第3章光源色度学ppt课件.ppt
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1、2我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第三章 光源色度学2我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3-1(1)光谱功率分布)光谱功率分布:一种光源所发射的光谱往:一种光源所发射的光谱往往不是单一的波长,而是由许多不同波长的混往不是单一的波长,而是由许多不同波长的混合辐射所组成。光源的光谱辐射按波长顺序和合辐射所组成。光源的光谱辐射按波长顺序和各波长功率分布称为光源的光谱功率分布。各波长功率分布称为光源
2、的光谱功率分布。(2)绝对光谱功率分布曲线和相对光谱功率分绝对光谱功率分布曲线和相对光谱功率分布曲线布曲线:前者指以光谱辐射的各种波长光能量:前者指以光谱辐射的各种波长光能量绝对值所作的曲线;后者指将光源辐射光谱的绝对值所作的曲线;后者指将光源辐射光谱的各种波长的能量进行相互比较,作归一化处理各种波长的能量进行相互比较,作归一化处理后使辐射功率仅在规定的范围内变化的光谱功后使辐射功率仅在规定的范围内变化的光谱功率分布曲线。率分布曲线。2我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物(3)连续光谱、线状光谱
3、、混合光谱)连续光谱、线状光谱、混合光谱:由红到由红到蓝各种色光在内的连续彩色光带称连续光谱;在整个蓝各种色光在内的连续彩色光带称连续光谱;在整个光谱区域中某几个波长处发生狭窄的光谱称为线状光光谱区域中某几个波长处发生狭窄的光谱称为线状光谱;在连续光谱中附上一些突出的线光谱称为混合光谱;在连续光谱中附上一些突出的线光谱称为混合光谱。谱。2我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物(4)绝对黑体和全辐射体)绝对黑体和全辐射体:能够完全吸收入射在其上:能够完全吸收入射在其上的辐射能并产生辐射的理想物体。的
4、辐射能并产生辐射的理想物体。(5)黑体的色度轨迹)黑体的色度轨迹黑体的光谱功率分布是温度与波黑体的光谱功率分布是温度与波长的函数,如果已知黑体的绝对温度,其光谱功率分长的函数,如果已知黑体的绝对温度,其光谱功率分布可有普朗克辐射定律算出。布可有普朗克辐射定律算出。 由光谱功率分布可算出各种温度黑体相应的由光谱功率分布可算出各种温度黑体相应的CIE l931色度坐标,这些坐标在色度坐标,这些坐标在CIE l931色度图上形成的弧形色度图上形成的弧形轨迹,称为黑体的色度轨迹。轨迹,称为黑体的色度轨迹。1-T/(exp1)T(P251),CC2我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这
5、样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3-1 光源的色温和相关色温:光源的色温和相关色温: 某光源的色度与绝对黑体在某一温度下某光源的色度与绝对黑体在某一温度下 的色度一样,则这一的色度一样,则这一黑体的温度黑体的温度称为该光源的称为该光源的 色温。色温。: 对于色坐标不能准确地落在绝对于色坐标不能准确地落在绝 对黑体轨迹上的光对黑体轨迹上的光 源,用黑体轨迹上色度坐标与该光源最为相近的黑源,用黑体轨迹上色度坐标与该
6、光源最为相近的黑 体的温度表示光源的色温,称为相体的温度表示光源的色温,称为相 关色温。关色温。 色温与相关色温主要描述光源发出的光色,并不表色温与相关色温主要描述光源发出的光色,并不表 示光源的实际温度示光源的实际温度例如:例如: 色温高说明蓝色温高说明蓝 绿光成分多,色温低说明黄红光成分绿光成分多,色温低说明黄红光成分 多,多,2我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 在在CIE l931色度图上,黑体轨迹上各温度点色度图上,黑体轨迹上各温度点不是按等距分布的;同时由于不是按等距分布的;同时由
7、于CIE l931色度图的色度图的空间是不均匀的,即在色度图上两处相同的距空间是不均匀的,即在色度图上两处相同的距离不代表视觉上等量的颜色差别,所以就很难离不代表视觉上等量的颜色差别,所以就很难确定一个在黑体轨迹附近的光源的相关色温,确定一个在黑体轨迹附近的光源的相关色温,因此,凯莱利用因此,凯莱利用CIE l960 UCS图,按视觉恰可图,按视觉恰可分辨的最小颜色差别,把黑体轨迹划分为许多分辨的最小颜色差别,把黑体轨迹划分为许多视觉分辨的单位,叫做视觉分辨的单位,叫做麦勒德麦勒德(mrd)。麦勒德)。麦勒德与色温、相关色温的关系为:与色温、相关色温的关系为: l 麦勒德麦勒德 = (l /
8、色温色温 )1062我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物落在黑体轨迹上的色坐标,可根据落在黑体轨迹上的色坐标,可根据mrd的划分用内插法算出对应的划分用内插法算出对应的的色温色温。例如图中。例如图中D65点在点在mrd 150155之间,对应的色温约之间,对应的色温约为为: T(1/153) 106=6535K 在在1960UCS色度图上,按色度图上,按mrd
9、划分与黑体轨迹正交的直线划分与黑体轨迹正交的直线称为称为等相关色温线等相关色温线,根据等相关色温,根据等相关色温线可以计算任意色坐标在黑体轨迹以线可以计算任意色坐标在黑体轨迹以外的光源的外的光源的相关色温相关色温。 Mc=M1+(M2-M1)d1/(d1+d2)或或转换成转换成1968国际温标:国际温标: dddT1T1T1T1 21221148CTC = 1.4388 TC48 / 1.43802我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2.8.2 CIE 标准照明体标准照明体A、B、C、D为了给颜
10、色的观察与测量建立统一的标准,为了给颜色的观察与测量建立统一的标准,CIE推荐了推荐了五种标准照明体五种标准照明体A、B、C、D、E和三种标准光源和三种标准光源A、B、C。指一定的光谱功率分布,这种标准的光指一定的光谱功率分布,这种标准的光谱功率分布并不是必须由一个光源直接提供,也不一谱功率分布并不是必须由一个光源直接提供,也不一定能用一个光源来实现。定能用一个光源来实现。标准照明体标准照明体A:相当于绝对黑体在加温到:相当于绝对黑体在加温到2856 K时所时所辐射出来的光,它的相对光谱功率分布可根据普朗克辐射出来的光,它的相对光谱功率分布可根据普朗克辐射定律计算:辐射定律计算: 标准照明体标
11、准照明体A色度点正好落在色度点正好落在CIE l931色度图的黑色度图的黑体轨迹上。体轨迹上。2我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 标准照明体标准照明体B:相当于相关色温:相当于相关色温4874 K的直射阳光,光色相的直射阳光,光色相当于中午阳光,其色度点紧靠黑体轨迹当于中午阳光,其色度点紧靠黑体轨迹 由于不准确,现已废除。由于不准确,现已废除。 标准照明体标准照明体C:相当于相关色温为:相当于相关色温为6774 K的平均阳光,光色的平均阳光,光色近似阴天天空的日光,其色度点在黑体轨迹上方。近
12、似阴天天空的日光,其色度点在黑体轨迹上方。 标准照明体标准照明体D65:相当于色温约为:相当于色温约为6504K的日光,其色度点在的日光,其色度点在黑体轨迹的上方。黑体轨迹的上方。 标准照明体标准照明体D:代表标准照明体:代表标准照明体D65以外的其他日光。以外的其他日光。 标准照明体标准照明体E:(人为规定)可见光区内光谱辐射功率恒定的:(人为规定)可见光区内光谱辐射功率恒定的光光-称称等能光谱、或等能白光等能光谱、或等能白光。(其光谱光度分布于视见函数。(其光谱光度分布于视见函数相符)相符) 现在最常用的标准照明体是现在最常用的标准照明体是A和和D 查表可得常用标准照明体的光谱功率分布查表
13、可得常用标准照明体的光谱功率分布2我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物B: T cp = 4874 K;C: T cp = 6774 K2我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物:指用来实现标准照明体光谱功率分布的光:指用来实现标准照明体光谱功率分布的光 源,源,CIE规定用下述人工光源来实现标准照明体。规定用下述人工光源来实现标准照明体。标准光源标准光源A:熔凝石英壳或玻璃壳带石英窗口的充气钨:熔凝
14、石英壳或玻璃壳带石英窗口的充气钨 丝灯,以产生色温为丝灯,以产生色温为2856 K的辐射。的辐射。标准光源标准光源B:在:在A光源前加一组特定的戴维斯光源前加一组特定的戴维斯-吉伯逊液吉伯逊液 体滤光器,以产生相关色温体滤光器,以产生相关色温4874K的辐射。的辐射。标准光源标准光源C:A光源另加一组戴维斯光源另加一组戴维斯-吉伯逊液体滤光吉伯逊液体滤光 器,以产生相关色温器,以产生相关色温6774 K的辐射。的辐射。 戴维斯戴维斯-吉伯逊滤色液吉伯逊滤色液系用硫酸钠、甘露醇吡啶、蒸系用硫酸钠、甘露醇吡啶、蒸 馏水,或硫酸钻铵、硫酸钠、硫酸、蒸馏水等不同馏水,或硫酸钻铵、硫酸钠、硫酸、蒸馏水等
15、不同 的分量配合而成。的分量配合而成。 2我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 为了统一时相与空相引起的日光变化,为了统一时相与空相引起的日光变化,CIE规定规定的标准照明体的标准照明体D也叫做典型日光或重组日光它是由也叫做典型日光或重组日光它是由在在CIE l931色度图上的一条位于普朗克色度图上的一条位于普朗克(黑体黑体)轨迹上轨迹上方的典型日光色度轨迹来代表的。这条轨迹是根据方的典型日光色度轨迹来代表的。这条轨迹是根据CIE l931色度图上许多实测的日光色度点的分布定色度图上许多实测的日
16、光色度点的分布定出的,它包括出的,它包括400040000 K典型日光的色度点。典典型日光的色度点。典型日光轨迹也就是标准照明体型日光轨迹也就是标准照明体D的轨迹。典型日光色的轨迹。典型日光色度轨迹是根据实验材料定出的。度轨迹是根据实验材料定出的。2我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物CIE规定典型日光规定典型日光(D)的色度坐标满足以下关系的色度坐标满足以下关系: yD = -3.000 xD2 + 2.870 xD 0.275式中式中xD的有效范围为的有效范围为0.25000.380。在相关
17、色温在相关色温T已知情况下,可通过下式计算典型日光色度坐标已知情况下,可通过下式计算典型日光色度坐标xD : 244063. 0T1009911. 0T109678. 2T106070. 4x C32C63C9D 237040. 0T1024748. 0T109018. 1T100064. 2x C32C63C9D( 7000 KTC25000 K )2我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 贾德、麦克亚当和威泽斯基对上述康狄特等贾德、麦克亚当和威泽斯基对上述康狄特等人测量的人测量的622例光谱分
18、析进行了统计学的特征矢例光谱分析进行了统计学的特征矢量分析,得出一组公式,用以计算一定相关色量分析,得出一组公式,用以计算一定相关色温的典型日光的相对光谱功率分布。也就是说,温的典型日光的相对光谱功率分布。也就是说,用数理统计手段重新组合出该相关色温的典型用数理统计手段重新组合出该相关色温的典型日光光谱功率分布。这就是日光光谱功率分布。这就是的含的含意。意。分析结论分析结论:日光光谱分布由平均曲线:日光光谱分布由平均曲线So + 偏离偏离平均曲线的特征矢量平均曲线的特征矢量S1和和S22我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测
19、没有错:表里边有一个活的生物2我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 S ( ) = So( ) + M1 S1( ) + M2 S2( ) 式中式中S ( )为某一相关色温典型日光波长为某一相关色温典型日光波长 的相对的相对光谱功率。光谱功率。 在已知典型日光的色度坐标情况下,在已知典型日光的色度坐标情况下,M1和和M2可用下式求得:可用下式求得: y7341. 0 x2562. 00241. 0y9114. 5x7703. 13515. 1M DDDD1 y7341. 0 x2562. 002
20、41. 0y0717.30 x4424.310300. 0M DDDD22我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 目前,目前,CIE还没有正式推荐人工光源来实现还没有正式推荐人工光源来实现标准照明体标准照明体D,这主要是因为日光具有独特的锯,这主要是因为日光具有独特的锯齿形光谱功率分布,而人工光源不具有这种光齿形光谱功率分布,而人工光源不具有这种光谱功率分布。谱功率分布。 在色度学的实际应用中,不一定要求对日光在色度学的实际应用中,不一定要求对日光光谱功率分布做出完善的模拟。人工光源与标光谱功率分
21、布做出完善的模拟。人工光源与标准照明体光谱功率分布具有一定程度的偏离应准照明体光谱功率分布具有一定程度的偏离应该是允许的。该是允许的。 为了评价模拟日光的光谱功率分布与标准照为了评价模拟日光的光谱功率分布与标准照明体明体D55、D65、D75其中之一的符合程度,其中之一的符合程度,CIE 推荐了用于色度学目的的评价方法。推荐了用于色度学目的的评价方法。2我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物第四章第四章 颜色评价颜色评价4.1 显色性评价显色性评价 我们认为我们认为在白炽灯和日光光源下看到的颜色在
22、白炽灯和日光光源下看到的颜色是物体的是物体的“真实真实”颜色颜色。人们在光源下所看到。人们在光源下所看到的物体颜色与在白炽灯和日光下所看到的颜色的物体颜色与在白炽灯和日光下所看到的颜色是不同的。是不同的。 ,在日光下观察一块花布,再把它拿到,在日光下观察一块花布,再把它拿到高压汞灯下观察,就会发现,某些颜色已变了高压汞灯下观察,就会发现,某些颜色已变了色,如粉色变成了紫色,蓝色变成了蓝紫色。色,如粉色变成了紫色,蓝色变成了蓝紫色。因此,我们说,在高压汞灯下,物体失去了因此,我们说,在高压汞灯下,物体失去了“真实真实”颜色,或颜色有所失真。颜色,或颜色有所失真。2我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖
23、的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物4.1.1 光源显色性光源显色性 按按CIE的规定,我们把普朗克辐射体作为的规定,我们把普朗克辐射体作为低色温光源的参照标准,把标准照明体低色温光源的参照标准,把标准照明体D作为高作为高色温光源的参照标准,用以衡量在其它各种光色温光源的参照标准,用以衡量在其它各种光源照明下的颜色效果。源照明下的颜色效果。光源的显色性:光源的显色性:指与参照标准下相比较,一个指与参照标准下相比较,一个光源对物体颜色外貌所产生的效果。光源对物体颜色外貌所产生的效果。光源的光谱功率分布决定了光源的显色性。光源的光
24、谱功率分布决定了光源的显色性。 日光、白炽灯都是连续光谱,具有与白炽日光、白炽灯都是连续光谱,具有与白炽灯和日光相似的连续光谱的光源均有较好的显灯和日光相似的连续光谱的光源均有较好的显色性。色性。2我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物三基色荧光灯三基色荧光灯 研究发现,用光谱研究发现,用光谱430 nm(蓝蓝),540 nm(绿绿),610 nm(红红)的辐射以适当的比例混合所产生的白的辐射以适当的比例混合所产生的白光,与连续光谱的日光或白炽灯具有同样优良光,与连续光谱的日光或白炽灯具有同样优良
25、的显色性。的显色性。 三基色荧光灯三基色荧光灯就是根据上述原理研制的光就是根据上述原理研制的光源,它不仅显色性好,而且光效高,是一种新源,它不仅显色性好,而且光效高,是一种新型节能灯。型节能灯。 实验发现:实验发现:在不连续光谱的光源中,含有在不连续光谱的光源中,含有500 nm 和和580 nm波长波长附近的光谱对颜色显现有附近的光谱对颜色显现有不利影响,一些颜色会失真,称为不利影响,一些颜色会失真,称为。另外,在另外,在消除消除450 nm,540 nm,616 nm波长功波长功率时率时,显色性明显下降显色性明显下降。2我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世
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