基本色度学及相关知识

第二章 基本色度学及相关知识

第一节 CIE标准色度学系统 色刺激(Colour stimulus) 引起颜色知觉的光 。 表色系(Colour specification system) 由于颜色刺激而产生的颜色知觉体系 。 混色系基于心理物理色而建立起来的表色 系，如1931CIE—XYZ系统。 显色系将颜色按照感知色的特征在颜色空 间进行有序排列所构成的系统，如孟塞尔 颜色系统 。

混色系与显色系之间的关系混色系 显色系

颜色的辨别 辨别的基准辨别的依据 表色原理

心理物理色

知觉色

心理物理学概念 心理概念以色感觉建立的 以知感觉建立的 表色系 表色系 光的混合 标准物体色(如 色卡) 色光(包括物体 物体表面色 反射光)CIE光谱三刺激值 色调、明度、饱和度

表色对象表色方法

一、光源

标准照明体 “照明体”:指特定的光谱能量分布，这一光谱能量分布不一定由一个光源直接提供， 也不一定能用特定光源来实现。

“光源”:指真实存在的物理辐射体。 CIE推荐使用过的标准照明体：标准照明体 A、B、C和D 。

标准照明体A 标准照明体A是相当于黑体加温到 2855.6K时所辐射出 的光，它的色度坐 标落在了CIE 1931 色度图的普朗克轨 迹上。 相对光谱功率分布 曲线

标准照明体B 标准照明体B代表相关色温约为4874K的直射 阳光，它的色度坐标紧 靠普朗克轨迹。 相对光谱功率分布曲线

标准照明体C 标准照明体C代表相关色温大约为6774K的 平均日光，其光色近似 阴天天空的日光，色度 坐标位于普朗克轨迹的 下方。 相对光谱功率分布曲线

标准照明体D 标准照明体D代表了各种时相日光的相对光谱功率分布，亦称为典型日光或重组日光。 它是由一条位于普朗克轨迹上方的一条典型 日光色度轨迹。 标准照明体D与实际日光具有比较相近的相 对光射功率分布，并且比标准照明体B、C更 符合实际日光的色度坐标，因此CIE优先推 荐了标准照明体D65(相当于相关色温大约为 6504K的日光 ) 。

在不能应用D65时，尽量采用标准照明体 D50(相关色温5000K)、D55 (相关色温5500K) 和D75 (相关色温: 7500K) D50、D55和D75的相对光谱功率分布曲线

F照明体类型标准 F1

照明体

色度坐标x 0.3131 y 0.3371

宽带

三窄带

F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12

0.3721 0.4091 0.4402 0.3138 0.3779 0.3129 0.3458 0.3741 0.3458 0.3805 0.4370

0.3751 0.3941 0.4031 0.3452 0.3882 0.3292 0.3586 0.3727 0.3588 0.3769 0.4042

相关色温 K 6430 4230 3450 2940 6350 4150 6500 5000 4150 5000 4000 3000

二、 标准色度观察者红绿 蓝

观测角 限制屏

黑色隔板

2º

EYE

白背景

测试滤色片

试验光

三、 物体的光学性质(一)吸收物体

受到光的照射后，能够吸收全部或部 分波长范围光的能量，并将吸收的光能转 化为热能，其余波长的光被反射或透射出 去，作用于人眼后产生颜色的感觉。它们 所表现的颜色，就是被吸收光的补色。

(二)反射 镜面反射 发生于平而光滑的表面，当光以某种角度照射在 这种平面上，则以相同角度 (与样品表面法线的 夹角) 反射出一部分光，而且与入射光的波长无 关。镜面反射光的多少决定了物体的光泽度。 漫反射 一般发生在不平且粗糙的表面上，入射光以很 多不同的角度被反射出来。漫反射也可由光滑表 面下面的散射引起。大部分半透明体及不透明体 的平滑表面，同时具有镜面反射和来自表面下散 射引起的漫反射。

(三)透射 透射是指入射光照射在物体上后穿过物体的现象。(1)没有吸收和散射，全部透过，无色透明体； (2)没有吸收，部分光被散射，部分被透过，白色半透明体； (3)全部被反(散)射，没有吸收透过，白色不透明体； (4)全部吸收，无反(散)射，无透过，黑色不透明体； (5)透过、吸收和散射作用都存在，有色的半透明体； (6)部分吸收，部分透过，没有散射，透明有色体； (7)部分吸收，部分反(散)射，无透过，有色不透明体。

蓝色和红色染料染样品的反射率曲线100 80反射率 (%)

A B C D 460 520 580 640 700

60 40 20 0 400

波 长 (nm)A—艳蓝色染料1%(owf) B—艳蓝染料2%(owf) C— 深蓝色染料 D—红色染料

第二节 颜色的测量和计算用物体的光谱反射率因数(spectral reflectance factor)来表示它对光源的吸收和反射特性 。 光谱反射率因数(spectral reflectance factor)的定 义： 在给定的立体角、限定的方向上，待测物体反射的 辐通量与在相同照明、相同方向上完全反射漫射体 反射的辐通量之比。

二、光谱光度仪的结构特点

(12) 电子 计算机

光电二极管

(1)—样品测量孔 (2)—漫反射积分球 (3)—脉冲氙灯 (4)—D65滤光片 (5)—UV滤光装置 (6)—样品测量光束 (7)—样品测量接收器 (8)—参比测量光束 (9)—参比光束接收器 (10)—镜面反射阱 (11)—透射样品放置槽 (12)—电子计算机

(一)仪器内测量用光源钨丝灯 脉冲氙灯

最佳的仪器内照明光源应为高强度脉冲氙灯，而且 通过滤光片模拟D65标准照明体的光谱功率分布 。 (二)照明和测量条件 1971年CIE正式推荐了几种测色标准照明和观察条件， 统一了颜色测量和评价方式、减少照明和观察条件对 光谱反射函数实测结果的精确度的影响、提高测量精 度。

45°/垂直(45/0) 样品被一束或多束光 照明，照明光束的轴 线与样品表面的法线 成45±5°,观察

方 向与样品的法线之间 的角度不超过10°, 照明光束的任一光线 和照明光轴之间的夹 角不超过8°,观察 光束在观察中也应该 遵守同样的限制 。