颜色科学与技术I1课程设计Word下载.docx

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2.绘制所测样品的光谱反射率曲线，注意不同颜色感觉与光谱反射率曲线的对应关系；

3.绘制反射物体与标准光源S（入）作用以后的反射光光谱曲线（颜色刺激函数），与标准观察者函数作用以后的光谱曲线（锥体细胞颜色响应），说明各曲线的意义与在颜色形成过程中的作用；

4.计算D65照明体下样品的三刺激值X,Y,Z和色品坐标x，y，与加权函数计算的方法比较；

5.绘制CIE-xy色品图，并将样品色品坐标显示在xy色品图，说明坐标位置与颜色感觉；

6.将上述计算结果与直接测量数据进行比较；

7.测量显示器上的最饱和红绿蓝及其不同饱和度的原色梯尺XYZ三刺激值，计算其色品坐标xy和L*a*b*,并标在xy和图中，并分析颜色感觉与坐标规律；

8.在显示器上测量RGB为（255,255,0），（0,255,255），（255,0,255）的颜色，标在xy和图中，并讨论这些颜色三刺激值和色坐标与最饱和红绿蓝颜色的关系和规律。

四、数据测量与结果分析：

1.所测样品的光谱反射率如图1-1所示：

由图中可看出不同的样品有着不同的光谱反射率曲线。

这是因为对于相同的照明光源，这里是D65，不同的样品选择性吸收，反射不同波段的光，从而就造成了不同的光谱反射率曲线。

这些反射光作用于人的眼睛后，也就形成了不同的颜色感觉。

2.不同颜色感觉与光谱反射率曲线的关系。

不同色调的样品的光谱反射率曲线如图1-2所示：

图1-2表示的是三种色调不同的样品的光谱反射率曲线。

实际观察中，可看出m100呈品红色，y100呈黄色，c100呈青色。

从这三个样品的光谱反射率曲线可看出它们主要反射的光所在的波长不同：

m100主要反射600-700nm的光以及少量390-510nm的光，y100反射500-700的光，c100反射390-570的光。

由此可知不同色调的样品所主要反射的波段不同，亦即色调取决于光谱反射率曲线的波峰所在位置。

不同亮度的样品的光谱反射率曲线所图1-3所示：

上图展示了不同网点面积率的青色的光谱反射率曲线。

实际观察中，随着网点面积率的下降，亦即亮度的上升，青色块颜色变得越来越淡，越来越亮，渐渐接近于纸白，但是色调感觉（青色）没有明显变化。

又由图中观察出随着亮度的增加，光谱反射率曲线上移并且变得更为平坦，注意到反射率曲线下包围的面积也越来越大。

由于人眼受到的光的刺激越大，即光的辐射能量越大，感觉到的亮度就越大，又由于反射率曲线下方包围的面积表示光的辐射能量的总和，所以亮度越大，反射率曲线就越高越平坦。

由此可知30%的青色块比青实地色块的反射率曲线搞且平坦，正如图所示。

不同彩度的样品的光谱反射率曲线如图1-4所示：

上图展示了不同网点面积率的绿色以及承印纸张的原色的光谱反射率曲线，首先实际观察中可发现，随着网点面积率的下降，或者彩度的下降，以及完全没有印刷，色块的颜色越来越浅淡，直至到纸张的白色。

观察光谱反射率曲线，注意到其特征与不同明度的样品的光谱反射率曲线的特征类似，然后又注意到曲线也随着彩度的变化，变得越来越平坦，直至到纸白几乎是一条水平线。

因为彩度是描述颜色感觉中包含彩色成分多少的属性，也是颜色的纯洁性和鲜艳程度感觉的属性，因此，随着网点面积率的下降，纸张反射出来的，未被油墨吸收的白光也就越多，反映在放射率曲线上就是曲线变得越来越平坦，因为夹杂着越来越多除主波长外其他波长的光。

这里还注意到三个样品的亮度也越来越大，因为所选样品的颜色越来越淡。

3.反射物体在标准D65光源下的颜色刺激函数与椎体细胞颜色响应。

D65光源的光谱分布曲线如图1-5所示：

由D65光源的光谱分布曲线可知它自身的颜色特性。

样品与D65光源S（λ）作用以后的反射光光谱曲线（颜色刺激函数）如图1-6所示：

产生颜色感觉的要素之一是有光的存在，照明光源的颜色特性对观察颜色的效果有直接的影响。

能够引起颜色知觉的可见辐射的辐通量称做颜色刺激。

颜色刺激按波长的分布，称做颜色刺激函数，一般用（λ）表示。

颜色刺激函数表示反射物体反射某种光源的反射特性，是进入人眼产生颜色感觉的色光的来源。

样品与标准观察者函数作用后的光谱曲线（椎体细胞颜色响应）如图1-7,1-8,1-9所示：

人眼的感光系统中有两种视细胞，分别为椎体细胞和杆体细胞，其中椎体细胞又分为感红、感蓝、感绿三种不同类型。

由于三种椎体细胞分别对不同波段的光敏感，由此对进入人眼的颜色刺激产生各种颜色感觉。

因此，形成颜色感觉要由光谱分布、物体光谱反射率及标准观察者函数同时作用后产生的颜色刺激进入人眼与椎体细胞作用最终形成颜色感觉。

4.利用颜色公式计算D65照明体下样品的三刺激值XYZ，和色品坐标xy，并利用加权函数的计算结果与之比较：

未加权的颜色计算公式：

其中k为归化系数:

利用加权函数的颜色计算公式:

色品坐标:

分别利用未加权的颜色计算公式与使用加权函数的颜色计算公式计算样品的XYZ，与色品坐标xy，结果如表1-1所示。

具体计算过程见附件EXCEL文件。

从表1-1中可看出，利用加权函数与不利用加权函数来计算样品的三刺激值，二者的结果有一定的偏差，且二者都与测量值偏差，但利用加权函数计算的结果则较为准确。

由于加权函数是将CIE标准照明体与CIE标准观察者函数的乘积事先计算好，并进行归一化列于表中，因此计算过程更为方便。

计算三刺激值时可直接将样品的光谱反射率乘以加权函数，再对波长积分，即可快速算出结果。

表1-1加权函数计算与普通计算之比较

CIEXYZ

CIExy

Colorname

X

Y

Z

x

y

普通颜色计算方法

M100

28.20

14.27

18.25

0.464

0.235

Y100

59.82

68.55

8.33

0.438

0.501

C100

13.59

18.09

60.90

0.147

0.195

利用加权函数计算

28.27

14.30

0.465

59.88

18.08

测量值

18.23

13.57

60.80

0.196

5.绘制CIE-xy色品图，在图中标出样品的色品坐标，说明坐标位置与颜色感觉：

CIE-xy色品图，及样品在色品图中的坐标如图1-10所示:

从图1-10中可见，各原色的计算值与测量值在色品图上坐标基本重合了，表明虽有偏差，但很小。

在色品图中，青色位于波长为470-490nm的区域上，品红色位于780nm与390nm连线的非光谱色区域内，黄颜色位于560-590nm的区域内。

白点在色品图中心，没有任何彩色感觉，只有亮度感觉。

6.显示器的红绿蓝及不同饱和度的梯尺的XYZ三刺激值及xy，L*a*b*

各原色梯尺在CIE-xy色品图中的位置如图1-11所示:

从上图中观察到，各原色不同饱和度的梯尺各自连成一条直线，并且随着饱和度的降低而相聚于色品图的中心，即白点。

由此可知光谱轨迹上的点代表的颜色的饱和度最高，并且随着离白点的距离越来越小而而降低饱和度，当在白点上时，饱和度就为零。

另外，由于三条直线代表三原色梯尺，因此白点与最饱和色的连线上的任何一点都与对应的饱和色同色调。

总结起来就是白点与颜色的连线的位置取决于颜色色调，连线上的点与白点的距离取决于饱和度。

各原色梯尺在L*a*b*图上的坐标如图1-12所示。

a*b*图中a*的正值代表红色的量，负值代表绿色的量。

b*的正值代表黄色的量，负值代表蓝色的量。

可见红色位于第一象限（红+黄），绿色位于第二象限（绿+黄），蓝色位于第四象限（蓝+红）。

又观察到随着饱和度的下降三原色梯尺的坐标逐渐靠近原点，说明饱和度越小，颜色的a*b*值越小。

但此处可见三原色梯尺并不相聚于原点，而是偏右上的位置，说明显示器的并未校准到标准白，该显示器的白色有点偏红色。

另外还注意到原色梯尺相邻的两点并不等距，说明相同的饱和度差值，会因颜色的不同而引起不同的色差，因此不能直接用饱和度的差值来表示色差。

7.显示器上青品黄的xy值与a*b*值。

显示器上的最饱和的RGB及CMY在CIE-xy色品图上的坐标如图1-13所示：

显示器可发出RGB三色，并由这三原色形成各种颜色，组成图像，因此显示器的色域又最饱和的三原色决定，上图的三角形就是该显示器的色域。

观察到CMY分别位于GB,BR,GR的连线上，这是因为CMY分别这三原色两两混合而成，根据格拉斯曼定律，任何两个非补色相混合，边产生中间色调，因此CMY位于RGB两两的连线上。

显示上最饱和的RGB与CMY在a*b*图上的坐标如图1-14所示：

从a*b*图中各颜色的坐标位置可见，黄色（255,255,0）并不在RG连线的中点上，偏绿色，类似地，品红色（255,0,255）偏蓝色，青色（0,255,255）则比较没有偏色。

对比xy图与a*b*图也可发现上述情况，在xy图中黄色点靠近绿色点，品红色点靠近蓝色点，青色点在处在绿色点与蓝色点连线的中间。

实验二测量某一品牌油墨的颜色特性

1.掌握仪器的使用，并利用仪器测量油墨及印刷品的密度（绝对密度和相对密度）和网点面积率。

了解印刷品网点呈色特性，熟悉不同油墨网点面积率印刷颜色的规律。

2.掌握如何测量样品的色差，学会如何用数量表示颜色感觉差异。

3.掌握并学会使用如何利用公式由密度计算网点面积率的方法。

2.Colorshop软件

1.测出油墨的青、品红、黄、红、绿、蓝、叠印黑实地色块和纸张的光谱反射率，用工具软件绘制其光谱反射率曲线，说明各原色吸收和反射的光谱范围，分析各原色与叠印色光谱曲线的关系和规律。

计算各颜色的XYZ和色品坐标xy，在xy色品图中绘制此种品牌油墨的色域；

2.选择一网点面积率的青、品红、黄各一色块，测量密度值，利用公式计算其网点面积率，说明测量和计算的方法并与仪器直接测量的网点面积率进行比较分析；

3.根据测量的单色梯尺各色块在D5照明体下的XYZ值和密度值，计算器色品坐标xy和L*a*b*值并标在xy和a*b*图中。

用XYZ值和密度值分别计算印刷网点面积值，并进行测量值和计算值的比较。

4.测量原色实地色块的密度并计算油墨的色纯度、色偏、色灰、色效率。

注意3,4中的应该使用绝对密度还是相对密度，如何测量绝对密度和相对密度；

5.选择两个颜色相近的色块，测量其在D65照明体下的XYZ三刺激值，利用色差公式计算两者间的ΔL*、Δa*、Δb*、ΔC*、Δh*及色差ΔE*ab并