用来表表示红、绿绿、蓝三三原色的的专用符符号。因因此，匹匹配波长长为l的等能能光谱色色C（入）的的颜色方方程为C（入）(5-22)式中（RR）、（G）、（B）为三三原色的的单位量量，分别别为1.000000、4.559077、0.006011；C（入）在在数值上上表示等等能光谱谱色的相相对亮度度，如图图5-225所示，其其中最大大值为C（555）。且有 CC（555）=1，即（5-3）光谱三刺刺激值的的数据见见表5-2，图5-226是按表5-2中的数数据画出出的曲线线。（纵坐标标为相对对亮度）表5-22 国际R.G.BB坐标制制（CIIE19931年年标准色色度观察察者）l（毫微米）光谱三刺激值色度坐标r（l）g（l）b（l）3800.00003-0.000010.001170.0272-0.01150.98433850.00005-0.000020.001890.0268-0.01140.98463900.00010-0.000040.003590.0263-0.01140.98513950.00017-0.000070.006470.0256-0.01130.98574000.00030-0.000140.012140.0247-0.01120.98654050.00047-0.000220.019690.0237-0.01110.98744100.00084-0.000410.037070.0225-0.01090.98844150.00139-0.000700.066370.0207-0.01040.98974200.00211-0.001100.115410.0181-0.00940.99134250.00266-0.001430.185750.0142-0.00760.99344300.00218-0.001190.247690.0088-0.00480.99604350.00036-0.000210.290120.0012-0.00070.9995440-0.002610.001490.31228-0.00840.00481.0036445-0.006730.003790.31860-0.02130.01201.0093450-0.012130.006780.31670-0.03900.02181.0172455-0.018740.010460.31166-0.06180.03451.0273460-0.026080.014850.29821-0.09090.05171.0392465-0.033240.019770.27295-0.12810.07621.0519470-0.039330.025380.22991-0.18210.11751.0646475-0.044710.031830.18592-0.25840.18401.0744480-0.049390.039140.14494-0.36670.29061.0761485-0.053640.047130.10968-0.52000.45681.0632490-0.058140.056890.08257-0.71500.69961.0154495-0.064140.069480.06246-0.94591.02470.9212500-0.071730.085360.04776-1.16851.39050.7780505-0.081200.105930.03688-1.31821.71950.5987510-0.089010.128600.02698-1.33711.93180.4053515-0.093560.152620.01842-1.20761.96990.2377520-0.09264 0.174680.01221-0.98301.85340.1296525-0.084730.191130.00830-0.73861.66620.0724530-0.071010.203170.00549-0.51591.47610.0398535-0.051360.210830.00320-0.33041.31050.0199540-0.031520.214660.00146-0.17071.16280.0079545-0.006130.214870.00023-0.02931.02820.00115500.022790.21178-0.000580.09740.9051-0.00255550.055140.20588-0.001050.21210.7919-0.00405600.090600.19702-0.001300.31640.6881-0.00455650.128400.18522-0.001380.41120.5932-0.00445700.167680.17807-0.001350.49730.5067-0.00405750.207150.15429-0.001230.57510.4283-0.00345800.245260.13610-0.001080.64490.3579-0.00285850.279890.11686-0.000930.70710.2952-0.00235900.309280.09754-0.000790.76170.2402-0.00195950.331840.07909-0.000630.80870.1928-0.00156000.344290.06246-0.000490.84750.1537-0.00126050.347560.04776-0.000380.88000.1209-0.00096100.339710.03557-0.000300.90590.0949-0.00086150.322650.02583-0.000220.92650.0741-0.00066200.297080.01828-0.000150.94250.0580-0.00056250.263480.01253-0.000110.95500.0454-0.00046300.226770.00833-0.000080.96490.0354-0.00036350.192330.00537-0.000050.97300.0272-0.00026400.159680.00334-0.000030.97970.0205-0.00026450.129050.00199-0.000020.98500.0152-0.00026500.101670.00116-0.000010.98880.0113-0.00016550.078570.00066-0.000010.99180.0083-0.00016600.059320.000370.000000.99400.0061-0.00016650.043660.000210.000000.99540.0047-0.00016700.031490.000110.000000.99660.0035-0.00016750.022940.000060.000000.99750.00250.00006800.016870.000030.000000.99840.00160.00006850.011870.000010.000000.99910.00090.00006900.008190.000000.000000.99960.00040.00006950.005720.000000.000000.99990.00010.00007000.004100.000000.000001.00000.00000.00007050.002910.000000.000001.00000.00000.00007100.002100.000000.000001.00000.00000.00007150.001480.000000.000001.00000.00000.00007200.001050.000000.000001.00000.00000.00007250.000740.000000.000001.00000.00000.00007300.000520.000000.000001.00000.00000.00007350.000360.000000.000001.00000.00000.00007400.000250.000000.000001.00000.00000.00007450.000170.000000.000001.00000.00000.00007500.000120.000000.000001.00000.00000.00007550.000080.000000.000001.00000.00000.00007600.000060.000000.000001.00000.00000.00007650.000040.000000.000001.00000.00000.00007700.000030.000000.000001.00000.00000.00007750.000010.000000.000001.00000.00000.00007800.000000.000000.000001.00000.00000.0000图5-226 CCIE-RGBB光谱三三刺激值值（四）、 负刺激激值从表5-2中可以以看到，在在很多情情况下光光谱三刺刺激值是是负值（负负刺激值值），这这是因为为待配色色为单色色光，其其饱和度度很高，而而三原色色光混合合后饱和和度必然然降低，无无法和待待配色实实现匹配配。为了了实现颜颜色匹配配，在实实验中须须将上方方红、绿绿、蓝一一侧的三三原色光光之一移移到待配配色一侧侧，并与与之相加加混合，从从而使上上下色光光的饱和和度相匹匹配。例例如，将将红原色色移到待待配色一一侧，实实现了颜颜色匹配配，则颜颜色方程程为 （5-4）因因此，待待配色（5-5）所所以 出现了了负值。（五）、 色度坐标在颜色匹配实验中，为了表示R、G、B三原色各自在R+G+B总量中的相对比例，我们引入色度坐标r、g、b。（5-6）从上式可知 r+g+b=1若待配色为等能光谱色，则上式可写为（5-7）式中 为光谱色度坐标，计算出的数值见表5-2。图5-27是按表5-2中光谱色度坐标的数据画出的rg色度图的轮廓曲线。在偏马蹄形的光谱轨迹中，很大一部分色度坐标r是负值。这一系统规定的等能白光（E光源，色温5500K），位于色度图的中心（0.33，0.33）。在CIE rg色度图中色度坐标反映的是三原色各自在三刺激值总量中的相对比例，一组色度坐标表示了色相相同和饱和度相同而亮度不同的那些颜色的共同特征，因此CIE rg色度图并不反映颜色亮度的变化，色度图的轮廓表达出了颜色的色域范围。1931CIE-RGB系统的 光谱三刺激值是从实验得出来的，本来可以用于颜色测量和标定以及色度学计算，但是实验结果得到的用来标定光谱色的原色出现了负值，正负交替十分不便，不宜理解，因此，1931年CIE推荐了一个新的国际色度学系统1931CIE-XYZ系统，又称为XYZ国际坐标制。图5-227 CCIE rg色度图图二、 119311CIEE-XYYZ标准色色度系统统所谓谓19331CIIE-XXYZ系统，就就是在RGB系统的的基础上上，用数数学方法法，选用用三个理理想的原原色来代代替实际际的三原原色，从从而将CIEE-RGGB系统中中的光谱谱三刺激激值 和色度度坐标r、g、b均变为为正值。（一）、CIE-RGB系统与CIE-XYZ系统的转换关系选择三个理想的原色（三刺激值）X、Y、Z，X代表红原色,Y代表绿原色,Z代表蓝原色,这三个原色不是物理上的真实色，而是虚构的假想色。它们在图5-27中的色度坐标分别为： rgbX1.275-0.2780.003Y-1.7392.767-0.028Z-0.7430.1411.602从图图5-227中可以以看到由由XYZ形成的的虚线三三角形将将整个光光谱轨迹迹包含在在内。因因此整个个光谱色色变成了了以XYZ三角形形作为色色域的域域内色。在XYZ系统中所得到的光谱三刺激值、 、和色度坐标x、y、z将完全变成正值。经数学变换，两组颜色空间的三刺激值有以下关系： X=0.490R+0.310G+0.200BY=0.177R+0.812G+0.011B （5-8）Z= 0.010G+0.990B 两组颜色空间色度坐标的相互转换关系为：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） (5-9)z=（0.000r+0.010g+0.990b）/（0.667r+1.132g+1.200b）这就是我们通常用来进行变换的关系式，所以，只要知道某一颜色的色度坐标r、g、b，即可以求出它们在新设想的三原色XYZ颜色空间的的色度坐标x、y、z。通过式（5-9）的变换，对光谱色或一切自然界的色彩而言，变换后的色度坐标均为正值，而且等能白光的色度坐标仍然是（0.33，0.33），没有改变。表5-3是由CIE-RGB系统按表5-2中的数据，由式（5-9）计算的结果。从表5-3中可以看到所有光谱色度坐标x(l)，y(l)，z(l)的数值均为正值。l（毫微米）光谱色度坐标光谱三刺激值xyz3800.17410.00500.82090.001450.00000.00653850.17400.00500.82100.00220.00010.01053900.17380.00490.82130.00420.00010.02013950.17360.00490.82150.00760.00020.03624000.17330.00480.82190.01430.00040.06794050.17300.00480.82220.02320.00060.11024100.17260.00480.82260.04350.00120.20744150.17210.00480.82310.07760.00220.37134200.17140.00510.82350.13440.00400.64564250.17030.00580.82390.21480.00731.03914300.16890.00690.82420.28390.01161.38564350.16690.00860.82450.32850.01681.62304400.16440.01090.82470.34830.02301.74714450.16110.01380.82510.34810.02981.78264500.15660.01770.82570.33620.03801.77214550.15100.02270.82630.31870.04801.74414600.14400.02970.82630.29080.06001.66924650.13550.03990.82460.25110.07391.52814700.12410.05780.81810.19540.09101.28764750.10960.08680.80360.14210.11261.04194800.09130.13270.77600.09560.13900.81304850.06870.20070.73060.05800.16930.61624900.04540.29500.65960.03200.20800.46524950.02350.41270.56380.01470.25860.35335000.00820.53840.45340.00490.32300.27205050.00390.65480.34130.00240.40730.21235100.01390.75020.23590.00930.50300.15825150.03890.81200.14910.02910.60820.11175200.07430.83380.09190.06330.71000.07825250.11420.82620.05960.10960.79320.05735300.15470.80590.03940.16550.86200.04225350.19290.78160.02550.22570.91490.02985400.22960.75430.01610.29040.95400.02035450.26580.72430.00990.35970.98030.01345500.30160.69230.00610.43340.99500.00875550.33730.65890.00380.51211.00000.00575600.37310.62450.00240.59450.99500.00395650.40870.58960.00170.67840.97860.00275700.44410.55470.00120.76210.95200.00215750.47880.52020.00100.84250.91540.00105800.51250.48660.00090.91630.87000.00175850.54480.45440.00080.97860.81630.00145900.57520.42420.00061.02630.75700.00115950.60290.39650.00061.05670.69490.00106000.62700.37250.00051.05220.61300.00086050.64820.35140.00041.04560.56680.00066100.66580.33400.00021.00260.50300.00036150.68010.31970.00020.93840.44120.00026200.69150.30830.00020.85440.38100.00026250.70060.29930.00010.75140.32100.00016300.70790.29200.00010.64240.26500.00006350.71400.28590.00010.54190.21700.00006400.72190.28090.00010.44790.17500.00006450.72300.27700.00000.36080.13820.00006500.72600.27400.00000.28350.10700.00006550.72830.27170.00000.21870.08160.00006600.73000.27000.00000.16490.06100.00006650.73110.26890.00000.12120.04460.00006700.73200.26800.00000.08740.03200.00006750.73270.26730.00000.06360.02320.00006800.73340.26660.00000.04680.01700.00006850.73400.26600.00000.03290.01190.00006900.73440.26560.00000.02270.00820.00006950.73460.26540.00000.01580.00570.00007000.73470.26530.00000.01140.00410.00007050.73470.26530.00000.00810.00290.00007100.73470.26530.00000.00580.00210.00007150.73470.26530.00000.00410.00150.00007200.73470.26530.00000.00290.00100.00007250.73470.26530.00000.00200.00070.00007300.73470.26530.00000.00140.00050.00007350.73470.26530.00000.00100.00040.00007400.73470.26530.00000.00070.00020.00007450.73470.26530.00000.00050.00020.00007500.73470.26530.00000.00030.00010.00007550.73470.26530.00000.00020.00010.00007600.73470.26530.00000.00020.00010.00007650.73470.26530.00000.00010.00000.00007700.73470.26530.00000.00010.00000.00007750.73470.26530.00000.00010.00000.00007800.73470.26530.00000.00000.00000.0000按5毫微米间隔求和：=21.3714；=21.3711；=21.3715为了了使用方方便，图图5-227中的XYZ三角形形，经转转换变为为直角三三角形（图5-28），其色度坐标为x、y。用表5-3中各波长光谱色度坐标在图中的描点，然后将各点连接，即成为CIE1931xy色度图的光谱轨迹。由图看出该光谱轨迹曲线落在第一象限之内，所以肯定为正值，这就是目前国际通用的CIE1931xy色度图。 图5-228 CCIE xy色度图图（二）、 CIIE-XXYZ光谱三三刺激值值CIEE-XYYZ 光谱三三刺激值值是由CIEE-RGGB光谱三三刺激值值经过式式（5-9）光谱谱色度坐坐标之间间的转换换得到的的，记为为 、 、 。CIEE-RGGB光谱三三刺激值值 、 、 虽然通通过式（5-2）能间间接反映映等能光光谱色色色光的相相对亮度度，然而而很不直直观。从从图5-225可以看看出，由由、 、 分别乘乘以单位位量得到到的相对对亮度与与人眼的的明视觉觉光谱光光视效率率函数 相同，为为了直观观的表示示颜色的的亮度，CIE规定 = ，因此 不仅表表达待配配色（等等能光谱谱色）中中绿原色色的数量量，而且且还表示示待配色色色光的的亮度，用用于计算算颜色的的亮度特特性。由由于符合合明视光光谱光视视效率函函数，所所以CIEE-XYYZ 光谱三三刺激值值 、 、 又称为"CIIE 119311标准色色度观察察者光谱谱三刺激激值"，简称"CIIE标准色色度观察察者"，在物物体色色色度值的的计算中中代表人人眼的颜颜色视觉觉特征参参数。由由色度坐坐标的定定义知:（5-110）且 + + =11又因为为规定 =所以光光谱三刺刺激值的的计算公公式为 ： （5-111）计算结结果如图图5-229所示，其其数值见见表5-3。图5-229光谱三三刺激值值 图中中 、 、 各曲线线所包含含的总面面积，分分别表示示X、Y、Z。表5-3中CIEE19331标准观观察者等等能光谱谱各波长长的 总量、 总量和 总量是是相等的的，都是是21.3711，即X=YY=Z=21.3711。这个个数是个个相对数数，没有有绝对意意义，它它仅仅表表明：一一个等能能白光（E光源）是是由相同同数量的的X、Y、Z组成的的。但是是，由于于刺激值值 =，符合合明视觉觉光谱效效率函数数，所以以，用 曲线可可以计算算一个颜颜色的亮亮度特性性。例：波长 =5500nnm光谱色色的色度度坐标为为:x()=00.00082,y()=00.53384，明视视觉光谱谱光视效效率函数数 =0.3233，则其其光谱三三刺激值值为：（三三）、 物体色色三刺激激值匹配物物体反射射色光所所需要红红、绿、蓝蓝三原色色的数量量为物体体色三刺刺激值，即X、Y、Z，也是物体色的色度值。物体色彩感觉形成了四大要素是光源、颜色物体、眼睛和大脑，物体色三刺激值的计算涉及到光源能量分布