色度学理论的建立及在钛白粉颜色测量中的应用.docVIP

色度学理论的建立及在钛白粉颜色测量中的应用色度学是研究人的颜色视觉规律、颜色测量理论与技术的科学，它是以物理光学、视觉心理、视觉生理为基础的综合性科学。CIE 国际标准照明委员会 标准色度学是在色度学基础上建立起来的适用于精确的评定工业产品的颜色、颜色差别，适用于以颜色判定优劣的各产品之间的比较的标准体系。可以理解为，是将自从有了人类以来，就需要以视觉感受的颜色实现了以精确的数字表示的系统，是颜色测量的工具和方法。 钛白粉是涂料、塑料、造纸等工业的重要原料，颜色是评价这些产品的一项重要指标，而钛白粉在涂料、塑料、纸张生产中的应用，其本身的颜色、色差、亮度、散射力及底色等直接影响到最终产品的颜色质量。因此，应用色度学理论，建立钛白粉检验方法，综合评价钛白粉的色彩特性，是为客户提供稳定、适用、优质产品的保证。l、CIE标准色度学系统的建立、发展与完善1．1? 193l CIE—RGB系统1．1．1系统的建立 颜色学者莱特选择650nm 红色 、530nm 绿色 、460nm 蓝色 为三原色，由10名观察者在2。视场范围内，用这三原色匹配等能光谱的各种颜色；另一名颜色学者吉尔德在2。视场观察条件下，用滤色片产生相当于波长630nm、? 542nm、460nm三原色，由7名观察者来匹配等能光谱的各种颜色。在莱特和吉尔德17名观察者匹配光谱色实验结果的基础上，将两人所使用的三原色转换成700nm R 、546．1nm G 、435．8nm B 三原色，并将二者的三原色单位调整到相等数量相加匹配出等能白色 E光源 这样的相同条件，发现两人的研究结果完全一致。1931年cIE采取两人的平均结果做为匹配等能光谱色的三刺激值，以r、g、b表示。这一组数据是CIE标准色度学建立和发展的基础。 1．1．2理解与评价 莱特和吉尔斯两人最大的贡献是其颜色测量思想的建立是正确的、成功的。得出的匹配光谱色的三原色量值，是颜色测量的原始数据，并且以此为依据绘制了偏马蹄形色度图。色度图坐标与r、g、b的转换公式如下： r r /r+g+b; g g/r+g+b; b b/r+g+b; 该系统的缺陷是匹配三原色的量值出现负值，计算不方便且不易理解。r值很大一部分出现负值。而且毕竟马蹄形不是人们熟悉的几何图形，这为理解与应用该系统都带来了不便。1．2 1931 CI：E—XYZ系统1．2．1系统的建立 1931年,CIE在RGB系统的基础上，改用三个设想的三原色X、Y、z建立了新的色度图同时将匹配三原色的数值标准化，这一系统称做CIE 1931标准色度学系统”此系统解决了两个问题：1、色度图中不再出现负值；2、设定X、Z两原色亮度为0，XZ线为无亮度线，Y既表示色度又表示亮度，使亮度的计算更为方便。1931 CIE．RGB系统与1931 CIE．xYz系统的色度坐标转换关系如下： 任意一波长的光谱色在XYz色度图中的坐标x、y、z与．RGB色度图中的坐标r、g、b的关系式为： 按上述公式求出1931 CIE--RBG色度图中各波长光谱三刺激值在1931 CIE-XYZ色度图中的各色度点，然后将各点连接即成为CIE 1931色度图光谱轨迹。如图1：1．2．2? 理解与评价 1931 CIE—XYZ系统色度图中三角形的顶点为三原色X、Y、Z，但三原色为虚拟的，不能用真实的光线实现。光谱轨迹之外的颜色都是假想的颜色。在该色度图中，X、Y、Z仍表示红、绿、蓝三原色，在光谱轨迹内按任一组X、Y、Z数量的假想三原色相加，便能得到一真实的光谱色。该体系设定X、Z两原色亮度为0，XZ线为无亮度线，Y既表示色度又表示亮度，使亮度的计算更为方便。 1931 cIE—_XYz系统成功的解决了负值，是一切色度学计算的实际应用工具。不足之处是适用于1。～4°视场，大于4°视场时无法准确的表示颜色。1．3 1964 CIE补充色度学系统1．3．1系统的建立 为了适合10°大视场的色度测量，CIE在1964年根据斯泰尔斯、伯奇、斯伯林斯卡亚等人在10°大视场条件下得出的光谱三刺激值，规定出1964 CIE--RGB系统的三刺激值r 10、g lO、b10，按照前面所述RGB系统向XYZ系统的转换公式，得出1964 cIE—_XYz系统10°大视场的光谱三刺激值。转换关系如下： 1．3．2? 理解与评价 1964 CIE--XYZ系统与1931 CIE--XYZ系统的原理是完全一致的，并且是在1931CIE-XYZ系统的基础上建立起来的，但是视场范围扩大到10°，颜色匹配更精确。不足之处是没有考虑颜色的宽容量，色度图中两点颜色的差值与视觉差不一致。但其得到的基础数据在钛白粉及其它行业的颜色测量中有着极为广泛的应用。 1．4 1976 CIE均匀颜色空间1．4．1系统的建立 C