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第五章 光度学和色度学基础 可见光是电磁波中能引起视觉的部分 1 光度学 辐射度学 辐射通量 单位时间内发射、传输或接收的辐射能 辐射度 辐射源单位发射面积发出的辐通量 辐射照度 单位受照面积上接受的辐通量 辐射强度 在元立体角内发出的辐通量 光照度 受照射面的被照明程度。即入射在被照射物体单位面积上的光通量。勒克斯 :lx (lm/m2) 照明情况 lx 夏天太阳直射 105 晴朗夏天室内 100-500 办公室工作必需 20-100 满月照射地面 0.2 无月色天光 3x10-4 2 余弦辐射体 3 色度学 色调和饱和度又简称色度。 非彩色: 只有明度值的差别，而没有色调和饱和度，只有灰度分级。 (灰度等级) 调色板： 基本颜色：8*6=48 基色：R、G、B，共10种，3R、3G、4B （亮度不同、色调和饱和度相同） 色调、饱和度、明度 颜色系统 ? 优点：直观明显 ? 缺点：只适用于物体表面色，对颜色做分 门别类的标定，并没有进一步用数学模型 来说明，更不能用作颜色的计算 颜色混合 色光混合——加混色。加色系统 其基色是R红、G绿、B蓝 色料混合——减混色。 减色系统 其三基色是C青、M紫(品红)、Y黄、K黑 这里的紫与谱色紫不同 一、颜色混合 三基色： 相互独立：其中任一色均不能由其它二色混合产生。 完备：即所有其它颜色都可以由三基色按不同的比例 组合而得到。 ? 加色系统：不同比例的三基色光相加得到彩色称为相加混色，其规律为： ? 　　　　 红＋绿＝黄 　　　　红＋蓝＝紫 　　　　蓝＋绿＝青 　　　　红＋蓝＋绿＝白 减色系统：彩色还可由混合各种比例的绘画颜料或染料来配出，这就是相减混色。因为颜料能吸收入射光光谱中的某些成分，未吸收的部分被反射，从而形成了该颜料特有的彩色。当不同比例的颜料混合在一起的时候，它们吸收光谱的成分也随之改变，从而得到不同的彩色。其规律为： 　　 黄＝白－蓝 　　　　紫＝白－绿 　　　　青＝白－红 　　　　红＝白－蓝－绿＝黄＋紫 　　　　绿＝白－蓝－红＝黄＋青 　　　　蓝＝白－绿－红＝紫＋青 　　　　黑=白－蓝－绿－红＝黄＋紫＋青 红＋绿＝黄 　红＋蓝＝紫 　蓝＋绿＝青 红＋蓝＋绿＝白 红＝白－蓝－绿＝黄＋紫 绿＝白－蓝－红＝黄＋青 蓝＝白－绿－红＝紫＋青 黑=白－蓝－绿－红＝黄＋紫＋青 颜色方程 设C是指定色 颜色方程： (C)=R(R)+G(G)+B(B) （式中，R、G、B是红、绿、蓝三色的量） 结论： 1、红、绿、蓝三种颜色的不同的量值相混合，原则上可 以配出任何颜色，称为三基色。 2、红、绿、蓝不是唯一的三基色。 三种色，只要其中的每一种色都不能用其它两色配得 就可以组成三基色。 实验发现：人眼的视觉响应取决于红、绿、蓝三分量的代数和。 它们的比例决定了彩色视觉。 亮度在数量上等于三基色的总和。 由于人眼的这一特性，可在色度学中应用代数法则。 白光(W)可由红(R)、绿(G)、蓝(B)三基色相加而得，它们的光通量比例为 ? 　　ΦR：ΦG：ΦB ＝ 1：4.5907：0.0601 ? 通常，取光通量为1光瓦的红基色光为基准，要配出白光，就需要4.5907光瓦的绿光和 0.0601光瓦的蓝光，白光的光通量则为 ? 　　Φw ＝1 + 4.5907 + 0.0601＝5.6508 ? 为简化计算，使用了三基色单位制，记作[R]、[G]、[B]，它规定白光是由各为1个单位的三基色光组成，即 ?　　　 　　Ｗ = 1[R] + 1[G] + 1[b] ? CIE 色度图所用的三基色单位为 [X]、[Y]、[Z]。 任何一种彩色均可由此三基色单位来表示，即 　　　　 Ｃ＝x1[X]+y1[Y]+z1[Z] 式中，x1、y1、z1为三个色系数。 任意色彩 C 在 XYZ 空间中可以表示为 　　　　Ｃ = m’{x[X] + y[Y] + z[Z]} ? 其中 m’= x1+y1+z1, x=x1/m’, y=y1/m’, z=z1/m’ 显然 x+y+z=1 称 x、 y、 z为 XYZ制的色度座标或相对色系数。 三个色度座标中有一个是不独立的，因而可以用 x，y直角座标系来表示各种色度，这样的平面图形就是 CIE色度图。如图2所示。由图可