第2章色度原理精选文档.ppt

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1、第第2 2章色度原理章色度原理本讲稿第一页，共二十六页1.色温色温(1/3)照明效果照明效果照明和色彩密切相关.除了光源的色彩以外若没有照明的话色彩是看不见的。色彩是如何改变取决于光源的改变.例如,物体的色彩在太阳光下和在日光灯下反映的颜色是不同的.这是因为光谱的分布(每种单色数量)在这些光源中是不同的.这下面的图片用于平常日照和日光灯管的比较.你可以看到,日光灯有较多的蓝色成分和少量的红色成分.在这种情况下,在日光灯下看到的物体比阳光下看到的更显得白.第第2章章:色度学基础色度学基础平均日照平均日照日光灯管日光灯管本讲稿第二页，共二十六页1.色温色温(2/3)色温（相对色温）色温（相对色温）

2、色温是用于表示光源类型的一种专业术语.色温的基础是一种理想的物体温度,这个物体被称为黑体,它能完全吸收各种波长的光.单位是K(开氏温标:0K=-273.15摄氏度).如果黑体被加热颜色将变为红=橙=黄=白=蓝白普通的日光灯据说恒星有和黑体相似的特性.所以可以说蓝星和比红星有更高的温度.星颜色表面温度心大星红色3500K太阳黄色6000K角宿星蓝色17500K例如日光灯和卤素灯等的光源颜色都能够用色温来表示.然而,日光灯的色温5000K与实际颜色没有关系.这是因为日光灯不是一个黑体.在一定范围内黑体的颜色可能有小小的不同,它被称为相对色温.第第2章章:色度学基础色度学基础晴天晴天多云的天多云的天

3、正午的阳光太阳升起后2个小时太阳升起一小时后蜡烛光 阳光 自然光普通的灯泡本讲稿第三页，共二十六页1.色温色温(3/3)标准光源标准光源标准光源是由CIE所定义(国际照明委员会).标准光源色温含义A2856K电灯泡(钨丝充气灯l)D656504K合成日光(含有紫外线的日光)辅助标准光源辅助标准光源光源色温D505003KD555503KD757504KC6774K第第2章章:色度学基础色度学基础D 65300 nm400 nm500 nm600 nm700 nm050100150200250300波长波长相对能量相对能量AC本讲稿第四页，共二十六页除了白色黑色和灰色，所有的颜色都有下面三种属性

4、.-色调-饱和度或色彩浓度-亮度值这些颜色有三种属性.色调:区分颜色的基础之一.像红色和蓝色.饱和度(色彩浓度):颜色的明亮度.高饱和度的红显得很红而低饱和度的红则显得发灰.亮度值(亮度):亮度.高亮度的色彩是发白的低亮度的色彩则比较暗.2.感官色度感官色度(1/4)颜色的三种属性颜色的三种属性明亮明亮暗淡暗淡绿绿蓝蓝黑色黑色白色白色颜色颜色色调色调饱和度饱和度亮度亮度第第2章章:色度学基础色度学基础本讲稿第六页，共二十六页2.感官色度感官色度(2/4)蒙赛尔色彩系统蒙赛尔色彩系统-1蒙赛尔色彩系统是表达色彩3种属性色调,饱和度和亮度的典型实例.这是美国艺术家蒙赛尔于1905年发明.蒙赛尔第一

5、次把颜色比喻成如下的一棵树.因此,蒙赛尔色彩体系也被称为蒙赛尔树.树干:非彩色的颜色(白 黑)枝杈的方向:色调(各种颜色)枝杈的位置:亮度(亮度)枝杈的长度:浓度(明亮)第第2章章:色度学基础色度学基础5P5B5G5R5Y值值色彩浓度色彩浓度色调色调本讲稿第七页，共二十六页蒙赛尔在色相环上设置了5种颜色:R(红),Y(黄),G(绿),B(蓝）和P(紫).另外,他添加YR(橙),YR(微黄色绿）,BG(蓝-绿),PB（篮紫)和PB(紫红色）分别作为各自颜色.他把这十种颜色每种分成10种层次,所以总共定义了100个色调.他定义了每种色调的的第五种颜色作为标种色调.例如,R(红)从1R到10R共 1

6、0 层次.中间的5R是标准红色.2.感官色度感官色度(3/4)蒙赛尔色彩体系蒙赛尔色彩体系2第第2章章:色度学基础色度学基础5P5R5YR5Y5GY5G5BG5B5PB5RP本讲稿第八页，共二十六页蒙赛尔做了混合颜色的实验.在颜色混合时,他在蒙赛尔罗盘上进行颜色混合的旋转.1.磁盘上涂有2种颜色(各一半)2.旋转盘片.3.如果是处在色相环位置上相对的2种颜色并且有相同的浓度水平,那么将会合成非彩色的颜色.当颜色定位于像这样的一对一,一个不规则的形状产生了:-在亮度较高的水平下黄色会有较高的浓度.-在亮度较低的水平下蓝色会有较高的浓度.蒙赛尔色彩系统仅给每个颜色分配一个号码,但表达一定量的色彩时

7、并不合适.(当比较时,蒙赛尔色彩体系是一个与A4和Letter纸一样的标准而已.(但是颜色能够用mm,cm等来表示么？)2.感官色度感官色度(4/4)蒙赛尔彩色体系蒙赛尔彩色体系-3第第2章章:色度学基础色度学基础5PB5Y本讲稿第九页，共二十六页3.RGB 色彩体系色彩体系(1/2)在在RGB单色中的色彩表示单色中的色彩表示下面的理论首先用于对定量颜色的表达的定义.所有的颜色都可以从这三种独立的颜色来生成.三种视觉细胞的反应决定了颜色.三种视觉细胞分别对RGB三色做出反应,并且大脑同时带来所有的信息.例如：单的的黄和单色的红和绿混合就像人的眼睛看出来的一样.研究进一步表明RGB单色光可以合成

8、波长在380nm到780nm的单色光第第2章章:色度学基础色度学基础每一种每一种RGB单色再生合成目标色单色再生合成目标色曝光一个曝光一个380到到780nm的对象的对象.本讲稿第十一页，共二十六页3.RGB 色彩体系色彩体系(2/2)RGB 色彩体系色彩体系RGB色彩体系用这种方法已经日臻完善.红:700.0nm 单色光绿 :546.1nm 单色光蓝:435.8nm 单色光通过合成以上的三种光,能表示所有的在380nm到780nm可见光.例如,600nm的单色光是与当红=0.3,绿=0.05和蓝=0.0所合成的光具有相同的颜色.右边的函数关系被称为RGB彩色适配函数，这个曲线反映了RGB的单

9、色光的合成,和眼睛里一定波长的单色光看起来一样.当然,RGB指数在那个时候的值称为三色光谱值.第第2章章:色度学基础色度学基础波长波长(nm)三色光谱值三色光谱值0.40.30.20.10-0.1-0.2300400500600700800r()g()b()本讲稿第十二页，共二十六页4.XYZ色彩体系色彩体系(1/4)RGB 色彩系统的问题色彩系统的问题RGB色彩系统最终已经完善，但是仍然存在一些问题-有一些负光谱三色值.-亮度的计算并不简单.非常明亮青色和绿色处在负三色光谱值区域。红色的数值被降低亮度达不到。然后,红色被加到目标光线用于降低亮度,便于匹配.红色加到目标中属于RGB系统中负的区

10、域.实际上含有负值的是不能够被合成的。亮度的计算是困难的因为：亮度的公式是=R+4.5907G+0.0601B(R/G/B:三色值)很难通过RGB的值来直观的判断颜色相似与不同.第第2章章:色度学基础色度学基础单色光单色光波长波长(nm)色度值色度值0.40.30.20.10-0.1-0.2300400500600700800r()g()b()这里这里本讲稿第十三页，共二十六页4.XYZ 色彩系统色彩系统(2/4)XYZ 色彩系统色彩系统然后,CIE重新制定了三原色：X Y Z.X=2.7690R+1.7517G+1.1301BY=1.0000R+4.5907G+0.0601BZ=0.0000

11、R+0.0565G+5.5928B 右边的图是画在横轴的上方的色彩匹配函数曲线.所有的负值都被去掉.仅仅保留正向的部分.这个函数曲线反映像眼中看出来的一定波长的单色光的虚拟光XYZ的合成.被称为XYZ色彩匹配函数曲线.Y的成分通过RGB色彩系统的亮度相同的公式来计算.所以从Y的组成你能知道当前的亮度.在相同的能量的环境中,对人来说最亮的颜色是550nm.第第2章章:色度学基础色度学基础波长波长(nm)色度值色度值0.40.30.20.10-0.1-0.2300400500600700800r()g()b()本讲稿第十四页，共二十六页4.XYZ 色彩系统色彩系统(3/4)xy 色度图色度图-1如

12、果把XYZ放入图表,XYZ的三种参数成为一个3维的空间.因为一个三维的空间在图表中的表达是不方便的.CIE决定减少参数的数量.接着，CIE建立了新的参数x,y和z.x=X/(X+Y+Z),y=Y/(X+Y+Z),z=Z/(X+Y+Z)x,y,z与每一个XYZ三色值保持一定的比例关系.这些公式能够建立xy的2维空间.然而,这个图表与下面的表示相同.1)X,Y,Z=(1,2,3)2)X,Y,Z=(10,20,30)相同比例的颜色是一样的.这幅图仅表示了色彩的色凋和浓度,除了亮度.这被称为xy色度图.第第2章章:色度学基础色度学基础本讲稿第十五页，共二十六页4.XYZ 色彩体系色彩体系(4/4)马蹄

13、形弯曲部分包括轮廓那部分是光谱中最亮的颜色.底部的直线区域是光谱中不存在的颜色称之为紫色分界线.当然,通过测量物体的颜色,这个物体在某一温度(热辐射/黑体辐射)照耀下,你能够在色度图表上绘出温度和颜色.这条曲线被称为黑体辐射彩色线.xy 色度图色度图-2第第2章章:色度学基础色度学基础绿绿黄黄橙橙红红紫紫青青蓝蓝白白本讲稿第十六页，共二十六页5.CIE L*u*v*和和 CIE L*a*b*(1/4)XYZ 色彩系统的问题色彩系统的问题这个XYZ色彩系统，在这种方法下建立依然有一些问题.-色差-色彩度有一些特征在色度图上正好是相似的，人眼在绿色区域感觉更多地不同，超过了绿色区域的本身.这些个椭

14、圆放置在人眼不能够辨别的区域中，他们被称为MacAdam椭圆.理想中的是每一个椭圆是一个个有相同大小的园。即使亮度变为双倍，人眼还是不能感受到双倍地光亮.在从暗处有一线光和从明处有二光线给与不同感觉.人眼感觉到了光.但不能认为在近处的XYZ空间的色彩就是相似的,在远处的色彩就是非常的不同.第第2章章:色度学基础色度学基础色彩度感觉色彩度感觉亮度亮度本讲稿第十八页，共二十六页5.CIE L*u*v*和和 CIE L*a*b*(2/4)统一的色彩空间统一的色彩空间匹配人类颜色敏感度色品图被称为统一色度图.而相应的函数曲线也反映了亮度的敏感度被称为亮度函数曲线。合并在3维空间中表示为统一色彩空间.C

15、IE在1964年发布了CIE1964U*V*W*色彩空间.然而，他们发现这里面的一些问题,所以在1976年再次发布了2个色彩空间。1)CIE1976L*u*v*色彩空间。2)CIE1976L*a*b*色彩空间。第第2章章:色度学基础色度学基础CIE L*u*v*统一色彩空间CIE L*a*b*统一色彩空间本讲稿第二十页，共二十六页5.CIE L*u*v*和和 CIE L*a*b*(3/4)CIE L*u*v*统一色彩空间统一色彩空间CIE L*a*b*统一色菜空间统一色菜空间CIEL*u*v*:MacAdam椭圆了所有的圈成一样的大小.已经有直接色彩混合添加并出现于如电视业这样的光处理业.CI

16、EL*a*b*:几乎完成了统一的色凋线和统一浓度线，能够在2个色彩中间以(E)计算距离.已经作用于当前的色彩管理。统一色彩空间：在统一色彩空间：在 Luv 和和 Lab之间的区别之间的区别.第第2章章:色度学基础色度学基础理想的理想的 MacAdams椭圆椭圆理想的统一色凋和浓度线理想的统一色凋和浓度线本讲稿第二十一页，共二十六页5.CIE L*u*v*和和 CIE L*a*b*(4/4)CIE L*a*b*统一色彩空间统一色彩空间L:亮度亮度a:绿绿-红轴红轴 b:黄黄-蓝轴蓝轴h 度度 :色调角度色调角度C:浓度浓度这个空间是由L:亮度，a:绿-红轴和b:黄-蓝轴组成.中间点是非彩色的.它

17、能够用数值：色凋(像红和蓝一样的颜色)和浓度(明亮度)来表示颜色，在CIEL*a*b*,色彩的不同能够被计算在2个色点的(E)之间的距离 E色差0.0-0.2一点0.2-1.0非常少1.0-3.0少3.0-6.0中等More than 6.0大第第2章章:色度学基础色度学基础本讲稿第二十二页，共二十六页6.补充补充各种亮度各种亮度 下面的表格大致总结了各种亮度.亮度单位定义备注光线束Beam(phi)流明(lm)Phi=Km*P()*V()d 亮度数量的基础照明强度(E)lx(勒克斯)=lm/m2E=d/dA 单位面积中光线束光强度:I cd(烛光)=lm/srI=d/d单位立体空间中光线束亮

18、度:Lcd/m2(每平米烛光)=lm/(sr*m2)L=dI/(dA*cos)(从观测方向)每单位区域中外观亮度光线强度的概念光线强度的概念亮度的概念亮度的概念(1)(亮度的定义亮度的定义)亮度的概念亮度的概念(2)(接触区域接触区域)第第2章章:色度学基础色度学基础本讲稿第二十三页，共二十六页6.补充补充(2/2)颜色的条件反射颜色的条件反射(Metamerism)Metamerism 是在一定的条件下看二个不同的颜色会是相同的颜色.进入人眼的光是380纳米到780纳米的光。当被1nm所顾及到，它总计是401光的数据.然而，对于人眼,不同光谱频率的光有时候看上去是相同的颜色.400 nm550 nm700 nm0%50%100%影像业被这个色比配条件所建立(metamerism).如果假设所有的反射比率在380nm和780nm可以被再现去看相同的颜色能设计出来，电视，相机，打印机和复印机将不存在.第第2章章:色度学基础色度学基础本讲稿第二十五页，共二十六页第第2章结束章结束Next Chapter本讲稿第二十六页，共二十六页