光电检测技术-范志刚-第3章 色度和光度测试技术.ppt

光电测试技术  哈尔滨工业大学 概 述 色度学是研究人的颜色视觉规律、颜色测量理论与技术的学科。颜色感觉与听觉、嗅觉、味觉等一样都是外界刺激使人的感觉器官产生的感觉。 色度学是研究颜色度量和评价方法的学科，是以光学、视觉生理、视觉心理、心理物理等学科为基础的综合性科学。 现代色度学，是一门实验性非常强的学科。 §2-1 色度学的基本概念和实验定律 §2-1 色度学的基本概念和实验定律 1．格拉斯曼(H.Grassman)颜色混合定律 格拉斯曼在总结以往颜色混合实验现象的基础上，于1854年归纳总结出几条实验规律，它是建立现代色度学的基础。 1．1 颜色的属性 明度是指人眼对物体的明暗感觉。 色调是指彩色彼此相互区分的特性。可见光谱中不同波长的辐射在视觉上表现为各种色调，如红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等。 彩度表示物体颜色的浓淡程度或颜色的纯洁性，又称饱和度。物体色的彩度决定于物体表面反射光谱辐射的选择性程度。 §2-1 色度学的基本概念和实验定律 1．格拉斯曼(H.Grassman)颜色混合定律 1.2 补色律和中间色律 在由两个成分组成的混合色中，如果一个成分连续变化，混合色的外貌也连续地变化。由此导出两个定律：补色律和中间色律。 补色律 每种颜色都有一个相应的补色；某一颜色与其补色以适当比例混合，便产生白色或灰色；以其它比例混合，便产生近似比重大的颜色成分的中间色。 中间色律 任何两个非补色混合，便产生中间色，其色调决定于两个颜色的相对数量，其彩度主要决定于两者在色调顺序上的远近。 §2-1 色度学的基本概念和实验定律 1．格拉斯曼(H.Grassman)颜色混合定律 1.3 代替律 代替律 相似色（即外貌相同的颜色）混合后仍相似。 如果颜色A=颜色B，颜色C＝颜色D，那么 颜色A＋颜色C = 颜色B+颜色D 根据代替律，可以利用颜色混合的方法来产生或代替所需要的各种颜色。它是一条非常重要的定律。 1.4 亮度相加律 亮度相加律 混合色的总亮度等于组成混合色的各颜色光亮度的总和。 §2-1 色度学的基本概念和实验定律 2．色度学中的基本概念 2．1 三原色 把两个颜色调节到视觉上相同或相等的方法叫颜色匹配。 在颜色匹配实验中，为匹配得到某一种颜色，一般需要三种颜色就可以达到匹配目的。通常称在颜色匹配实验中选取的三种颜色为三原色。 三原色可以任意选定； 但是三原色中任何一种原色不能由另外两种原色相加混合得到； 最常用的是红、绿、蓝三原色。 由三原色混合而成的新的颜色只表示了被匹配颜色的外貌，而不能表示它的光谱组成。例如，由红、绿、蓝三色光混合而成的白光与连续光谱的白光在视觉上一样，但是它们的光谱组成成分却不一样，这种情况称之为同色异谱。 §2-1 色度学的基本概念和实验定律 2．色度学中的基本概念 2.2 三刺激值 色度学中是用三原色来表示颜色的。匹配某种颜色所需的三原色的量，称为颜色的三刺激值。 三刺激值不是用物理单位来量度的，而是用色度学的单位来量度。具体规定为：在380～780nm的可见光波长范围内，各种波长的辐射能量均相等时，称为等能光谱色。由其构成的白光称等能白光，简称E光源。等能白光的三刺激值是相等的，且均定为一个单位。 §2-1 色度学的基本概念和实验定律 2．色度学中的基本概念 2.3 光谱三刺激值或颜色匹配函数 用三刺激值可以表示各种颜色，对于各种波长的光谱色也不例外。匹配等能光谱色所需三原色的量叫作光谱三刺激值，也叫作颜色的匹配函数。 对于不同波长的光谱色，其三刺激值显然是波长的函数。用红、绿、蓝作为三原色时， 光谱三刺激值或颜色匹配函数用 来表示。 由于任何颜色的光都可以看成是由不同单色光混合而成，所以光谱三刺激值是颜色色度计算的基础。 §2-1 色度学的基本概念和实验定律 2．色度学中的基本概念 2.4 色品坐标 三原色确定后，一种颜色的三刺激值是唯一的，因此，可以用三刺激值表示颜色。 但是，由于准确测量三刺激值存在着技术上的困难，而且用三刺激值表示颜色很不直观，因而一般不直接用其表示颜色，而是用其在三刺激值总和中所占的比例来表示颜色。这三个比例值叫作色品坐标。假定某颜色的三刺激值分别为R、G、B，色品坐标为r、g、b，则有 显然因此，有 §2-1 色度学的基本概念和实验定律 2．色度学中的基本概念 2.5 光源色和物体色的三刺激值 颜色刺激函数表示某颜色刺激与波长的关系函数，以表示。 无论光源色或物体色可看成是波长范围在380~780nm内的各光谱色以不同的比例混合的产物。 对于波长为λ的光谱色，其三刺激值R、G和B应分别和其光谱三刺激值