快速了解CIE 1931色度坐標(biāo)

本文內(nèi)容是色度坐標(biāo)圖怎么看？如何理解色度坐標(biāo)圖。

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色度坐標(biāo)圖馬蹄圖

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形狀與外形輪廓線(xiàn)
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最上面圖中的顏色坐標(biāo)，包括了自然界中所能得到的各種顏色。而上面這是二維平面空間圖，由x-y直角標(biāo)系統(tǒng)構(gòu)成的平面。為了適應(yīng)人們習(xí)慣于在平面坐標(biāo)系中討論變量關(guān)系，而設(shè)計(jì)出來(lái)的。在設(shè)計(jì)出該圖的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)許多數(shù)學(xué)上的變換和演算。此圖的意義和作用，可以總結(jié)成兩句話(huà)：（1）、表示顏色視覺(jué)的基本規(guī)律。（2）、表示顏色混合與分解的一般規(guī)律。
坐標(biāo)系——x ，y直角坐標(biāo)系
x——表示與紅色有關(guān)的相對(duì)量值。
y——表示與綠色有關(guān)的相對(duì)量值。
z——表示與藍(lán)色有關(guān)的相對(duì)量值。并且z=1-(x+y)
形狀與外形輪廓線(xiàn)
形狀——舌形，有時(shí)候也稱(chēng)“舌形曲線(xiàn)”圖。由舌形外圍曲線(xiàn)和底部直線(xiàn)包圍起來(lái)的閉合區(qū)域。舌形外圍曲線(xiàn)——是全部可見(jiàn)光單色光顏色軌跡線(xiàn)，每一點(diǎn)代表某個(gè)波長(zhǎng)單色光的顏色，波長(zhǎng)從390nm到760nm。在曲線(xiàn)的旁邊。標(biāo)注了一些特征顏色點(diǎn)的對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)。例如圖中540nm——550nm——560nm等。底部直線(xiàn)——連接390nm點(diǎn)到760nm點(diǎn)構(gòu)成的直線(xiàn)，此線(xiàn)稱(chēng)為紫紅線(xiàn)。
色彩
這是一個(gè)彩色圖，區(qū)域內(nèi)的色彩，包括了一切物理上能實(shí)現(xiàn)的顏色。
色度坐標(biāo)圖的應(yīng)用價(jià)值——顏色的定量表示方法
用（x，y）的坐標(biāo)值來(lái)表示顏色。白色應(yīng)該包含在“顏色”這個(gè)概念范圍內(nèi)。
色度坐標(biāo)圖幾個(gè)特征點(diǎn)的意義
（1）E點(diǎn)—等能白光點(diǎn)的坐標(biāo)點(diǎn)，E點(diǎn)是以三種基色光，以相同的刺激光能量混合而成的。但三者的光通量并不相等。E點(diǎn)的CCT=5400K。
（2）A點(diǎn)—CIE規(guī)定一種標(biāo)準(zhǔn)白光光源的色度坐標(biāo)點(diǎn)，這是一種純鎢絲燈，色溫值CCT=2856。
（3）B點(diǎn)—CIE規(guī)定的一種標(biāo)準(zhǔn)光源坐標(biāo)點(diǎn)，B點(diǎn)的CCT=4874K，代表直射日光。
（4）C點(diǎn)—CIE確認(rèn)的一種標(biāo)準(zhǔn)日光光源坐標(biāo)點(diǎn)（晝光），C點(diǎn)的CCT=6774K。
（5）D點(diǎn)—有時(shí)候也標(biāo)為D光源稱(chēng)為典型日光，或重組日光;CCT=6500K。??
三條特殊線(xiàn)
（1）黑體色溫軌跡線(xiàn)：在舌形曲線(xiàn)的中部，跨過(guò)白色區(qū)，有一條向下彎的曲線(xiàn)，這就是黑體色溫軌跡線(xiàn)。這條曲線(xiàn)表示黑體在不同溫度下發(fā)光顏色的變化軌跡。色溫的變化范圍從1000K到無(wú)窮大。但實(shí)際上常用的是1000K-1400K范圍。
（2）單色光軌跡線(xiàn)：即色度坐標(biāo)圖中的舌形曲線(xiàn)，可見(jiàn)光的波長(zhǎng)所對(duì)應(yīng)顏色的軌跡線(xiàn)。曲線(xiàn)上的任意一點(diǎn)表示一種光的波長(zhǎng)，及其表現(xiàn)的顏色。
（3）紫紅線(xiàn)：連接舌形曲線(xiàn)兩端的直線(xiàn)。表示紅色和紫色混合后顏色的軌跡稱(chēng)為紫紅線(xiàn)。
?色度坐標(biāo)圖分區(qū) ?
在舌形曲線(xiàn)所包圍的區(qū)域內(nèi)，被分成20個(gè)顏色區(qū)域。在每個(gè)區(qū)域內(nèi)，被認(rèn)為顏色基本相同，每個(gè)顏色區(qū)都是一個(gè)平均主波長(zhǎng)，或者補(bǔ)色主波長(zhǎng)，而且還有相應(yīng)的英文名稱(chēng)。它們的英文—中文名，對(duì)照如下：
1.?Red—紅色
2.?Pink—粉紅色
3.?Reddis Orange—橙紅色
4.?Yellishpink—粉黃色
5.?Orange—橙色
6.?Orange-Yellow—橙黃色
7.?Yellow—黃色
8.?reenish Yellow—黃綠色
9.?Yellow Green—綠黃色
10.?Yellowish Green—淡黃綠色
11.?Green—綠色
12.?Bluish Green—淡藍(lán)綠色
13、Greenish Blue—淡綠藍(lán)色
14、Blue—藍(lán)色
15.?Purplish Blue—淡紫藍(lán)色
16.?Purple Violet—紫羅蘭的紫色
17.?Reddish Purple—淡紅紫色
18.?Purplish Pink—淡紫粉紅
19.?Purplish Red—紫紅
20.中心區(qū)—白光區(qū)
光色的互補(bǔ)
若兩種顏色的光，按一定比例混合后可得到白光，則這兩中色光稱(chēng)之為互補(bǔ)，理論上可以互補(bǔ)的光有很多種。在色度坐標(biāo)圖中，凡是穿過(guò)白色區(qū)的直線(xiàn)，都可以找到一對(duì)互補(bǔ)的顏色光。當(dāng)然穿過(guò)等能白光點(diǎn)E點(diǎn)的直線(xiàn)兩端，也能找到一組互補(bǔ)的顏色光。在色度坐標(biāo)圖中，任意兩點(diǎn)的光色，連接兩點(diǎn)的直線(xiàn)，則這種光色混合的結(jié)果光色也總在這條直線(xiàn)上的某一點(diǎn)。假如該直線(xiàn)不穿過(guò)白色區(qū)，這兩點(diǎn)的光色不能稱(chēng)為互補(bǔ)。
白光與其他顏色光的混合—主波長(zhǎng)和補(bǔ)色主波長(zhǎng)
將白光和一種適當(dāng)?shù)墓庾V色混合，可配得所需要的任何顏色光。若所選擇的白光是E點(diǎn)等能白光。選擇任意一點(diǎn)C，連接CE并延長(zhǎng)，交于單色軌跡線(xiàn)上的，則C’單色光的波長(zhǎng)，稱(chēng)為C點(diǎn)光的主波長(zhǎng)。主波長(zhǎng)λ代表線(xiàn)上各點(diǎn)光譜色的主色調(diào)。若選擇FEN三角形內(nèi)的A點(diǎn)，連接EA，但不能向A的方向延長(zhǎng)，而應(yīng)將線(xiàn)向左上方延長(zhǎng)，交于單色軌跡線(xiàn)上的A’點(diǎn)，則A’點(diǎn)的波長(zhǎng)，稱(chēng)為A點(diǎn)的補(bǔ)色主波長(zhǎng)。補(bǔ)色主波長(zhǎng)，也是表示AA’線(xiàn)上各點(diǎn)顏色的主色調(diào)。
顏色深淺的定量表示法??
色度學(xué)中則用主波長(zhǎng)表示色調(diào)。色度學(xué)中對(duì)應(yīng)有顏色深淺。顏色的深淺是用興奮純度Pe來(lái)表示的。顯然在線(xiàn)上C’點(diǎn)的顏色更深，以后就逐漸變淡，到了E點(diǎn)就完全變成白色了。
顏色光的混合
利用x y色度坐標(biāo)圖，可以用來(lái)表示任意兩種顏色光的混色關(guān)系。色度坐標(biāo)上的兩個(gè)光譜色。要把兩種光進(jìn)行混合，只要連接兩個(gè)點(diǎn)，即可得到直線(xiàn)，混色的結(jié)果顏色點(diǎn)也必然在該直線(xiàn)上的某個(gè)點(diǎn)。
顏色的寬容度
在xy的色度坐標(biāo)圖上，每一點(diǎn)都代表一種確定的顏色。任何一個(gè)點(diǎn)和周?chē)噜忺c(diǎn)的顏色，應(yīng)該是不相同的。但是點(diǎn)之間若靠得比較近，人的眼睛是不能分辨的。只有當(dāng)兩點(diǎn)之間的距離足夠大，我們才能感覺(jué)到它們的差別。人眼感覺(jué)不出顏色變化的更大范圍，稱(chēng)為顏色寬容量。有人研究表明，在色度坐標(biāo)圖上的不同位置，顏色的寬容量并不是相同。藍(lán)色區(qū)的寬容量更小，綠色區(qū)的寬容量更大。也就是說(shuō)，色度圖的不同區(qū)域，相等的距離并不能代表視覺(jué)上的相等色度差。這是色度坐標(biāo)圖的一種缺陷。
色度坐標(biāo)計(jì)算
建立色度坐標(biāo)計(jì)算Excel表格，各列分別輸入間隔為5nm的可見(jiàn)光范圍內(nèi)波長(zhǎng)、CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體D65相對(duì)光譜功能分布（波長(zhǎng)范圍380nm~780nm，波長(zhǎng)間隔5nm）、CIE1964標(biāo)準(zhǔn)色度觀(guān)察者【色匹配函數(shù)x10(λ)、y10(λ)、z10（λ）】（波長(zhǎng)范圍380~780nm，波長(zhǎng)間隔5nm）、用分光光度計(jì)測(cè)試的玻璃樣品光譜透射或反射數(shù)據(jù)（波長(zhǎng)范圍380~780nm，波長(zhǎng)間隔5nm）。
CIE1964標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)樣品測(cè)量透射色三刺激值X10、Y10、Z10計(jì)算公式如下：
X10=100∑τ（λ）S（λ）x10(λ)△λ/∑S（λ）y10(λ)△λ
Y10=100∑τ（λ）S（λ）y10(λ)△λ/∑S（λ）y10(λ)△λ
Z10=100∑τ（λ）S（λ）z10(λ)△λ/∑S（λ）y10(λ)△λ
式中：X10、Y10、Z10——CIE1964標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)三刺激值；
x10(λ)、y10(λ)、z10（λ）——CIE1964標(biāo)準(zhǔn)色度觀(guān)察者色匹配函數(shù)（GB/T3979給定）；
S（λ）——CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體D65的相對(duì)光譜功率分布（GB/T3979給定）
τ（λ）——樣品測(cè)量所得光譜透射比；
λ——波長(zhǎng)，范圍為380~790nm；
△λ——波長(zhǎng)間隔，5nm。
求出樣品CIE1964標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)測(cè)試三刺激值X10、Y10、Z10后，根據(jù)下列公司計(jì)算出樣品的色度坐標(biāo)值L*、a*、b*；
L*=116（Y10/Yn）1/3-16, Y10/Yn＞0.008856
a*=500【（X10/Xn）1/3-( Y10/Yn)1/3】, X10/Xn＞0.008856
b*=200【（X10/Xn）1/3-（Z10/Zn）1/3】, Z10/Zn＞0.008856
式中：L*、a*、b*——三維直角坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)值。
X10、Y10、Z10——根據(jù)樣品光譜透射數(shù)據(jù)計(jì)算所得樣品CIE1964標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)三刺激值；
Xn、Yn、Zn——完全漫反射面的三刺激值（10°視場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)照明體D65系統(tǒng)中Xn=94.81、Yn=100、Zn=107.32）.
備注：物體光譜反射色度坐標(biāo)的技術(shù)只需用樣品測(cè)量所得反射比R（λ）替代上述公式中的樣品測(cè)量所得透射比T（λ）即可。