– design parameters : light source , integrator , polarization etendue , LV – evaluate parameter : uniformity , spot size , color – research range : brightness , gray scale , color
6500 •
•8500
2018/7/9
EVEREST 唐逸中
CIE 1931 (X,Y,Z)色彩系統
(X, Y, Z) - System
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CIE 1964年標準色彩系統
(R, G, B) - System
444.4nm
526.3nm
lB
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lG
645.2nm
lR
CIE 1964 (X,Y,Z)色彩系統
R E(l) r (l) dl G E(l) g(l) dl B E(l) b(l) dl
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色彩刺激函數
物體穿透或反射函數
E(l) S(l) [R (l) or T(l)]
光源光譜函數
色度座標計算
S( l )
R(l)
z(l) x(l) y(l)
X=14.27 Y=14.31 Z=51.52
• 等能白光 (Equal energy , CCT = 5800 K)
– 用等量的(R0) 、(G0) 、(B0)匹配成的白光 – 三原色單位波長均其單一的輻射能量 (SE) = 1.0(R0) + 1.0(G0) + 1.0(B0)
• 等能白光由三原色輻射亮度(Radiance : Y)依下比例混和 (R0) : (G0) : (B0) = 72.0962 : 1.3791 : 1.0
Wright: 1928-1929, 10 人. 650, 350, 460nm. 在光譜波長 400-700 nm 之間每隔 5 nm做對色實驗. 視角 2°.
• • •
• 每人所得光譜三刺激值之平均得到 r, g, b.
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CIE 1931年RGB系統
(R, G, B) - System
E(l) S( l)
E(l) S( l) R (l) E(l) S( l) T(l)
青
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色彩的混合
• 色光三原色：R、G 、 B (光源色) • 色料三原色：C、M 、Y (物體色)
G 加色混合 C 減色混合
Y
B
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R
M
眼睛
鼻側 耳側
1. cornea 角膜 2. aqueous humor 眼水房水 3. crystalline lens 水晶體 4. vitreous body 玻璃體 5. retina 網膜 6. choroid 胍絡膜 7. sclera 鞏膜 8. optic nerve 視覺神經 9. fovea 中央凹 1 cones 25,000個 10. papilla 盲點 11. ora serrate 網膜前緣 12. ciliary muscle 睫狀肌 13. zonule fibers 帶狀纖維 14. iris 瞳孔 15. ocular conjunctiva 結膜
顯示器色彩分析
(一)色彩學原理
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色彩光學(Chromatic Optics)
• 色彩光學：結合色彩量測與光度學的科學 • 色彩工學(Colorimetry)：
– – – – – – CIE 標準色度學 分光光譜學(Spectrophotometry) 濃度學(Densitometry) 彩色複製學 (Color reproduction) 色彩印刷學 (Color printing) 色彩管理系統(CMS system)
(X, Y, Z) - System
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Grassman 配色定律
• 對稱定律 (Symmetry law) • 比例定律 (Proportionality law) • 色彩加成 (Color addition)
C1 C2 C1 C2 C1 C1 C1 C2 C1 C2
• Brightness：lamp , integrator , reflector ,cooling system • Color：dichroic , color wheel and sequential • Gray scale：LCD , DMD , GLV , TMA
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色彩產生三要素
• Hering(1802), Opponent-colors theory – 白-黑,黃-藍,紅-綠 三對對立色對 – 可解釋 色盲 與 補色殘像 的現象 – 但無法滿意說明 三原色能產生一切光譜色彩的現象
• Mü ller(1930) and Judd(1949), Zone theory – 結合前兩種模型，成為目前最常用的人眼感色模型
C1 C2 C2 C3 C1 C3
C1 1 C1 2 C2 3 C3
色彩方程式
C R(R 0 ) G(G0 ) B(B0 )
C：代表匹配的色刺激
R0、 G0、B0 ：用來匹配色刺激的三原色光 R、 G、B：C色刺激的三刺激值 若以積分來表示
X k E(l) x (l) dl Y k E(l) y(l) dl Z k E(l) z(l) dl
光源色時
X , Y , Z：CIE1931三刺激值
x(l) , y(l) , z(l)：CIE1931光譜三刺激值
k ：為歸一化係數(normalizing factor)
物體色時
(1) 光源
(3) 觀察者
(2) 物體
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牛頓白光實驗
(2) 白光可分成單色光，也可合成白光 (1) 稜鏡實驗：白光由單色光合成
(3) 單色光無法再行分光
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電磁波光譜
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物體色
色光的吸收與反射
R G B
白
R G B
洋紅
R G B
灰
R G B
黃
R G B
黑
R G B
• Image optics
– design parameters : TT , M , aberration , f-number – evaluate parameter : MTF , relative illumination – research range：lens design
• Non-image optics
R0、G0 、 B0
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三刺激值 ( Tristimulus value)
CIE 1931(R、G、B)色度圖
光譜的三刺激值，可轉換成色度座標，而繪製成色度圖
r r rgb g g rgb b b rgb
Normalization : r + g + b = 1
2018/7/9
435.8nm
546.1nm
700.0nm
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lB
lG
lR
CIE 三原色及單位的決定
• 為何選取三原色
– R0 = 700nm , G0 = 546.1nm , B0 = 435.8nm – 700nm是可見光譜紅色末端，波長稍微改變色相變化非常小 – 546.1nm和435.8nm是較明顯的汞光波長
配色函數 (Color matching function)
單位能量的波長 l ，刺激人眼的色感覺。需要用 r( l ) 的(R 0 )
加上 g( l ) 的 (G 0 )再加上 b( l ) 的 (B0 ) 所混合匹配而成的
) b( l ) 光譜三刺激值 ( Spectrum tristimulus value) r( l 、 ) g( l 、
2018/7/9
Y 值與明度 L 的關係
從等能白光的觀念得知(如前)
LR : LG : LB = 1 : 4.5907 : 0.0601
亮度可表示
L 1.0000R 4.5907G 0.0601B Y 1.0000R 4.5907G 0.0601B
如上頁
Y1 L1 Y2 L 2
CIE 1931 (X,Y,Z)色彩系統
• (R, G, B) 表色系統中某些值為負值，造成計算的不便
• (X, Y, Z) 均正值
• Y 值正好代表光的通量(明度) • (X, Y, Z) 和 (R, G, B)表色系統的轉換公式
X = 2.7689R + 1.7517G + 1.1302B Y = 1.0000R + 4.5907G + 0.0601B Z = 0.0000R + 0.0565G + 5.5943B

C2 C1
C2 C1
• 色彩減除 (Color subtraction)
• 轉移定律 (Transitive law) • 色彩匹配 (Color match)
2018/7/9
C2 C2 C1 C2 C1 C2
2018/7/9
人眼睛對顏色的感覺
• 人眼在視網膜上有桿 狀和錐狀兩種細胞 • 桿狀細胞(Rods)
– 無法分辨色彩 – 暗視覺, 10-3 cd/m2 – 位於視網膜邊緣
• 錐狀細胞(Cones)
– 能分辨色彩 – 明視覺, 數個cd/m2 – 集中位於中央凹
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人眼睛對顏色的感覺
2018/7/9
CIE標準色度系統