ie工業(yè)工程_cie1931xyz標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)教材

第七章CIE1931XYZ標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng) 第七章CIE1931XYZ標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng) 為什么要建立CIE1931XYZ標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng) 7 1CIE1931RGB系統(tǒng)向CIE1931XYZ系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換 所謂1931CIE XYZ系統(tǒng) 就是在RGB系統(tǒng)的基礎(chǔ)上 用數(shù)學(xué)方法 選用三個(gè)理想的原色來(lái)代替實(shí)際的三原色 從而將CIE RGB系統(tǒng)中的光譜三刺激值 和色度坐標(biāo)r g b均變?yōu)檎?7 1CIE1931RGB系統(tǒng)向CIE1931XYZ系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換 建立CIE1931XYZ系統(tǒng)主要是考慮到為了避免CIE1931RGB系統(tǒng)中光譜三刺激值和色度坐標(biāo)出現(xiàn)負(fù)值 就必須在 R G B 三原色的基礎(chǔ)上另外選擇三原色 由新的三原色所形成的三角形色度圖能夠包含整個(gè)光譜軌跡 光譜軌跡540nm 700nm在CIERGB色度圖上基本上是一段直線 規(guī)定 X 和 Z 的亮度為0 XZ線視為無(wú)亮度線 7 1CIE1931RGB系統(tǒng)向CIE1931XYZ系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換 CIE1931RGB系統(tǒng)中 R G B 三原色的相對(duì)亮度關(guān)系是1 0000 4 590 0 0601 某顏色C的亮度方程為 Yc r 4 5907g 0 0601b又 若此顏色在無(wú)亮度曲線上 則Yc 0即r 4 5907g 0 0601b 0 并且r g b 1 0 9399r 4 5306g 0 0601 0即為XZ無(wú)亮度線的方程 7 1CIE1931RGB系統(tǒng)向CIE1931XYZ系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換 三角形除零亮度線以外的另外兩邊 選取700nm和540nm兩點(diǎn)作為直線上的兩點(diǎn) 求得直線方程為 r 0 99g 1 0另取一條與光譜軌跡波長(zhǎng)503nm點(diǎn)相靠近的直線 這條直線的方程是1 45r 0 55g 1 0 7 1CIE1931RGB系統(tǒng)向CIE1931XYZ系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換 以上三條直線相交 就得到X Y Z三點(diǎn) 這三點(diǎn)在CIERGB色度圖中的坐標(biāo)是 X Y Z即為理想三原色 7 1CIE1931RGB系統(tǒng)向CIE1931XYZ系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換 真實(shí)三原色R 700 0nmG 546 1nmB 435 8nmCIE理想三原色rgbX 1 275 0 2780 003Y 1 7592 767 0 028Z 0 7430 1411 602參照光源 等能白Se 7 1CIE1931RGB系統(tǒng)向CIE1931XYZ系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換 CIE1931XYZ系統(tǒng)和CIE1931RGB系統(tǒng)的色度坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換關(guān)系為 7 1CIE1931RGB系統(tǒng)向CIE1931XYZ系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換 7 1CIE1931RGB系統(tǒng)向CIE1931XYZ系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換 1931CIE XYZ系統(tǒng)中 用于匹配光譜三刺激值的 X Y Z 的數(shù)量 稱為 CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值 也叫做 CIEl931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者顏色匹配函數(shù) 簡(jiǎn)稱 CIE標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者 或 顏色匹配函數(shù) 在物體色色度值的計(jì)算中代表人眼的顏色視覺(jué)特征參數(shù) 記為 規(guī)定函數(shù)與明視覺(jué)光譜光效率函V 一致 即 7 1CIE1931RGB系統(tǒng)向CIE1931XYZ系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換 7 1CIE1931RGB系統(tǒng)向CIE1931XYZ系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換 光譜色度坐標(biāo)已知 由下式即可求出光譜三刺激值 7 1CIE1931RGB系統(tǒng)向CIE1931XYZ系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換 CIE光譜三刺激值 7 2CIE1931XYZ色度圖與Yxy數(shù)字表色方法 7 2 1CIE1931XYZ色度圖 y 0的直線與亮度沒(méi)有關(guān)系 即無(wú)亮度線 光譜軌跡的短波端緊靠這條線 雖然補(bǔ)充短的光的刺激能夠引起視覺(jué)上的反應(yīng) 產(chǎn)生藍(lán)紫色的感覺(jué) 但是380 420nm這一段補(bǔ)充的輻通量在視覺(jué)上只能夠引起微弱的反應(yīng) 7 2CIE1931XYZ色度圖與Yxy數(shù)字表色方法 7 2 1CIE1931XYZ色度圖 顏色三角形中心E處是等能白光 又三原色各1 3產(chǎn)生 其色度坐標(biāo)為 x 0 33 y 0 33 z 0 33 C點(diǎn)的CIE標(biāo)準(zhǔn)光源C的色度坐標(biāo)點(diǎn) 7 2CIE1931XYZ色度圖與Yxy數(shù)字表色方法 7 2 1CIE1931XYZ色度圖 任何顏色在色度圖中都占有一個(gè)確定的位置 7 2CIE1931XYZ色度圖與Yxy數(shù)字表色方法 7 2 1CIE1931XYZ色度圖 靠近補(bǔ)充末端700 770nm的光譜波段范圍具有一個(gè)恒定的色度值 7 2CIE1931XYZ色度圖與Yxy數(shù)字表色方法 7 2 1CIE1931XYZ色度圖 光譜軌跡540 700nm這一段 在顏色三角形上的坐標(biāo)是x y 1 這是一條與XY便重合的直線 它表明 在這段光譜范圍內(nèi)的任何光譜色 都可以通過(guò)540nm和700nm這兩種色光以適當(dāng)?shù)谋壤旌隙?7 2CIE1931XYZ色度圖與Yxy數(shù)字表色方法 7 2 1CIE1931XYZ色度圖 光譜軌跡380nm 540nm這一段是曲線 在此范圍內(nèi)兩種顏色的色光混合 不能夠獲得兩者之間位于光譜軌跡上的顏色 而只能獲得光譜軌跡所包含的的面積只內(nèi)的混合色 7 2CIE1931XYZ色度圖與Yxy數(shù)字表色方法 7 2 1CIE1931XYZ色度圖 增加兩種顏色的色光的波長(zhǎng)間隔 直到這兩種色光相混合顯示出無(wú)色相的白光 則稱這兩種顏色為互補(bǔ)色 7 2CIE1931XYZ色度圖與Yxy數(shù)字表色方法 7 2 2CIE1931Yxy數(shù)字表色方法 色度圖中點(diǎn)的位置可以代表各種色彩的顏色特征 但是 前面曾經(jīng)討論過(guò) 色度坐標(biāo)只規(guī)定了顏色的色度 而未規(guī)定顏色的亮度 不能夠唯一地確定一個(gè)顏色 7 2CIE1931XYZ色度圖與Yxy數(shù)字表色方法 7 2 2CIE1931Yxy數(shù)字表色方法 所以若要唯一地確定某顏色 還必須指出其亮度特征 也即是Y的大小 我們知道光反射率 物體表面的亮度 入射光源的亮度 Y Y0所以亮度因數(shù)Y 100 7 2CIE1931XYZ色度圖與Yxy數(shù)字表色方法 7 2 2CIE1931Yxy數(shù)字表色方法 由物體三刺激值計(jì)算Yxy的公式為 由Yxy計(jì)算物體三刺激值 7 3CIE1964XYZ補(bǔ)充色度學(xué)系統(tǒng) 人眼觀察物體細(xì)節(jié)時(shí)的分辨力與觀察時(shí)視場(chǎng)的大小有關(guān) 與此相似 人眼對(duì)色彩的分辨力也受視場(chǎng)大小的影響 實(shí)驗(yàn)表明 人眼用小視場(chǎng) 4 觀察顏色時(shí)辨別差異的能力較低 當(dāng)觀察視場(chǎng)從2 增大至10 時(shí) 顏色匹配的精度和辨別色差的能力都有增高 但視場(chǎng)再進(jìn)一步增大時(shí) 則顏色匹配的精度提高就不大了 7 3CIE1964XYZ補(bǔ)充色度學(xué)系統(tǒng) 1931CIEXYZ系統(tǒng)是在2 視場(chǎng)下實(shí)驗(yàn)的結(jié)果 因此 只適用于 4 的視場(chǎng)范圍 由于這一原因 1964年CIE又補(bǔ)充規(guī)定了一種10 視場(chǎng)的表色系統(tǒng) 稱為 CIE1964補(bǔ)充色度學(xué)系統(tǒng) 這兩種系統(tǒng)中的三刺激值和色度坐標(biāo)的概念完全相似 只是數(shù)值不同 7 3CIE1964XYZ補(bǔ)充色度學(xué)系統(tǒng) 2 和10 視場(chǎng)的三刺激值曲線 7 3CIE1964XYZ補(bǔ)充色度學(xué)系統(tǒng) 2 視場(chǎng)與10 視場(chǎng)xy色度坐標(biāo)圖 7 3CIE1964XYZ補(bǔ)充色度學(xué)系統(tǒng) 為了區(qū)別起見(jiàn) 在10 視場(chǎng)下的這些物理量均加寫(xiě)下標(biāo) 10 可以表示為X10 Y10 Z10 x10 y10 z10 其色度坐標(biāo)的計(jì)算式可寫(xiě)成 且有 x10 y10 z10 1 7 4物體 印品 色三刺激值XYZ的計(jì)算 7 4 1光源的光譜相對(duì)能量分布 分光輻射度計(jì)原理圖 7 4物體 印品 色三刺激值XYZ的計(jì)算 7 4 1光源的光譜相對(duì)能量分布 光譜密度 在以波長(zhǎng) 為中心的微小波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射能與該波長(zhǎng)的寬度之比 光譜密度表示了單位波長(zhǎng)區(qū)間內(nèi)輻射能的大小 通常光源中不同波長(zhǎng)色光的輻射能是隨波長(zhǎng)的變化而變化的 因此 光譜密度是波長(zhǎng)的函數(shù) 光譜密度與波長(zhǎng)之間的函數(shù)關(guān)系稱為光譜分布 7 4物體 印品 色三刺激值XYZ的計(jì)算 7 4 1光源的光譜相對(duì)能量分布 在實(shí)用上更多的是以光譜密度的相對(duì)值與波長(zhǎng)之間的函數(shù)關(guān)系來(lái)描述光譜分布 稱為相對(duì)光譜能量 功率 分布 記為S 相對(duì)光譜能量分布可用任意值來(lái)表示 但通常是取波長(zhǎng) 560nm處的輻射能量為100 作為參考點(diǎn) 與之進(jìn)行比較而得出的 若以光譜波長(zhǎng) 為橫坐標(biāo) 相對(duì)光譜能量分布S 為縱坐標(biāo) 就可以繪制出光源相對(duì)光譜能量分布曲線 7 4物體 印品 色三刺激值XYZ的計(jì)算 7 4 1光源的光譜相對(duì)能量分布 光源的相對(duì)光譜能量分布 決定了光源的顏色特性 也就是說(shuō) 光源的顏色特性 取決于在發(fā)出的光線中 不同波長(zhǎng)上的相對(duì)能量比例 而與光譜密度的絕對(duì)值無(wú)關(guān) 絕對(duì)值的大小只反映光的強(qiáng)弱 不會(huì)引起光源顏色的變化 7 4物體 印品 色三刺激值XYZ的計(jì)算 7 4 1光源的光譜相對(duì)能量分布 7 4物體 印品 色三刺激值XYZ的計(jì)算 7 4 2物體 印品 色三刺激值XYZ的計(jì)算 1 確定光源及其相對(duì)光譜能量分布 物體表面的顏色受照射光源的能量分布的影響 因此 在測(cè)量物體表面顏色時(shí) 應(yīng)首先說(shuō)明所使用的光源 如 CIE標(biāo)準(zhǔn)光源A B C D D65等 7 4物體 印品 色三刺激值XYZ的計(jì)算 7 4 2物體 印品 色三刺激值XYZ的計(jì)算 1 反射物體色的三刺激值的計(jì)算 物體表面的顏色受照射光源的能量分布的影響 因此 在測(cè)量物體表面顏色時(shí) 應(yīng)首先說(shuō)明所使用的光源 如 CIE標(biāo)準(zhǔn)光源A B C D D65等 7 4物體 印品 色三刺激值XYZ的計(jì)算 7 4 2物體 印品 色三刺激值XYZ的計(jì)算 2 確定光源及其相對(duì)光譜能量分布 或 7 4物體 印品 色三刺激值XYZ的計(jì)算 7 4 2物體 印品 色三刺激值XYZ的計(jì)算 3 三色坐標(biāo)的計(jì)算方法 或 7 5顏色的客觀三屬性 主波長(zhǎng) DominantWavelength d 興奮純度 ExcitablePurity Pe 亮度因數(shù) LuminanceFactor Y 7 5 1主波長(zhǎng) 在x y色度圖中 將光源的色度點(diǎn)與樣品色的色度點(diǎn)用一直線相連 并從樣品色色度點(diǎn)向外延伸與光譜軌跡相交 這一點(diǎn)處的波長(zhǎng)就是樣品色的主波長(zhǎng) 注意 對(duì)于品紅色區(qū)顏色的主波長(zhǎng) 由于無(wú)品紅光譜色 所以 用其反向延長(zhǎng)線交點(diǎn)主波長(zhǎng)的負(fù)值表示 稱為補(bǔ)色主波長(zhǎng) 7 5顏色的客觀三屬性 7 5 2興奮純度 顏色的興奮純度是指該顏色接近同一主波長(zhǎng)的程度 在x y色度圖的樣品色主波長(zhǎng)線上 用光源色度點(diǎn)至樣品色度點(diǎn)的距離