当前课程知识点:光学工程基础 > 补充材料:光度学与色度学基础(不占学时) > 2.6.5 CIE标准色度学系统 > 2.6.5 CIE标准色度学系统
大家好!
今天介绍CIE标准色度学系统
能够引起颜色知觉的
可见光辐射的辐通量称为颜色刺激
颜色刺激是波长的函数
它是一个纯物理量
三原色指的是能匹配
所有颜色的三种颜色
通常选择为红绿蓝
这恰好与人的视网膜上的
红视锥、绿视锥、蓝视锥细胞的
敏感颜色是一致的
这里面的红绿蓝的波长
分别为700纳米、546.1纳米
和435.8纳米
三刺激值是指匹配某种颜色
所需要的三原色的量
用色度学单位来度量
如果说我们知道了
三原色相应的三刺激值
那么该颜色就确定下来了
我们可以用三原色
相应的三刺激值
占三刺激值的总量的比例
来表示颜色
三刺激值的各自的比例
称之为颜色的色品
我们可以把所有的颜色
都画在这张色品图中
其中100、010和001构成的三角形
我们称之为Maxwell颜色三角形
各光谱色色品点形成的曲线
就是光谱色品轨迹
就是最外面的那条曲线
颜色相加原理表明
混合色的三刺激值等于
各组成色相应的三刺激值之和
一个任意光源的三刺激值
等于匹配该光源各波长
光谱色的三刺激值各自之和
其中φ(λ)是颜色刺激函数
表明颜色刺激与波长的关系
CIE是指国际照明委员会
CIE标准色度学系统是现代色度学
采用CIE所规定的一套颜色
测量原理数据和计算方法
色度学系统是以以下两组
基本视觉实验数据为基础的
一个是CIE1931
标准色度观察者数据
它适用于1度到4度
视场的颜色测量
另外一个是CIE1964
补充标准色度观察者数据
是用大于色度视场的颜色测量
但是大家要注意
这都是在明视觉条件下
才能使用这两类标准观察者数据
CIE1931标准色度学系统
它分为CIE1931RGB系统
和CIE1931XYZ系统
RGB系统的三原色
分别为700纳米的红光
546.1纳米的绿光
和435.8纳米的蓝光
色品如图所示
从中可以看出来
有很多颜色的R的色品是负值
因此我们重新构建了
CIE1931XYZ系统
我们确定新的三原色XYZ
使得三刺激值也就是说
色品坐标不出现负值
另外让实际上不存在的颜色
在色品图中的面积尽量小
此外我们还希望Y刺激值
表示颜色的亮度
按照这个条件我们
就可以得出新的三原色XYZ
它所对应的红绿蓝的色品
以新的三原色XYZ
可以绘制色品图
用匹配某一颜色的三原色比例
来规定这一颜色
x色品坐标相当于红颜色的比例
y色品坐标相当于绿颜色的比例
由于是一个二维图
因为图中没有z色品坐标
但是z是等于1减去x减去y的
对于XYZ这个色品图
它所有的刺激值
或者色品坐标都是正的
该色品图最外圈的曲线
就是光谱色轨迹曲线
光谱色轨迹曲线以及连接
光谱轨迹两端所形成的舌形内部
包括了一切物理上
可能实现的颜色
坐标系统的原点
也就是XYZ三原色
都落在舌形区域的外面
也就是说XYZ它的色品是假想的
这种颜色在物理上
是不可能实现的
在色品图中等能白光的色品坐标
为(0.333,0.333)
色坐标给定以后
就可以从色品图上定义出
该色的主波长和饱和度
某一颜色接近光谱轨迹的程度
表明它的纯度
越靠近光谱轨迹越纯
接近光谱轨迹的远近程度
就标志着饱和度的大小
对于颜色来说
还有主波长,还有一个补色波长
颜色的主波长是以一定比例
与参考白光相混合可以匹配出
该颜色的光谱色波长
对于色品图中E是参考白光
S1是我们一个颜色 连接E和S1
与光谱轨迹的交点
就是它的主波长λd
但是有些颜色例如S2
连接E和S2的延长线
不能和光谱轨迹交于一点
它的反向延长线和光谱轨迹交于一点
那么得到的是它的补色波长
从色品图中可以推算出两种颜色
混合所得到的各种中间色
比如说我们可以把S1和S2连起来
中间色的颜色就是
不同比例的S1的颜色
和S2的颜色相混合而成的
此外700到770纳米
光谱波段有恒定的色度值
x等于0.7347,y等于0.2652,z等于0
在色品图中只能用一个点来表示
将700到770纳米光谱上
任何不同波长调整到相同亮度
颜色对人眼来说是一样的
在色品图中光谱轨迹
540纳米到700纳米近似是一条直线
在这段光谱范围内的任何光谱色
都可以通过540纳米和700纳米的
两种波长的光以一定比例混合而成
光谱轨迹380到540纳米是一段曲线
在此范围内的一对颜色的混合
不能产生两者之间的
位于光谱轨迹上的颜色
而只能产生光谱轨迹
所包围面积内的混合色
这节课就到此为止,谢谢!
-1.1.1 课程背景和内容简介
-1.1.2 光学工程的特点
--光学工程的特点
-1.1.3 本课程的学习方法
--本课程的学习方法
--外部链接
-1.2.1 微积分基础知识
--微积分基础知识
-1.2.2 光学工程中的常用函数
-1.2.3 常用函数的运算与变换
-扩展阅读
--SPIE课程:Light in Action-Lasers,Cameras&Other Cool Stuff
--SPIE课程:A Day Without Photonics-A Modern Horror Story
--SPIE课程:Advice to Students from Leaders in the Optics&Photonics Community
--版权说明
-2.1.1 基本概念和光线传播基本定律
-2.1.2 成像基本概念
--成像基本概念
-2.1.3 费马原理
--费马原理
-2.1.4 等光程成像
--等光程成像
-2.1.5 常用曲面形状
--常用曲面形状
-第一次作业--作业
-2.2.1 近轴光学基本概念
--近轴光学基本概念
-2.2.2 近轴球面成像
--近轴球面成像
-2.2.3 近轴球面成像放大率
-2.2.4 物像空间及光学不变量
-2.2.5 矩阵光学简介
--矩阵光学简介
-2.2.6 矩阵光学应用
--矩阵光学应用
-第二次作业--作业
-2.3.1 理想光学系统基本概念
-2.3.2 理想光学系统的基点与基面
-2.3.3 图解法求像
-2.3.4 解析法求像
-2.3.5 理想光学系统的放大率
-2.3.6 理想光学系统焦距关系
-2.3.7 理想光学系统组合
-2.3.8 透镜与薄透镜
-2.3.9 远摄型光组和反远距型光组
-第三次作业--作业
-2.4.1 平面反射镜及双平面反射镜
-2.4.2 反射棱镜及其展开和平行平板成像
-2.4.3 反射棱镜成像方向
-2.4.4 棱镜转动定理
-2.4.5 角锥棱镜和折射棱镜
-2.4.6 光学材料简介
-第四次作业--作业
-2.5.1 光阑简介与孔径光阑
-2.5.2 视场光阑与渐晕
-2.5.3 远心光路
-2.5.4 景深
--2.5.4 景深
-第五次作业--作业
-2.6.1 光度学与色度学基础
-2.6.2 视见函数和光度学
-2.6.3 光传播过程中光学量的变化规律
-2.6.4 色度学基本概念
-2.6.5 CIE标准色度学系统
-第六次作业--作业
-2.7.1 球差
--2.7.1 球差
-2.7.2 色差
--2.7.2 色差
-2.7.3 子午像差和弧矢像差
-2.7.4 彗差、像散、场曲、畸变
-2.7.5 垂轴像差、波像差
-2.7.6 光学传递函数
-第七次作业(像差)--作业
-2.8.1 人眼的光学模型
-2.8.2 人眼的缺陷与校正
-2.8.3 人眼的景深
-2.9.1 光学系统的分辨率
-上篇:应用光学——光学系统的分辨率(光学系统分辨率)
-2.9.2 人眼的分辨率
-上篇:应用光学——光学系统的分辨率--第八次作业(人眼)
-2.10.1 放大镜
-上篇:应用光学——放大镜--第八次作业(放大镜)
-2.10.2 放大镜的光束限制和视场及目镜
-2.11.1 望远系统
-2.11.2 望远镜的放大倍率
-2.11.3 望远镜的视觉放大率
-2.11.4 望远镜的分辨率
-第九次作业(望远镜)--作业
-2.12.1 显微镜及其放大率
-2.12.2 显微镜的视觉放大率
-2.12.3 显微镜的孔径光阑
-2.12.4 显微镜的机械筒长
-2.12.5 显微镜的分辨率及有效放大率
-2.12.6 显微镜的景深
-2.12.7 显微镜的照明系统
-第九次作业(显微镜)--作业
-3.1.1 电磁场的波动性
-3.1.2 平面电磁波及其性质
-3.1.3 球面波与柱面波,光波辐射与辐射能
-3.2.1 电磁场的连续条件(边界条件)
-3.2.2 光在两电介质分界面上的折射与反射
-3.2.3 菲涅耳公式
-3.2.4 全反射与倏逝波
-3.2.5 金属表面的反射
-3.2节课后习题--作业
-3.3.1 光的吸收、色散和散射
-3.4.1 光波的叠加
-3.5.1 干涉原理及相干条件
-3.5节课后习题--作业
-3.6.1 干涉图样计算
-3.6.2 分波阵面干涉装置的特点
-3.6节课后习题--作业
-3.7.1 时间相干性
-3.7.2 空间相干性
-下篇:物理光学——干涉条纹的对比度及其影响因素
-3.8.1 干涉条纹的定域
-3.8.2 平行平板产生的等倾干涉
-3.8.3 楔形平板产生的等厚干涉
-下篇:物理光学——平板的双光束干涉--3.8节课后习题
-3.9.1 斐索干涉仪
-3.9.2 迈克尔逊干涉仪
-下篇:物理光学——典型的双光束干涉系统及其应用
-3.10.1 平行平板的多光束干涉
-3.10.2 F-P 干涉仪
-3.10.3 光学薄膜基础
-3.10.4 单层膜与多层膜
-3.10课后习题--作业
-3.11.1 惠更斯—菲涅耳原理
-3.11.2 菲涅耳—基尔霍夫衍射公式及衍射分类
-3.11节习题--作业
-3.12.1 夫朗和费衍射公式的意义
-3.12.2 矩孔衍射和单缝衍射
-3.12.3 圆孔衍射
-3.12节习题--作业
-3.13.1 成像系统的分辨本领
-下篇:物理光学—— 光学成像系统的衍射和分辨本领
-3.14.1 双缝与多缝的夫朗和费衍射
-3.14.2 光栅的分光性能
-3.14.3 几种典型光栅
-3.14节习题--作业
-3.15.1 圆孔和圆屏(盘)的菲涅耳衍射
-3.15.2 菲涅耳透镜
-下篇:物理光学—— 菲涅耳衍射(菲涅耳衍射)
-3.16.1 平面波的复振幅分布和空间频率、复杂复振幅及其分解
--3.16.1 平面波的复振幅分布和空间频率、复杂复振幅及其分解
-3.16.2 光波衍射的傅里叶分析方法
-3.16.3 透镜的傅立叶变换性质
-3.16.4 相干成像系统分析及相干传递函数
-3.16节习题--作业
-3.17.1 非相干成像系统分析及光学传递函数
-3.17.2 阿贝成像理论、波特实验与光学信息处理
-3.17.3 全息术
-3.17节习题--作业
-3.18.1 偏振光概述
-3.18.2 光在晶体中的传播
-3.18.3 单色平面波在晶体中的传播
-3.18.4 单轴晶体中光的传播
-3.18节习题--作业
-3.19.1 光波在晶体表面的折射和反射
-3.20.1 偏振棱镜和相位延迟器(一)
-3.20.1 偏振棱镜和相位延迟器(二)
-3.20.2 偏振光和偏振态的琼斯矩阵表示
-3.20节课后作业--作业
-3.21.1 偏振光的变换
-3.21.2 偏振光的测定
-3.21节课后习题--作业
-3.22.1 平面偏振光的干涉
-3.22.2 会聚偏振光的干涉
-3.22节课后习题--作业
-3.23.1 旋光现象和磁致旋光效应(一)
-3.23.1 旋光现象和磁致旋光效应(二)
-3.23.2 电光效应(一)
-3.23.2 电光效应(二)
-3.23.3 声光效应
-下篇:物理光学——磁光、电光和声光效应--3.23节课后习题
-期末考试--作业