第四章 光源及其颜色特性
黑体辐射

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黑体辐射特性
随着温度上升，黑体的光谱能量分布曲线不同，但绿光 几乎不变 在色度系统中，黑体不同温度具有不同的色度坐标
第四章 光源及其颜色特性
光源的色温

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色温
色温是描述光源发出光的颜色的指标，当某一种光源的 相对光谱能量分布曲线与黑体某一温度的相对光谱能量 分布曲线一致时，该光源的光色可以用这一温度值来表 示，称为色温。 色温用绝对温度“K”表示（ T(K)=t(℃)+273 ）
E d ds s
当受到均匀照度时, E d Id I
dsCos r2 d I dsCos ICos E ds r 2 ds r2

点光源照射一面积时，表面的光照度 与点光源发光强度成正比 与光源到被照体距离平方成反比 与光源线和被照体法线所成角的余弦值成正比。

相关色温
当某一光源的色度与某一温度下的黑体的色度最接近， 可以用这个温度来表示光源的光色，称为相关色温。
第四章 光源及其颜色特性
光源的色温

Hale Waihona Puke 印刷 色彩学色温表征了光源的光谱特性，与光源温度无关，只与光源 的光谱成分有关。 色温低的光源，蓝光成分少，红光成分多；色温高的光源， 蓝光成分多，红光成分少。 相对光谱能量分布曲线是用系列数据或曲线图的形式来表 示光源的光色，而色温却是用单一性的量值来表示一种光 源的光色。
第四章 光源及其颜色特性
标准照明体D的确定和模拟

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现在正在研制3种模拟D65的人工光源： 带滤光器的高压氙弧灯，能最好模拟D65的人工光源； 带滤光器的白炽灯，在紫外区的模拟不理想； 荧光灯，相对光谱功率分布与D65的分布相差较大。
第四章 光源及其颜色特性
光源的显色性
第四章 光源及其颜色特性
黑体辐射

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黑体
如果一个物体能够在任何温度下全部吸收任何波长的辐 射，那么这个物体称为绝对黑体。
黑体在某一温度下，有最大的辐射、吸收能力。 天然的、理想的绝对黑体是不存在的。

第四章 光源及其颜色特性
黑体辐射

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黑体辐射的发射本领只与温度有关。

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光源的显色性的定量评价方法
选定标准参考光源：被测光源的色温最好与标准光源一 致，否则无比较意义。低色温光源（色温<5000K)用普 朗克辐射体作参考光源；高色温光源（色温>5000K） 用标准照明体D作为参考光源。 选定试验色样：国内选定包括肤色在内的15个色样 计算在评价光源下试验色样的色度值，与标准参考光源 下的色度值比较，计算色差，确定显色指数 评价光源显色性：显色指数在75-100间为优质显色光源， 50-75为中等，50以下为差。
显示器的色温

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显示器色温反映屏幕上白色区域的色彩平衡（白 平衡），色温低屏幕色偏黄，色温高则偏蓝 LCD显示器的色温为6500K CRT显示器色温


9300K（老显示器） 7500K 6500K（新型显示器、Mac机显示器） 5000K
印前使用的显示器要求色温为6500K或5000K

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显色性的含义
光源的显色性是指与参考标准光源相比较，光源显现物 体颜色的特性。

光源的显色性是由光源的光谱能量分布所决定的。
连续光谱的光源，如日光、白炽灯光具有较好的显色性； 线状、带状的非连续光谱，或既有连续又有线状的混合 光谱的光源显色性不好，颜色失真情况严重。
第四章 光源及其颜色特性
第四章 光源及其颜色特性
光度学有关物理量

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立体角
一个任意形状的封闭锥面所包含的空间 单位立体角：以锥顶为球心，r为半径做一球，锥面在 球面上截出的面积为r2,则该立体角为一个立体角或球面 度（sr）。记为 dΩ=ds/r2, 整个球的立体角为4πr2/r2=4π
第四章 光源及其颜色特性
光度学有关物理量

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发光强度（I）
点光源在某一方向上单位立体角dω内发出的光能量 单位cd（坎德拉） 发光强度为1cd的点光源在单位立体角内发出的光通量 为1lm
I d d ds r2
又 d I
d 2 r ds
当点光源为各向同性时 I ,
第四章 光源及其颜色特性
第四章 光源及其颜色特性
光源相对光谱能量分布曲线

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光源相对光谱能量分布，记为S(λ) 每种光源都有自己的相对光谱能量分布曲线，知 道了光源的相对光谱能量分布，就知道了光源的 颜色特征 光源的颜色特性取决于发出的光线不同波长相对 能量比例，与光谱密度决对值无关，绝对值的大 小只反映光的强弱，不会引起光源颜色的变化
第四章 光源及其颜色特性
光源相对光谱能量分布曲线

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相对光谱能量分布曲线的类型
连续光谱：太阳光、白炽灯 线光谱：激光 混合光谱：荧光灯
第四章 光源及其颜色特性
白光的定义

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理论上，等量R+G+B=W，即白光的各波长色光 的辐射能量应该一致 但实际中，没有一种光源的能量分布是完全一致 的，也没有一种完全的白光。 1931年国际照明委员会（CIE）建议，以等能量 光谱作为白光的定义。 等能量的白光的意义是以辐射能作纵坐标，光谱 波长为横坐标，则它的光谱能量分布曲线是一条 平行于横轴的直线， 即S(λ)=C（常数）
第四章 光源及其颜色特性
CIE标准照明体

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CIE规定了四种标准照明体的色温标准
标准照明体A：代表完全辐射体在2856K发出的光，钨 丝灯光，其光色偏黄 标准照明体B：代表相关色温约为4874K的直射阳光， 表示中午平均直射阳光 标准照明体C：代表相关色温大约为6774K的平均日光 标准照明体D：代表标准照明体D65以外的其它日光
镝灯
碘钨灯 白炽灯
33%以下
47% 50%
33%以下
34% 34%
34%以上
19% 16%
5500-6000K
3000-3400K 2900K
第四章 光源及其颜色特性
彩色摄影对色温的要求

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彩色胶片分日光型片和灯光型片
日光型片：室外日光下拍摄，要求色温5400～5600K， 如果色温低或在室内拍摄，会使照片偏黄。 灯光型片：室内拍摄，要求色温2800～3200K，如果色 温高或在室内拍摄，会使照片偏蓝。
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第四章 光源及其颜色特性
光源

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光源是发光体，指能辐射可见光的发光体
人工光源（日光灯、白炽灯） 自然光源（太阳光）

光源的颜色特性
色表
人眼直接观察光源所看到的光源颜色，即光源发出的光的颜色
显色性
光源发出的光照到物体上后，反（透）射光显现物体颜色的能 力
第四章 光源及其颜色特性
光源的色温

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阳光的色温
日落前后：2000-4500K， 中午餐 ：5000-7000K， 晚上：2800K以下（火焰）
第四章 光源及其颜色特性
光源的色温

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不同光源的光谱组成及色温
R 33% G 34% B 33% 色温 5400K
光源种类 中午阳光
光度学有关物理量

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面发光度（L）
面光源上微小面积ds在单位面积内发出的光通量 单位lx(勒克斯)或lm/m2
d L ds 如光源各点同性, 则L s
第四章 光源及其颜色特性
光度学有关物理量

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光照度（E）
被照明表面单位面积接受的光通量 单位lx(勒克斯)或lm/m2。
第四章 光源及其颜色特性
标准照明体D的确定和模拟


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标准照明体D也叫典型日光或重组日光。 CIE推荐用D50（5004K）、D55（5503K）、D65 （6504K）、D75（7504K）的相对光谱功率分布作为代 表日光的标准照明体。 在可能情况下尽量用D65 D50、 D65印前常用 D75偏蓝，主要用于印染行业。 对于标准照明体D的模拟至今还不能完全复制出它的相对 光谱功率分布，用人工光源加滤光器目前只能在一定程度 上进行模拟。
第四章 光源及其颜色特性
标准照明体与标准光源

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测量物体表面颜色，必须在一定的光源下进行， 为统一颜色测量标准，CIE规定了色度学的标准 照明体和标准光源。 标准照明体
指特定的光谱功率分布，这个分布不是必须由一个光源 直接提供，也不一定用一个光源来完成。

标准光源
实现标准照明体的相对光谱能量分布的光源。
标准照明体D65：代表相关色温大约为6504K的日光
第四章 光源及其颜色特性
CIE标准照明体
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第四章 光源及其颜色特性
CIE标准光源

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标准光源A：色温2856K的充气钨丝灯，推荐使用 熔凝石英或玻璃带石英窗口的充气钨丝灯。 标准光源B：A光源加一组特定的戴维斯-吉伯逊 液体滤光器。 标准光源C：A光源加另一组特定的戴维斯-吉伯 逊液体滤光器。

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绝对光谱能量分布曲线
以波长为横坐标，以光源辐射的各种波长光的光谱密度 绝对值为纵坐标所作的曲线

相对光谱能量分布布曲线
以波长为横坐标，以光源所辐射的各种波长光的光谱密 度相对值为纵坐标所作的曲线。 光谱密度相对值得到办法