颜色三刺激值怎么理解?颜色三刺激值计算式是怎样的?

文章来源:未知 时间:2023-10-27 点击:89

不管是色差仪,还是分光测色仪,在测量样品颜色时,都需要获取颜色的三刺激值,让后通过内部程序将颜色的三刺激值转为各种颜色参数,并用数值的形式表示出来。对于颜色三刺激值,许多的朋友不是很了解,不是道是什么意思。本文对颜色三刺激值的含义及计算式作了介绍,感兴趣的朋友不妨了解一下!

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颜色三刺激值怎么理解?

CIE表色系统是基于混色系统的表色系统。在混色系统中,把从感知色中去除物体特有的感觉因素后得到的颜色作为对象,这对感觉来说是最单纯的,并称之为色感觉。光进入人眼并产生色感觉,把这样的光称为色刺激,任意的色刺激都可以用等于三种锥状体(用于感知颜色)的响应量的三种色光的混色与其匹配。因此可以不直接采用三种锥状体的响应量而由这三种色光的混合量表示该色刺激。

混色系统就是基于色刺激的这一性质,用三个值表示色刺激,因此称为三色表色系统,称三种色光的混合量为该色刺激的三刺激值。把色刺激的光谱分布称作色刺激函数,三刺激值是由色刺激函数这种物理量和人眼的心理上的光谱响应之组合而求出的,因此是一种心理物理量。我们把表示色刺激特性的三刺激值的三个数值称为色度值,把用色度值表示的色刺激称为心理物理色,因此作为混色系统的表色值可用色度值。

CIE标准色度系统是用三刺激值来定量描述颜色量的,包括RGB系统、XYZ系统等。


颜色三刺激值计算式:

CIE色度系统三刺激值计算公式为:

颜色三刺激值计算式0001

上式中的积分范围为可见光波段内。对公式中各因子描述如下:

1.Φ(λ)为颜色刺激函数,即进入人眼产生颜色感觉的光能量。被测物体为自发光体时,Φ(λ)为发光物体辐射的相对光谱功率分布(有分光辐射计测得),当被测物体为非自发光体时,透明或不透明物体的颜色刺激函数Φ(λ)分别为:

颜色刺激函数表达式

其中,τ(λ)为物体的光谱透射比,β(λ)为物体的光谱辐亮度因素,ρ(λ)为物体的光谱反射比,S(λ)为照明光源的光谱功率分布。

采用测色发光光度计测量出透明材料的光谱透射比τ(λ)或非透明材料的光,谱辐亮度因素β(λ)、光谱反射比ρ(λ),即可求出CIE规定的某种标准照明体S(λ)下被测物体的三刺激值,进而计算出物体的各种颜色参数。在实际工作中,计算颜色三刺激值前,首先使用光谱辐射计测量光源的相对光谱功率分布(对自发光体),或用分光光度计测得物体的光谱反射比或光谱透射比(对非自发光体),对于光谱反射比ρ(λ)可按照下列公式计算求得。

光谱反射比计算式

其中,V(λ)表示样品的光谱响应值,Vw(λ)为白板的光谱响应值,ρw(λ)为白板的光谱反射比。一般来说,要求白板在各光谱处的反射比ρw(λ)为1。

2.x(λ)、y(λ)、z(λ)是CIE规定的标准色度观察者的光谱三刺激值。CIE推出了两组数值,一为标准观察者为2°时的数据,一为标准观察者为10°时的数据。使用时查询不同的表即可获得。根据分光测色仪测量物体颜色的近距离测量测量方式,采用了CIE1931标准色度系统,即公式中的x,y,z三刺激值采用在2°视场标准观察者条件下所得的三刺激值。

3.k是归化系数,计算公式如下式所示。对自发光体,是将光源的Y值调至100时求得的,对于非自发光体,是将所选的标准照明体的Y值调整到100,也就是将完全漫反射体(β(λ)=1)和理想透射物体(τ(λ)=1)的Y值调整至100。

归化系数K值计算式

4.采用等间隔波长法。在实际计算色度三刺激值时,用求和来近似积分,所以在三刺激值计算公式中,常用到第二个等号。△λ 的选取有两种方法:等间隔波长法和选定波长法。

采用等间隔波长法时,光谱波长间隔的选取关系到三刺激值的计算精度。理论上,波长间隔选取的越小,被采样的光谱强度值越多,最后求和所得到的三刺激值越准确。然而,光谱强度采样值的增多将导致硬件控制和软件计算的复杂性。所以波长间隔大小的选取应该同时考虑到计算结果的精度和所产生的复杂性。一般情况下,波长间隔△λ 选取为10nm,就可精确计算出光谱三刺激值。

对于选定波长法,将整个可见光谱分成不相等的间隔△λ1、△λ2......△λn,这是针对计算量大而计算速度慢的情况下采用的,计算精度不高,现在已不再使用。

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