色度學、色坐標,色溫,容差,顯色指數

　　色坐標，色溫，容差，顯色指數是什麼關係?該如何控制?　　2700K X:0.463 Y:0.420 4000K X:0.380 Y:0.380　　5000K X:0.346 Y:0.359 6400K X:0.313 Y:0.337　　色坐標反映的是被測燈管顏色在色品圖中的位置,他是利用數學方法來表示顏色的基本參數。　　色溫就是說燈管在某一溫度T下所呈現出的顏色與黑體在某一溫度T0下的顏色相同時,則把黑體此時的溫度T0定義為燈管的色溫。　　容差是表徵的是光源色品坐標偏離標準坐標點的差異,是光源顏色一致性性能的體現.　　顯色指數實際上就是顯示物體真實顏色的能力，這裡的真實顏色指的是在太陽光下照射所反映出的顏色。顯色指數與色溫是有關係的，一般而言，色溫越低顯色指數越高，白熾燈就是100，節能燈通常在75-90之間。顯色指數反映了照明體復現顏色的能力,根據人們的生活習慣,認為日光下看到的顏色為物體的真實顏色.　　色坐標和容差色溫是有關係的,坐標確定後容差和色溫也就確定.但他們和現色指數無關.控制它們主要是要穩定製燈工藝,特別是粉層厚薄和真空度,充氬量.然後用熒光粉進行調配,不要隨意更換熒光粉廠家.　　色坐標與色容差是有關係的，色坐標是根據色標圖而算出來的，色差就是實際測出的色坐標與標準的差。色差大從一方面來說也就是你的燈管的穩定性怎麼樣，以我的經驗，你可以去檢查一下氬氣是否達到工藝要求(氬氣適當多一些可增強燈管的一致性)，由於T5是自動圓排機，所以也要檢查一下系統的真空度是否良好(真空度差也會使顏色產生較大的差異，最後去測一下，圓排機烘箱的上下端溫度差是否在40以內。　　白光LED光通量隨色坐標增大而增加　　研究了在藍光晶元加黃色熒光粉製備白光LED方法中,色坐標位置對光通量的影響。在同樣藍光功率條件下,我們對標準白光點(色坐標x=0.33±0.05,y=0.33±0.05)附近不同色坐標位置的光通量進行了計算。　　假設(0.325,0.332)位置流明效率為100 lm/W,計算得出,最大光通量對應的色坐標位置為(0.35,0.38),光通量為112 lm;最小光通量對應的色坐標位置為(0.29,0.28),光通量為93.5 lm。相對於100 lm的變化幅度達到18.5%。通過與實驗數據的對比和分析,進一步驗證了白光LED光通量隨色坐標增大而增加的這一趨勢。　　色度學　　色度學確切的講它是研究人眼對顏色感覺規律的一門科學。每個人的視覺並不是完全一樣的。在正常視覺的群體中間，也有一定的差別。目前在色度學上為國際所引用的數據，是由在許多正常視黨人群中觀測得來的數據而得出的平均結果。就技術應用理論上來說，已具備足夠的代表性和可靠的準確性。　　一、顏色的確切含意　　在日常生活中，人們習慣把顏色歸屬於某一物體的本身，把它作為某一物體所具有的屬於自身的基本性質。比如人們所常講的那是一塊紅布，那是一張白紙等等。但在實際上，人們在眼中所看到的顏色，除了物體本身的光譜反射特性之外，主要和照明條件所造成的現象有關。如果一個物體對於不同波長的可視光波具有相同的反射特性，我們則稱這個物體是白色的。而這物體是白色的結論是在全部可見光同時照射下得出的。同樣是這個物體，如果只用單色光照射，那這個物體的顏色就不再是白色的了。同樣的道理，一塊紅布如果是我們在白天日光下得出的結論，那同樣是這塊布在紅光的照射下，在人們眼中反映出的顏色就不再是紅色的而是白色的。　　這些現象說明，在人們眼中所反映出的顏色，不單取決於物體本身的特性，而且還與照明光源的光譜成分有著直接的關係。所以說在人們眼中反映出的顏色是物體本身的自然屬性與照明條件的綜合效果。我們用色度學來評價的結論就是這種綜合效果。　　二、色彩三要素　　任何色彩的顯示，實際上都是色光刺激人們的視覺神經而產生感覺，我們把這種感覺稱之為色覺。色別、明度和飽合度是色彩的三個特徵，也是色覺的三個屬性，通常將色別、色彩明度和色飽合度稱為「色彩三要素」。　　1.色別　　色彩所具有的最顯著特徵就是色別，也稱色相。它是指各種顏色之間的差別。從表面現象來講，例如一束平行的白光透過一個三稜鏡時，這束白光因折射而被分散成一條彩色的光帶，形成這條光帶的紅、橙、黃、綠、青、藍、紫等顏色，就是不同的色別。從物理光學的角度上來講，各種色別是由射入人眼中光線的光譜成分所決定的，色別即色相的形成取決於該光譜成分的波長。我們所講的光是電磁波譜中的一小部分，波長範圍大約為400～700納米，在這個範圍內各種波長的光呈現出各種不同的色彩。在自然界中所呈現出的各種色彩大都是由不同波長和強度的光波混合在一起而顯示出來的，有的則是某個單一波長的固有特性色彩。總之，色別就是指不同顏色之間質的差別，它們是可見光譜中不同波長的電磁波在視覺上的特有標誌。　　2.明度　　明度是指色彩的明暗程度。每一種顏色在不同強弱的照明光線下都會產生明暗差別，我們知道，物體的各種顏色，必須在光線的照射下，才能顯示出來。這是因為物體所呈現的顏色，取決於物體表面對光線中各種色光的吸收和反射性能。前面提到的紅布之所以呈現紅色，是由於它只反射紅光，吸收了紅光之外的其餘色光。白色的紙之所以呈現白光，是由於它將照射在它表面上的光的全部成分完全反射出來。如果物體表面將光線中各色光等量的吸收或全部吸收，物體的表現將呈現出灰色或黑色。同一物體由於照射在它表面的光的能量不同，反射出的能量也不相同，因此就產生了同一顏色的物體在不同能量光線的照射下呈現出明暗的差別。白顏料屬於高反射率物質，無論什麼顏色摻入白顏料，可以提高自身的明度。黑顏料屬於反射率極低的物質，因此在各種顏色的同一顏色中(黑除外)摻黑越多明度越低。在攝影中，正確處理色彩的明度很重要，如果只有色別而沒有明度的變化，就沒有縱深感和節奏感，也就是我們常說的沒層次。　　3.飽和度　　飽和度是指構成顏色的純度，它表示顏色中所含彩色成分的比例。彩色比例越大，該色彩的飽和度越高，反之則飽和度越低。從實質上講，飽和度的程度就是顏色與相同明度有消色的相差程度，所包含消色成分越多，顏色越不飽和。色彩飽和度與被攝物體的表面結構和光線照射情況有著直接的關係。同一顏色的物體，表面光滑的物體比表面粗糙的物體飽和度大;強光下比陰暗的光線下飽和度高。　　不同的色別在視覺上也有不同的飽和度，紅色的飽和度最高，綠色的飽和度最低，其餘的顏色飽和度適中。在照片中，高飽和度的色彩能使人產生強烈、艷麗親切的感覺;飽和度低的色彩則易使人感到淡雅中包含著豐富。　　三、三原色和三補色之間的關係　　自然界中各種物體所表現出的不同色彩，都是由藍色、綠色和紅色光線按適當比例混合起來即作用不同的吸收或反射而呈現在人們眼中的。所以，藍色、綠色和紅色就是組成各種色彩的基本成分。因此我們把這三個感色單元稱為三原色。　　三原色的光譜波長如下：　　435.8Nm 波長約400～500 納米的範圍屬藍光範圍;　　546.1Nm 波長約500～600 納米的範圍屬綠光範圍;　　700Nm 波長約600～700 納米的範圍屬紅光範圍。　　這三個原色的光波在可見光光譜中各佔三分之一。三個原色中的一個與另外兩個原色或其中一個原色等量相加，就可得到其它的色彩，其規律可用下式表示：　　紅光綠光黃光　　紅光藍光品紅光　　綠光藍光青光　　紅光綠光藍光白光　　R +G = Y 1　　R + B = M 2　　G + B = 3　　R +G + B = W 4　　由此可見，三原色的構成和疊加可以概括為以下四點：　　1.自然界的色彩是由三原色為基本色構成的，三原色按不同的比例相混合可以合成出自然界中的任何顏色。　　2.藍、綠、紅這三種原色是互相獨立的，它們中的任何一種顏色都不能用另外兩種顏色混合得到。　　3.三種原色的混合比例決定色別。　　4.混合色光的亮度等於各原色光的亮度和。根據上述色光疊加的規律，我們分別將(1)(2)(3)式代入到(4)式中。可得　　由R+G=Y　　得R=Y-G(5)　　(5)代入(4)得　　Y-G+G+B=W　　Y+B=W 黃光+藍光=白光　　由R+B=M　　得R=M-B(6)　　(6)代入(4)得　　M-B+G=B=W　　M+G=W 品紅光+綠光=白光　　由G+B=C 得　　G=C-B(7)　　(7)代入(4)得　　R+C-B+B=W　　R+C=W 紅光+青光=白光　　黃光藍光白光　　品紅光綠光白光　　青光紅光白光　　Y + B = W　　M +G = W　　C + R = W　　兩種色光相加後如果得到白光，則該兩色光互為補色。與藍光、綠光和紅光互為補色的三色光分別為黃色、品紅光和青光。我們通常稱這三色光為「三補色」。這三個補色，在可見光譜中，各約佔三分之二。　　基本色度學2008-09-27　　色度學是—門研究彩色計量的科學，其任務在於研究人眼彩色視覺的定性和定量規律及應用。彩色視覺是人眼的—種明視覺。彩色光的基本參數有：明亮度、色調和飽和度。明亮度是光作用於人眼時引起的明亮程度的感覺。一般來說，彩色光能量大則顯得亮，反之則暗。色調反映顏色的類別，如紅色、綠色、藍色等。彩色物體的色調決定於在光照明下所反射光的光譜成分。例如，某物體在日光下呈現綠色是因為它反射的光中綠色成分佔有優勢，而其它成分被吸收掉了。對於透射光，其色調則由透射光的波長分布或光譜所決定。飽和度是指彩色光所呈現顏色的深淺或純潔程度。對於同一色調的彩色光，其飽和度越高，顏色就越深，或越純;而飽和度越小，顏色就越淺，或純度越低。高飽和度的彩色光可因摻入白光而降低純度或變淺，變成低飽和度的色光。因而飽和度是色光純度的反映。100%飽和度的色光就代表完全沒有混入白光陰純色光。色調與飽和度又合稱為色度，它即說明彩色光的顏色類別，又說明顏色的深淺程度。　　應強調指出，雖然不同波長的色光會引起不同的彩色感覺，但相同的彩色感覺卻可來自不同的光譜成分組合。例如，適當比例的紅光和綠光混合後，可產生與單色黃光相同的彩色視覺效果。事實上，自然界中所有彩色都可以由三種基本彩色混合而成，這就是三基色原理。　　基於以上事實，有人提出了一種假設，認為視網膜上的視錐細胞有三種類型，即紅視錐細胞、綠視錐細胞和藍視錐細胞。黃光既能激勵紅視錐細胞，又能激勵綠視錐細胞。由此可推論，當紅光和綠光同時到達視網膜時，這兩種視錐細胞同時受到激勵，所造成的視覺效果與單色黃光沒有區別。　　三基色是這樣的三種顏色，它們相互獨立，其中任一色均不能由其它二色混合產生。它們又是完備的，即所有其它顏色都可以由三基色按不同的比例組合而得到。有兩種基色系統，一種是加色系統，其基色是紅、綠、藍;另一種是減色系統，其三基色是黃、青、紫(或品紅)。不同比例的三基色光相加得到彩色稱為相加混色，其規律為：　　紅+綠=黃　　紅+藍=紫　　藍+綠=青　　紅+藍+綠=白　　彩色還可由混合各種比例的繪畫顏料或染料來配出，這就是相減混色。因為顏料能吸收入射光光譜中的某些成分，未吸收的部分被反射，從而形成了該顏料特有的彩色。當不同比例的顏料混合在一起的時候，它們吸收光譜的成分也隨之改變，從而得到不同的彩色。其規律為：　　黃=白-藍　　紫=白-綠　　青=白-紅　　黃+紫=白-藍-綠=紅　　黃+青=白-藍-紅=綠　　紫+青=白-綠-紅=藍　　黃+紫+青=白-藍-綠-紅=黑　　相減混色主要用於美術、印刷、紡織等，我們討論的圖象系統用的是相加混色，注意不要將二者混淆。　　根據人眼上述的彩色視覺特徵，就可以選擇三種基色，將它們按不同的比例組合而引起各種不同的彩色視覺。這就是三基色原理的主要內容。　　原則上可採用各種不同的三色組，為標準化起見，國際照明委員會(CIE)作了統一規定。選水銀光譜中波長為 546.1 納米的綠光為綠基色光;波長為 435.8 納米的藍光為藍基色光。　　實驗發現，人眼的視覺響應應取決於紅、綠、藍三分量的代數和，即它們的比例決定了彩色視覺，而其亮度在數量上等於三基色的總和。這個規律稱為 Grassman 定律。由於人眼的這一特性，就有可能在色度學中應用代數法則。　　白光(W)可由紅(R)、綠(G)、藍(B)三基色相加而得，它們的光通量比例為　　ΦR：ΦG：ΦB = 1：4.5907：0.0601　　通常，取光通量為1光瓦的紅基色光為基準，於是要配出白光，就需要4.5907光瓦的綠光和 0.0601光瓦的藍光，而白光的光通量則為　　Φw =1 + 4.5907 + 0.0601=5.6508光瓦　　為簡化計算，使用了三基色單位制，記作[R]、[G]、[B]，它規定白光是由各為1個單位的三基色光組成，即　　M　　W = 1[R] + 1[G] + 1　　符號M的含義是「可由…混合配出」。由此可知，　　=　　1個單位[R]=1光瓦(紅基色光)　　1個單位[G]=4.5907光瓦(綠基色光)　　1個單位[B]=O.0601光瓦(藍基色光)　　選定上述單位以後，對於任意給出的彩色光C，其配色方程可寫成　　C=r1[R] + g1[G] + b1[B]　　該色的光通量為　　Φc=(r1+4.5907g1+0.0601b1)光瓦　　=680(r1+4.5907g1+0.0601b1)流明　　其中，r1、g1、b1為三個色係數。在只考慮色光色度時，起決定作用的是r1、g1、b1的相對比例，而不是其數值大小，於是可進一步規格化。令　　m = r1 + g1 + b1　　r = r1/m　　g = g1/m　　b = b1/m　　顯然， r+g+b=1式中， m稱為色模，它代表某彩色光所含三基色單位的總量。 r、 g、 b稱為 RGB制的色度座標或相對色係數，它們分別表示：當規定所用三基色單位總量為 1 時，為配出某種給定色度的色光所需的[R]、[G]、[B]數值。這樣C=m{r[R]+g[G]+b[B]}。

　　除了數學表達式以外，描述色彩的還有色度圖，色度圖能把選定的三基色與它們混合後得到的各種彩色之間的關係簡單而方便地描述出來。圖1 表示一個以三基色頂點的等邊三角形。三角形內任意一點 P到三邊的距離分別為r、g、b。若規定頂點到對應邊的垂線長度為1，則不難證明關係r+g+b=1成立，因此r、 g、 b就是這一色三角形的色度座標。顯然，白色色度對應於色三角形的重心，記為 W，因為該點 r=1/3，g=1/3，b=1/3 沿 RG邊表示由紅色和綠色合成的彩色，此邊的正中點為黃色，其色度座標為 r=1/2, g=1/2, b=0.橙色在黃色與紅色之間(r=3/4，g=1/4，b=O)。同樣，品紅色(也稱紫色，但與譜色紫不一樣)在RB邊的中點(r=1/2，g=0，b=1/2)，青色在 BG邊的中點 (r=0,g=1/2,b=1/2)。穿過 W點的任一條直線連接三角形上的兩點，該兩點所代表的顏色相加均得到白色。通常把相加後形成白色的兩種顏色稱為互補色。例如圖中的紅與青、綠與品紅、藍與黃皆為互補色。從三角形邊線上任一點(如R點)沿著此點與W的連線 (如RW)移向 W點，則其顏色(如100%飽和度的純紅色)逐漸變淡，到達W點後顏色就完全消失。上述色三角形稱為 Maxwell色三角形，使用起來有所不便。如果我們用類似直角三角形的形式直接標度，就方便多了。基於r+g+b=l，故在直角三角形中只需標出 r和g的單位，由 b=1-r-g即可知道b。如色度Q，位於座標r=0.5, g=0.2處，說明色度Q包含0.5單位[R]、0.2單位[G]和0.3單位[B]。雖然RGB色度圖的物理概念清晰，但還有不足之處。譬如在色度圖上不能表示亮度，且相對色係數出現負值等。下面介紹一種確定彩色的標準坐標系統，稱為 CIE色度圖。 CIE是法文 Commission International del"Eclairage(國際照明委員會)的縮寫詞。　　CIE 色度圖所用的三基色單位為 [X]、[Y]、[Z]，而任何一種彩色均可由此三基色單位來表示，即　　C=x1[X]+y1[Y]+z1[Z]　　式中，x1、y1、z1為三個色係數。在選擇三基色單位[X]、[Y]、[Z]時，必須滿足下列三個條件以克服 RGB 色度圖的弊病。　　(1)當它們配出實際色彩時，三個色係數均應為正值;　　(2)為方便計算，使合成彩色光的亮度僅由y1[Y]一項確定，並且規定1[Y]光通量為1 光瓦。換句話說，另外兩個基色光不構成混合色光的亮度，但合成光的色度仍然由[X]、 [Y]、[Z]的比值確定;　　(3)x1[X]=y1[Y]=z1[Z]時，混合得到是白光。　　根據上述三個條件求得XYZ色度圖中的三基色為任意色彩C在XYZ空間中可以表示為　　|[X]| |[R]|　　|[Y]| = A |[G]|　　|[Z]| |[B]|　　其中 | 0.4185 -0.0912 0.0009 |　　A = |-0.1587 0.2524 -0.025 |　　|-0.0828 0.0157 0.1786 |　　任意色彩 C 在 XYZ 空間中可以表示為　　C = m』{x[X] + y[Y] + z[Z]}　　其中 m』= x1+y1+z1, x=x1/m』,y=y1/m』,z=z1/m』 顯然, x+y+z=1　　我們稱 x、 y、 z為 XYZ制的色度座標或相對色係數。上式說明，三個色度座標中有一個是不獨立的，因而可以用 x，y直角座標系來表示各種色度，這樣的平面圖形就是 CIE色度圖，如圖2所示。由圖可見，所有的色譜(可見光譜中包含的一系列單色)都位於馬蹄形曲線上，曲線上加註了毫微米標記，以便能根據它們的波長而辨別其單色。在馬蹄形內部包含了用物理方法能實現的所有彩色。馬蹄形的底部沒有給予標記，因為那裡是非譜色(各種紫紅色，這些彩色不能作為單色出現在光譜上)，對於這些非譜色，波長當然是沒有意義的。

　　最後著重指出，[X]、[Y]、 [Z]只是計算量，是一種假想的三基色，不能用物理方法直接得到。　　三色理論的基本要點是，任意彩色可由適當比例的三種基本彩色匹配出來。在加性系統，如彩色電視中, 三基色是紅、綠和藍，把適當比例的三基色投射到同一區域，則該區域會產生一個混合彩色。而匹配這個混合色的三基色並不是唯一的。CIE為適應不同的需要，建立了一系列標準基色參考系。例如譜色基色系中，三基色是三個譜色，其波長分別為：紅=700納米，綠=546.1納米，藍=435.8納米。匹配一個混合色的三刺激值的各個份額叫三刺激值，它們的單位是這樣確定的：匹配一個可見光譜中的等能白色時，三刺激值恰好相等。匹配同一個混合色，採用不同的參考系得到的三刺激值就不同。於是就存在一個不同三刺激值之間的轉換問題。這裡我們簡單地給出幾種常見的變換關係：　　均勻色度空間坐標系　　4x 6y　　u = -------------- , v = --------------　　-2x + 12y +3 -2x + 12y +3　　S-θ-W 坐標系　　____________ _____________　　/ * 2 * 2 * / 2 2　　S=√(U ) +(V ) =13W √(u-u0)+(V-V0)　　*　　-1 V -1 v-v0　　θ=tan ---- = tan ------　　* u-u0　　U　　L-a-b 坐標系　　1/3　　L=25 (100*Y/Y0) -16　　1/3 1/3　　a=500 [(X/X0) - (Y/Y0) ]　　1/3 1/3　　b=200 [(Y/Y0) - (Z/Z0) ]