(国际照明委员会)的缩写词。
1、1931 CIE-RGB 系统 三原色： R = 700nm G = 546.1nm B = 435.8nm 光谱三刺激值
色
度
学
CIE标准色度学系统

一、CIE 1931 标准色度学系统
r ( ) g ( ) b ( )
为实验直测数据，便于色 度学颜色的直接计算
色 度 学
参考教材 荆其诚 《色度学》 汤顺清 《色度学》
色
度
学
本课程主要内容
颜色视觉基本理论 CIE标准色度学系统 颜色的测量 色度学的应用

色
度
学
颜色视觉基本理论
一、颜色视觉现象
1. 视见函数
人眼的视觉特性和大脑视觉 区域的生理功能决定了客观光波 刺激人眼而引起的主观效果。不 同波长的光引起人眼的感受程度 是不同的，功率相同但波长不同 的单色光，人眼感受的明亮程度 不同，眼睛的灵敏度与波长的这 种依赖关系，称为视见函数V() 或称光谱光视效率。
色
度
学
颜色视觉基本理论

三、颜色匹配
1、颜色匹配实验
把两个颜色调整到视觉上相同或相等的方法叫做颜色匹配 实验表明，可以通过红、绿、蓝三色光不同比例的混合而匹配成任 一种颜色，因而，红绿蓝称作三原色
+
+
=
色
度
学
颜色视觉基本理论

三、颜色匹配
1、颜色匹配实验
色
度
学
颜色视觉基本理论

三、颜色匹配
1、颜色匹配实验

三、颜色匹配
3、颜色方程
根据格拉斯曼定律和颜色匹配试验，我们可以利用代数法则进行颜 色计算。实验表明，选择波长为700nm、546.1nm、435.8nm的 单色光作为颜色匹配的三原色光有如下的优点：
可以匹配出较多的颜色 546.1nm、435.8nm的单色光容易获得
通过实验得到一个结论：白光(W)可由上述红(R)、绿(G)、蓝(B) 三基色光相加而得，它们的光通量比例为 ： ΦR：ΦG：ΦB ＝ 1：4.5907：0.0601
1
视 0.8 见 0.6 度 函 0.4 数
0.2
0.4
0.5
0.6
0.7 m
色
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学
颜色视觉基本理论
一、颜色视觉现象
1. 视见函数
人眼在日间和夜间的视见 函数是不同的，如图表示了在光 亮条件下人眼的日间视觉与微光 条件下夜间视觉的视见函数，， 日间视觉的蜂值波峰在555nm 处，令此处V()=1。夜间视觉 曲线向短波方向移动，峰值在 507nm处。
人的颜色视觉只能分辨颜色的三种变化：明度、色调、饱和度 两个颜色混合时，如果一个颜色成分连续地变化，混合色的外貌 也连续地变化。
颜色外貌相同的光，不管它的光谱成分是否一样，在颜色混合中具 有相同的效果。
混合色的总亮度等于组成混合色个颜色的亮度之和
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颜色视觉基本理论

二、颜色的特性与描述
1、1931 CIE-RGB 系统 特点：
物理意义明确。光谱三刺激值的负值 出现表明用有限的色光光源不能表现 全部的色彩。
但色度图上很大一部分颜色的色 度坐标为负值，不宜直观理解
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颜色视觉基本理论

三、颜色匹配
3、颜色方程
因为光通量和辐射通量之间的关系为： Φ（）=683 V （） （）
对所选定的三原色光，它们的V （）分别为：
V （ 700.0nm）= 0.0041… V （ 546.1nm）= 0.9844… V （ 435.8nm）= 0.0177…

二、颜色的特性与描述
1、非彩色和彩色
非彩色
彩色
色
度
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颜色视觉基本理论

二、颜色的特性与描述
2、彩色的特性 色调
饱和度
明 度
色
度
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颜色视觉基本理论

二、颜色的特性与描述
3、颜色立体
明 度
饱和度 饱和度
饱和度
色调 色调
明 度
色
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颜色视觉基本理论

二、颜色的特性与描述
4、颜色混合定律 格拉斯曼定律
R k S ( ) r ( ) d G k S ( ) g ( ) d B k S ( )b ( )d
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CIE标准色度学系统

一、CIE 1931 标准色度学系统
CIE —— Commission International del'Eclairage
莱特和吉尔德分别利用不同的三原色进行匹配光谱色的试验，并绘 制出了光谱色的色度坐标（r，g），如下三个图分别是莱特试验的结果、 吉尔德试验的结果以及转换成标准三原色的结果：
红 绿 蓝 650nm 530nm 460nm
红 绿 蓝 630nm 542nm 460nm
红 绿 蓝 700nm 546.1nm 435.8nm
4、颜色混合定律 格拉斯曼定律的推论
补色律：每一个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。 中间色律：任何两个非互补色混合便产生中间色，其色调决定于两颜色的相 对数量，其饱和度决定于二者在色调顺序上的远近。 代替律：如果颜色A等于颜色B，颜色C等于颜色D，则： 颜色A+颜色C=颜色B+颜色D 亮度相加律：由几个颜色光组成的混合色光的亮度是各颜色光亮度之和
1
视 0.8 见 0.6 度 函 0.4 数
0.2
暗视觉
明视觉
0.4
0.5
0.6
0.7 m
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颜色视觉基本理论
一、颜色视觉现象 2. 视见函数的定义 把日间视觉的灵敏度峰值处的视见函数定义为1，即 V(555nm)=1
设在引起明亮相同感觉的条件下，某单色光的辐射通量为 ，而 555nm 的光通量为m，视见函数可以表示成如下公式:
色
度
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颜色视觉基本理论

三、颜色匹配
3、颜色方程
如果利用三原色光匹配成光谱色光，颜色匹配方程为：
[C ] r ()[ R] g ()[G] b ()[ B]
方程中 r ( )
g ( ) b ( )
被称作光谱三刺激值。
光谱三刺激值是常量，可以通过颜色匹配试验获得。 它们在颜色测量中有着非常重要的意义。
混合色[C]的颜色匹配方程应该是：
[C]=( R1+R2) [R] + (G1+G2)[G] + (B1+B2)[B]
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颜色视觉基本理论

四、颜色相加原理
因而，混合色的色度坐标为：
r g
R1 R2 R R G B R1 R2 G1 G2 B1 B2 G1 G2 G R G B R1 R2 G1 G2 B1 B2
红 橙黄 绿 青 蓝 紫
2．颜色视觉理论
色
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颜色视觉基本理论

三、颜色匹配
2．颜色视觉理论 现代神经生理 学发现，在人眼 的视网膜中存在 三种不同颜色的 感受器。他们是 三种感色的锥体 细胞，每种细胞 具有不同的光谱 吸收特性。
相 对 感 光 效 应 （ ） 波长(nm)
%
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颜色视觉基本理论
m V ( )
色
度
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颜色视觉基本理论
一、颜色视觉现象 3. 常见光源与视见函数
色
度
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颜色视觉基本理论
一、颜色视觉现象
4. 颜色的辨认
恒 定 颜 色 线
色
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颜色视觉基本理论

一、颜色视觉现象
ｄ
5．人眼的黑白和彩色分辨能力
人眼分辫景物细节的能力有一极限值， 如与人眼相隔一定距离L的两个点距离为 d．当d小到一定程度，人眼就分辨不出两 个点的存在而感到是一个模糊的点，这时 被观察的两个点与眼睛的张角称为人眼的 分辨力，如以分为单位，则： = 36060 d / 2L
R R ( ) S ( ) r ( )
G G ( ) S ( ) g ( ) B B( ) S ( )b ( )
上式也可以写成如下两种形式：
G k S ( ) g ( ) B k S ( )b ( ) R k S ( )r ( )
色
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颜色视觉基本理论

三、颜色匹配
3、颜色方程 色度坐标
在色度学中，对于某以颜色，引入色度坐标的概念，它所反映的是 这一颜色中三原色的相对比例，设某一颜色[C]可以表示成如下形式： [C ]= R[R] + G[G] + B[B] 令m=R+G+C，且：r=R/m，g=G/m，b=B/m，则颜色 [C’ ]= r[R] + g[G] + b[B] 和[C ]所表示的颜色是一致的。r，g，b称作色度坐标。r、g、 b中只有两个是独立变量： b=1-r-g。
[C ] S (){r ()[R] g ()[G] b ()[B]}
显然，这一颜色的三原色数量为：
R( ) S ( )r ( ),
G() S () g (),
B() S ()b ()
色
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颜色视觉基本理论

四、颜色相加原理
光源S()的颜色是由所有光谱色混合而成的，所以光源颜色 的三原色数量应该是：
正常视力的人在中等照度与中等对比 度情况下观察静止图象时分辨力约为1′左 右。即约为0.00029弧度。