最新应用光学第六章色度学基础PPT课件.ppt

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1、进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记忆中的故那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着“怎么这么热怎么这么热”，于是三五成群，聚在大树，于是三五成群，聚在大树下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩

2、子们却在周下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到“强子，别跑了，快来我给你扇扇强子，别跑了，快来我给你扇扇”。孩。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，“你看热的，跑什么？你看热的，跑什么？”此时这把蒲扇，此时这把蒲扇，是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味道！蒲扇是中国传统工艺品，在是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味

3、道！蒲扇是中国传统工艺品，在我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，圆，轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过了我们的半个人

4、生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长也走过了我们的半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧道，袅长的时间隧道，袅应用光学第六章色度学基础u作业：作业：1.有两薄透镜有两薄透镜L1和和L2的口径分别为的口径分别为6cm和和4cm,在在L1和和L2距距L2为为2cm处处有一直径为有一直径为6cm的小孔光阑，物点位于的小孔光阑，物点位于L1前方前方12cm处，处，求孔径光阑、入射瞳孔、出瞳的位置及大小求孔径光阑、入射瞳孔、出瞳的位置及大小u2.(选作选作)两个薄透镜两个薄透镜L1、L2的孔径为的孔径为4.0cm，L1为凹透为凹透镜，镜，L2为凸透镜，它们的焦距

5、分别为为凸透镜，它们的焦距分别为8cm和和6cm，镜间，镜间距离为距离为3cm，光线平行于光轴入射。求系统的孔径光阑、，光线平行于光轴入射。求系统的孔径光阑、入瞳和出瞳及视场光阑入瞳和出瞳及视场光阑3.照相物镜照相物镜，对，对2m远处目标照远处目标照相，假定底片上像点弥散斑直径小于相，假定底片上像点弥散斑直径小于0.05mm仍可认为仍可认为成像清晰，问物空间能清晰成像的最远、最近距离各位成像清晰，问物空间能清晰成像的最远、最近距离各位多少？多少？格拉斯曼颜色混合定律格拉斯曼颜色混合定律H.Grassman于于1953年总结出年总结出色光色光混合的基本定律混合的基本定律人的视觉只能分辨颜色的三种

6、变化人的视觉只能分辨颜色的三种变化：明度、色调和：明度、色调和饱和度饱和度两种颜色混合，如果一种颜色成分连续变化，混合两种颜色混合，如果一种颜色成分连续变化，混合色的外貌也连续变化色的外貌也连续变化补色律：每一种颜色都有相应补色补色律：每一种颜色都有相应补色中间色律：两种非互补颜色混合，将产生两颜色的中间色律：两种非互补颜色混合，将产生两颜色的中间色，其色调决定于两颜色的比例中间色，其色调决定于两颜色的比例R+G=YR+B=M(Magent洋红、品红洋红、品红)G+B=C（Cyan青）青）R+G+B=Wu两种颜色以一定的比例相混合产生白色或灰色，则此两种颜色以一定的比例相混合产生白色或灰色，则

7、此两颜色为互补色两颜色为互补色u某一颜色与其补色以适当比例混合便某一颜色与其补色以适当比例混合便产生白色或灰色产生白色或灰色R+C=WG+M=WB+Y=W颜色颜色外貌外貌相同的光，不管它们的光谱组成是否一样，相同的光，不管它们的光谱组成是否一样，在颜色混合中等效在颜色混合中等效凡是视觉上相同的颜色是等效的凡是视觉上相同的颜色是等效的代替律：相似色混合，混合色仍相似代替律：相似色混合，混合色仍相似颜色颜色A=颜色颜色B颜色颜色C=颜色颜色D颜色颜色A+C=颜色颜色B+D在混色中，某种颜色用外貌相同的另外颜色代替，最后效果在混色中，某种颜色用外貌相同的另外颜色代替，最后效果不变不变混合色的总亮度等

8、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和亮度相加定律：假定参加混色各色光亮度分别为亮度相加定律：假定参加混色各色光亮度分别为L1、L2Ln,则混合色光的光亮度则混合色光的光亮度L为为L=L1+L2+Ln6.3颜色匹配颜色匹配一颜色匹配实验一颜色匹配实验把两个颜色调节到视觉上相同的方法叫颜色匹配把两个颜色调节到视觉上相同的方法叫颜色匹配色光混合匹配实验色光混合匹配实验利用颜色光相加实现利用颜色光相加实现调节红、绿、兰色光的强度，直到黑档屏两边的视场呈调节红、绿、兰色光的强度，直到黑档屏两边的视场呈现相同颜色，就完成了颜色匹配现相同颜色，就完成了颜色匹配u颜

9、色匹配不受背景颜色的影响，即颜色匹配遵颜色匹配不受背景颜色的影响，即颜色匹配遵守守颜色匹配恒常定律颜色匹配恒常定律。但应注意，眼受强光刺。但应注意，眼受强光刺激时，此定律也会失效。激时，此定律也会失效。u对于饱和度很高的颜色，例如某些光谱色，常对于饱和度很高的颜色，例如某些光谱色，常常不能用红、绿、蓝三种颜色直接混合得到。常不能用红、绿、蓝三种颜色直接混合得到。为了匹配，需把某种颜色转加到被匹配颜色一为了匹配，需把某种颜色转加到被匹配颜色一方，然后用另二种颜色混合与降低了饱和度的方，然后用另二种颜色混合与降低了饱和度的颜色进行匹配颜色进行匹配高饱和度颜色匹配高饱和度颜色匹配二二颜色匹配方程颜色

10、匹配方程u不能直接匹配，需把某种颜色加到被匹配颜色不能直接匹配，需把某种颜色加到被匹配颜色一方的情况一方的情况例如用红（例如用红（R）、绿（）、绿（G）、兰（）、兰（B）匹配光谱）匹配光谱黄色，需把兰色（黄色，需把兰色（B）加到黄色（）加到黄色（C）一边再进）一边再进行匹配行匹配(C)+B(B)=R(R)+G(G)(C)=R(R)+G(G)-B(B)结论结论u红、绿、兰三种颜色以不同的量值（有的可能红、绿、兰三种颜色以不同的量值（有的可能为负值）相混合，可以匹配任何颜色。为负值）相混合，可以匹配任何颜色。u红、绿、兰不是唯一的能匹配所有颜色的三种红、绿、兰不是唯一的能匹配所有颜色的三种颜色。三

11、种颜色，只要其中的每一种都不能用颜色。三种颜色，只要其中的每一种都不能用其它两种混合产生出来，就可以用它们匹配所其它两种混合产生出来，就可以用它们匹配所有的颜色。有的颜色。6-4色度学中的几个概念色度学中的几个概念一一、颜色刺激、颜色刺激颜色刺激：引起颜色知觉的可见辐射的辐通量颜色刺激：引起颜色知觉的可见辐射的辐通量u颜色刺激按波长的分布，称做颜色刺激函数，一般用颜色刺激按波长的分布，称做颜色刺激函数，一般用()表示。表示。u颜色刺激是纯物理量颜色刺激是纯物理量二二、三原色、三原色u能够匹配所有颜色的三种颜色，称做三原色。能够匹配所有颜色的三种颜色，称做三原色。u匹配实验表明，能够匹配所有颜色

12、的三种颜色不是唯匹配实验表明，能够匹配所有颜色的三种颜色不是唯一的一的u红：红：700nm，绿：，绿：546.1nm，兰：，兰：435.8nm三、三、三刺激值三刺激值u匹配某种颜色所需的三原色的量称做该颜色的匹配某种颜色所需的三原色的量称做该颜色的三刺激值。三刺激值。颜色方程中的颜色方程中的R、G、B 就是三刺激就是三刺激值值u三刺激值不是用物理单位，而是用色度学单位三刺激值不是用物理单位，而是用色度学单位来度量。来度量。u对于既定的三原色，每种颜色的三刺激值是唯对于既定的三原色，每种颜色的三刺激值是唯一的，因而，可以用三刺激值来表示颜色一的，因而，可以用三刺激值来表示颜色四四、光谱三刺激值或

13、颜色匹配函数、光谱三刺激值或颜色匹配函数u用红、绿、兰三种颜色可以匹配所有颜色，对于各种用红、绿、兰三种颜色可以匹配所有颜色，对于各种波长的光谱色也不例外。波长的光谱色也不例外。u匹配等能光谱色所需的三原色的量称做光谱三刺激值匹配等能光谱色所需的三原色的量称做光谱三刺激值。对于不同波长的光谱色，其三刺激值显然为波长对于不同波长的光谱色，其三刺激值显然为波长的函的函数，故数，故也称之为也称之为颜色匹配函数颜色匹配函数u等能光谱是指各波长辐射能量相等，只有在此条件下，等能光谱是指各波长辐射能量相等，只有在此条件下，所得到的光谱色三刺激值才是可比较和有意义的所得到的光谱色三刺激值才是可比较和有意义的

14、u颜色匹配函数是重要的色度量颜色匹配函数是重要的色度量，它是在颜色现像研究，它是在颜色现像研究中把物理刺激与生理响应结合起来的纽带中把物理刺激与生理响应结合起来的纽带五五、色品坐标及色品图、色品坐标及色品图三刺激值各自在三刺激值总量中所占的比例，叫做颜三刺激值各自在三刺激值总量中所占的比例，叫做颜色的色品色的色品 r+g+b=1用用r为横坐标、为横坐标、g为纵坐标，为纵坐标，由由r和和g所决定的平面上的所决定的平面上的点均和某种颜色相对应，点均和某种颜色相对应，这样一个能表示颜色的平面，这样一个能表示颜色的平面，称做称做色品图色品图色品图上表示颜色的各色品图上表示颜色的各个点称做色品点个点称做

15、色品点u三原色红（三原色红（R）、绿（）、绿（G）和兰（）和兰（B）的色品点。）的色品点。此三点连线，构成一个三角形，三角形里面部此三点连线，构成一个三角形，三角形里面部分是三原色以不同比例混合能产生的所有颜色分是三原色以不同比例混合能产生的所有颜色色品点的集合。这个三角形叫做色品点的集合。这个三角形叫做麦克斯韦颜色麦克斯韦颜色三角形三角形u光谱色的色品坐标光谱色的色品坐标u在色品图上，各在色品图上，各光谱色色品点形成一条马蹄形光谱色色品点形成一条马蹄形曲线，称之为光谱色品轨迹曲线，称之为光谱色品轨迹六、六、色度学中常用的光度学概念色度学中常用的光度学概念光谱透射率光谱透射率物体透过的光谱辐通

16、量物体透过的光谱辐通量与入射光谱辐通与入射光谱辐通量量之比之比光谱反射率因数光谱反射率因数在限定的方向上、在指定的立体角在限定的方向上、在指定的立体角范围内，所考虑物体反射的光谱辐通量范围内，所考虑物体反射的光谱辐通量与相同照明、与相同照明、相同方向、在相同立体角内由完全漫射反射体反射的相同方向、在相同立体角内由完全漫射反射体反射的光谱辐通量光谱辐通量之比之比u光谱反射率光谱反射率物体反射的光谱辐通量物体反射的光谱辐通量与入射光谱辐与入射光谱辐通量通量之比之比6.5颜色相加原理及光源色和物体色的三颜色相加原理及光源色和物体色的三刺激值刺激值一、颜色相加原理一、颜色相加原理假定有（假定有（C1）

17、和（）和（C2）两种颜色相混合，混合）两种颜色相混合，混合色的三刺激值与参加混色颜色的三刺激值之间色的三刺激值与参加混色颜色的三刺激值之间存在什么关系呢？存在什么关系呢？(C1)=R1(R)+G1(G)+B1(B)(C2)=R2(R)+G2(G)+B2(B)两种颜色混合后形成的混合色（两种颜色混合后形成的混合色（C）为）为(C)=(C1)+(C2)根据代替律，有根据代替律，有(C)=(C1)+(C2)=R1(R)+G1(G)+B1(B)+R2(R)+G2(G)+B2(B)=(R1+R2)(R)+(G1+G2)(G)+(B1+B2)(B)颜色（颜色（C）也可用三刺激值）也可用三刺激值R、G、B表

18、示为表示为(C)=R(R)+G(G)+B(B)得到得到R=R1+R2;G=G1+G2;B=B1+B2u表明，混合色的三刺激值为各组成色相应三刺表明，混合色的三刺激值为各组成色相应三刺激值之和。这就是颜色相加原理激值之和。这就是颜色相加原理二二光源色和物体色的三刺激值光源色和物体色的三刺激值6.6CIE标准色度学系统标准色度学系统u国际照明委员会国际照明委员会(CIE)规定的颜色测量原理、基本数规定的颜色测量原理、基本数据和计算方法，称做据和计算方法，称做CIE标准色度学系统。标准色度学系统。CIE标准色标准色度学的核心内容是用三刺激值及其派生参数来表示颜度学的核心内容是用三刺激值及其派生参数来

19、表示颜色色u任何一种颜色都可以用三原色的量，即三刺激值来表任何一种颜色都可以用三原色的量，即三刺激值来表示。选用不同的三原色，对同一颜色将有不同的三刺示。选用不同的三原色，对同一颜色将有不同的三刺激值。激值。CIE对三原色做了规定对三原色做了规定u光谱三刺激值或颜色匹配函数是用三刺激值表示颜色光谱三刺激值或颜色匹配函数是用三刺激值表示颜色的极为重要的数据。对于同一组三原色，正常颜色视的极为重要的数据。对于同一组三原色，正常颜色视觉不同人测得的光谱三刺激值数据很接近，但不完全觉不同人测得的光谱三刺激值数据很接近，但不完全相同。相同。CIE取多人测得的光谱三刺激值的平均数据做为取多人测得的光谱三刺

20、激值的平均数据做为标准数据，并称之为标准数据，并称之为标准色度观察者标准色度观察者uCIE对三刺激值和色品坐标的计算方法作了规对三刺激值和色品坐标的计算方法作了规定。定。u对于物体色，光源、照明和观察条件对颜色有对于物体色，光源、照明和观察条件对颜色有一定影响。为了统一测量条件，一定影响。为了统一测量条件，CIE对光源、对光源、照明条件和观察条件也做了规定照明条件和观察条件也做了规定一、一、CIE1931标准色度学系统标准色度学系统CIE1931标准色度学系统，是标准色度学系统，是1931年在年在CIE第八次会议上第八次会议上提出和推荐的。它包括提出和推荐的。它包括1931CIE-RGB和和1

21、931CIE-XYZ两个系统两个系统（一）（一）1931CIE-RGB系统系统该系统用波长分别为该系统用波长分别为710-7米（红）、米（红）、5.46110-7米米（绿）和（绿）和4.35810-7米（兰）的光谱色为三原色，并且米（兰）的光谱色为三原色，并且分别用（分别用（R）、（）、（G）、（）、（B）表示。系统规定，用上述）表示。系统规定，用上述三原色匹配等能白光（三原色匹配等能白光（E光源）三刺激值相等。光源）三刺激值相等。R、G、B的单位三刺激值的光亮度比为的单位三刺激值的光亮度比为1.000:4.5907:0.0601；辐亮度比为辐亮度比为72.0962:1.3791:1.000（

22、二）（二）1931 CIEXYZ系统系统u1931CIERGB系统可以用来标定颜色和进行色度计系统可以用来标定颜色和进行色度计算。但是该系统的光谱三刺激值存在负值，这既不便算。但是该系统的光谱三刺激值存在负值，这既不便于计算，也难以理解。因此于计算，也难以理解。因此CIE同时推荐了另一色度学同时推荐了另一色度学系统，即系统，即1931CIEXYZ系统。系统。u1931CIEXYZ系统选用系统选用(X)、(Y)、(Z)、为三原色。、为三原色。用此三原色匹配等能光谱色，三刺激值均为正值。该用此三原色匹配等能光谱色，三刺激值均为正值。该系统的系统的光谱三刺激值已经标准化，并定名为光谱三刺激值已经标准

23、化，并定名为“CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值标准色度观察者光谱三刺激值”，简称，简称“CIE1931标准标准色度观察者色度观察者”。u1931CIEXYZ系统，是在系统，是在1931 CIERGB系统基础系统基础上，经重新选定三原色和数据变换而确定的上，经重新选定三原色和数据变换而确定的光谱三刺激值光谱三刺激值光谱色品图光谱色品图色品坐标u颜色的主波长和补色波长颜色的主波长和补色波长u颜色纯度颜色纯度刺激纯度刺激纯度亮度纯度亮度纯度uCIE196410度视场度视场u孟塞尔颜色系统孟塞尔颜色系统世界上广泛采用的世界上广泛采用的孟塞尔颜色系统由三部分组成孟塞尔颜色系统由三部分组成明度值明度值彩度彩度色调色调结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！37