色彩学课程设计Word文件下载.docx

色彩学课程设计Word文件下载.docx

《色彩学课程设计Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《色彩学课程设计Word文件下载.docx（26页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

图1-3-2不同反射样品锥体细胞颜色响应曲线

4.三刺激值的计算及与加权函数的比较

见表1-4-1。

计算公式：

1）照明体与光谱三刺激值计算（其中算得k值为0.0947）

2）加权函数计算

其中利用照明体光谱功率分布和三刺激值计算方法与加权函数计算两种方法相差不多，数据的差别主要是由于有效数字的取值造成。

但是相对于照明体光谱功率分布和三刺激值计算方法而言，加权函数计算要简便得多，且更接近实际数值。

反射样品

计算方式

X

Y

Z

x

y

100%C

颜色求解公式计算

17.91

22.58

81.43

0.1469

0.1852

加权函数计算

17.92

81.44

0.1851

直接测量

17.9

22.57

81.32

0.1469

0.1853

100%M

34.67

17.18

22.81

0.4643

0.2302

34.75

17.21

22.82

0.5024

0.2488

34.74

22.8

0.4648

0.2302

100%Y

76.16

87.75

9.52

0.4391

0.5060

76.24

0.4394

0.5057

87.76

0.4394

0.5058

70%M

48.74

33.67

47.86

0.3741

0.2585

48.83

33.70

47.89

0.3744

0.2584

48.81

33.69

47.84

0.3745

0.2585

60%C

40.77

47.80

100.31

0.2158

0.2530

40.80

47.79

100.36

0.2159

0.2529

47.78

100.21

0.216

0.2531

表1-4-1不同反射样品利用不同获得方法所得三刺激值和色品坐标

5.色品图的绘制

x，y计算公式：

如图1-5-1.坐标位置与颜色感觉图。

图1-5-1CIE-xy色品图及不同反射样品色品图坐标

6.与直接测量数据的比较

见表1-4-1可知直接测量数据的数值与使用加权函数计算方法所得的数据基本一致，且与标准照明体和三刺激值的计算所得数据差别不大。

所以此测量器使用的内部计算应该是加权函数的方法。

7.显示器最饱和颜色及梯尺在CIE-xy色品图及a*-b*图中的显示

图1-7-1CIE-xy色品图、a*-b*图及不同样品梯尺在两图中的坐标

L*，a*，b*计算公式：

根据D65光源可得：

如图1-7-1，三个颜色样品梯尺在xy色品图中分别为近似的三条直线，距离黑（Black）越近表示其饱和度越低，由于xy色品图是不均匀的色度空间，所以其每个样品的间距是不均匀的。

而a*-b*图中三个样品也基本成三条线，距离原点越近其饱和度越低，而a*-b*图是均匀色度空间，所以其间距基本相等。

8.测量测量显示器上RGB分别为（255,255,0）、（0,255,255）、（255,0,255）的颜色，并讨论其与最饱和红、绿、蓝三色的关系。

如图1-8-1，在CIE-xy色品图中，255R255G的颜色点在255R和255G的连线上，说明了此颜色是完全由最饱和红和最饱和绿混合成的，且255R255B、255G255B也是如此，由此说明显示器的色域是由最饱和的红、绿和蓝确定的三角形色域。

而在a*-b*图中，由于其不存在两个颜色的混合色在其连线上，所以它的颜色点是分散的，但是255R255G这个颜色点一定在最饱和红和最饱和绿之间，这是颜色混合规律决定的。

图1-8-1CIE-xy色品图、a*-b*图及不同样品在两图中的坐标

测量某一品牌油墨的颜色特性

通过测量数据定量说明印刷颜色的规律，油墨的颜色特性

X-RiteSwatchbook分光色度计

1.测出油墨的青、品红、黄、红、绿、蓝、叠印黑实地色块及纸张的光谱反射率，用工具软件绘制其光谱反射率曲线，计算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，利用公式计算其网点面积率，并与仪器直接测量的结果进行比较。

3.测量各原色梯尺色块的XYZ三刺激值，计算XYZ和色品坐标xy,D65照明体下的L*a*b*，标在xy色品图和a*b*图中，讨论规律和说明的问题。

4.测量原色实地密度并计算色偏、色纯度、色灰、色效率等。

5.选择两个青油墨的实地色块，测量其在D65照明体下的XYZ三刺激值，利用上面的程序计算两者间的ΔL*、Δa*、Δb*、ΔS*、Δh*及色差ΔE*ab，并进行明度、饱和度差异及偏色情况。

1.测量纽介堡基色并绘制光谱反射率图和xy色品图。

见图2-1-1可知几种原色的反射光谱范围为：

青400-550nm、品390-480nm及590-700nm、黄490-700nm、红（M100Y100）590-700nm、绿（C100Y100）490-550nm、蓝（C100M100）410-490nm、纸白390-700nm、叠印黑（C100M100Y100）无。

吸收光谱范围为：

青390-400及550-700nm、品480-590nm、黄390-490nm、红（M100Y100）390-590nm、绿（C100Y100）390-490nm及550-700nm、蓝（C100M100）390-410及490-700nm、纸白无、叠印黑（C100M100Y100）390-700nm。

所以在颜色叠印时，以青和品红叠印为例，当两色叠印到一起时，青色油墨吸收了390-400以及550-700nm波长的光，品红油墨吸收了480-590nm的光，两色同时反射590-700nm波长的光，所以此样品显示出了红色的颜色感觉，其余两色混合也满足此规律。

此品牌油墨色域见图2-1-2。

图2-1-1C、M、Y、R、G、B的光谱反射率曲线

图2-1-2CIE-xy色品图及此种油墨的色域

2.利用密度计算网点面积率并与测量值比较

见表2-2-1。

，其中Dt表示相对样品密度，Ds表示相对实地密度。

相对密度可以测量，也可以根据绝对密度进行计算得到。

从表中可知，两个方法所得的网点面积率略有不同，但是差别不大，同时均比样品原网点百分比大，说明了网点增大现象。

测量样品

C40%

M40%

Y40%

网点面积率（计算）

52.9%

45.29%

44.72%

网点面积率（测量）

0.53%

0.46%

0.54%

表2-2-1不同方法所得网点面积率

3.计算单色梯尺的色品坐标及L*a*b*值并绘图，分别用XYZ值和密度值计算印刷网点面积率

见表2-3-1。

此时计算使用的密度值是相对密度。

相对密度计算可以使用绝对密度减去纸白密度所得，也可以直接测量。

测量时注意选择Mode项：

AbsoluteReflective（绝对密度）或Reflective（Paper）（相对密度）。

在测量时如果选择相对密度，则必须校对纸张的密度和标准白板。

若测量绝对密度，只需校对标准白板即可。

同时三种网点面积率获得方法中，三者相差不大，但是在小网点时相差较大，利用密度计算误差极大，这是由于纸张光渗以及加网线数和印刷方式导致的，所以在真正的计算中需要进行修正。

单色梯尺的色品坐标及a*b*坐标见图2-3-1。

L*

a*

b*

C3%

87.2534

91.3259

105.2733

0.3074

0.3217

96.5441

0.8334

-3.7253

C7%

83.1508

87.6649

104.3462

0.3022

0.3186

95.0196

-0.3345

-5.7713

C10%

79.9538

84.7138

103.2193

0.2985

0.3162

93.7596

-1.1124

-7.2314

C15%

73.9771

79.1925

100.8614

0.2912

0.3117

91.3213

-2.6690

-9.9278

C20%

69.3799

74.8682

99.1184

0.2851

0.3076

89.3312

-3.8224

-12.2294

C25%

65.6306

71.3514

97.4535

0.2800

0.3044

87.6555

-4.8594

-14.0272

C30%

61.6950

67.5916

95.9092

0.2740

0.3001

85.8018

-5.8860

-16.1996

53.1053

59.3965

92.1271

0.2595

0.2903

81.5090

-8.4859

-21.0470

C50%

45.7720

52.3847

88.8295

0.2448

0.2802

77.5103

-11.1522

-25.6568

C60%

38.0798

44.9510

85.2783

0.2262

0.2671

72.8596

-14.4192

-31.1510

C70%

30.6203

37.3993

81.2020

0.2052

0.2506

67.5755

-17.4802

-37.2760

C80%

24.3583

30.7298

76.7379

0.1848

0.2331

62.2788

-19.8177

-43.0217

C90%

19.0603

24.9102

72.9522

0.1630

0.2130

56.9879

-21.9436

-49.1677

C100%

15.2066

20.3089

68.4635

0.1462

0.1953

52.1847

-22.4664

-53.7834

ZHIBAI

90.6626

94.2796

106.3507

0.3112

0.3237

97.7446

1.9071

-2.3279

用XYZ值计算所得的网点面积值

用密度值计算所得的网点面积值

测量所得的网点面积值

0.0397

0.0909

3.00%

0.0861

0.1538

5.30%

0.1250

0.1934

11.20%

0.1989

0.2848

15.70%

0.2559

0.3507

24.40%

0.3035

0.3962

30.50%

0.3529

0.4523

36.10%

0.4627

0.5611

41.40%

0.5569

0.6582

53.10%

0.6566

0.7553

63.10%

0.7585

0.8497

73.30%

0.8513

0.9201

83.00%

0.9309

0.9804

90.30%

1.0000

96.40%

表2-3-1三种颜色梯尺计算所得xy色品坐标、L*a*b*值及网点面积率

图2-3-1CIE-xy色品图、a*-b*图及单色梯尺在两图中的坐标

4.计算油墨的色纯度、色偏、色灰以及色效率

见表2-4-1。

此实验使用的密度为相对密度，这是由于计算油墨密度时要排除纸张的影响，所以使用相对密度。

（

表示每种色墨在三种滤色片下最大、中等、最小密度值。

）

C

M

色纯度

色偏

色灰

色效率

1.81

0.55

0.25

0.8619

0.1923

0.1381

0.7790

0.30

1.44

0.79

0.7917

0.4298

0.2083

0.6215

0.10

0.17

1.08

0.9074

0.0714

0.0926

0.8750

R

1.47

1.70

0.8235

0.8357

0.1765

0.4794

G

1.79

0.65

1.17

0.6369

0.4561

0.3631

0.4916

B

1.67

1.49

0.83

0.5030

0.7857

0.4970

0.3054

K

1.66

1.51

1.61

0.0904

0.6667

0.9096

0.0602

0.08

0.06

0.2500

0.7500

表2-4-1三种颜色油墨的色纯、色偏、色灰和色效计算

5.选择相近颜色测量XYZ并计算色差等

见表2-5-1。

从数据分析可知C40比C50饱和，但明度低，色调基本不变，色差大，可清晰分辨。

与实际观察效果是一致的。

45.63

52.27

88.68

77.4420

-11.2633

-25.6697

53.08

59.39

91.96

81.5055

-8.5361

-20.9386

h*

C*

△L*

△a*

△b*

△h*

△C*

△E*ab

66.3091

28.0321

4.0635

2.7272

4.7311

1.5115

-5.4203

6.8068

67.8206

22.6118

表2-5-1两种相近色块的色差计算

样品一:

C40%样品二:

分析：

明度差ΔL*的值为正值，说明样品一比样品二颜色浅，明度高；

色品差Δa*的值为正值，说明样品一比样品二偏红；

色品差Δb*的值为正值，说明样品一比样品二的黄多；

色调角差Δh*为正值，说明样品一位于样品二的逆时针方向；

彩度差ΔC*为负值，说明样品一比样品二饱和度低，含非彩色成分多；

ΔE*ab的值为6.806822，说明样品一与样品二的色差比较大，一眼就可以识别，能明显的感觉出两个颜色的差异。

纽介堡方程的计算

理解印刷颜色的计算方法，分析规律

1.由“二”中测量的油墨青、品红、黄、红、绿、蓝、叠印黑实地色块及纸张的三刺激值，利用纽介堡方程计算使用该油墨和纸张情况下，不同网点面积率叠印后的XYZ值（至少选择一个三色叠印颜色），与该颜色的实际测量XYZ值进行比较，分析产生误差的原因。

2.根据测量的纽介堡8个原色三刺激值XYZ及其参数值，计算任一网点面积组合形成颜色的三刺激值

4、实验结果及分析

1.利用纽介堡方程计算不同网点叠印后的XYZ值

纽介堡方程（三色叠印）：

其中

表示的是迪米谢尔系数，根据网点面积率计算。

实验结果见表3-1-1。

2.C40M40Y40：

根据公式计算得到：

fC=（1-m）（1-y）c=（1-0.4）（1-0.4）*0.4=0.144

fM=（1-c）（1-y）m=（1-0.4）（1-0.4）*0.4=0.144

fW=（1-c）（1-m）（1-y）=（1-0.4）（1-0.4）（1-0.4）=0.216

fBK=cmy=0.4*0.4*0.4=0.064

fR=（1-c）my=（1-0.4）*0.4*0.4=0.096

fG=（1-m）cy=（1-0.4）*0.4*0.4=0.096

fB=（1-y）cm=（1-0.4）*0.4*0.4=0.096

fY=（1-c）（1-m）y=（1-0.4）（1-0.4）*0.4=0.144

三刺激值

测量值

计算值

C40M40Y40

32.16

33.37

31.84

40.2645

40.2331

39.8546

表3-1-1实验测得的颜色叠印色

3.与实际测量XYZ值比较分析误差

由表3-1-1可得测量值均比计算值要小，说明了三个叠印的颜色其明度均有降低，即产生了网点增大现象。

这是由于在印刷中印刷压力、纸张及油墨等各种因素造成的，且不可避免。

所以产生了纽介堡方程运算与实测值的差异。

实验总结：

此次色彩学综合性实验共包含三个实验项目：

利用工具软件对颜色测量数据进行计算、分析和比较、测量一品牌油墨的颜色特性、纽介堡方程的计算。

实验一、利用工具软件对颜色测量数据进行计算、分析和比较是主要测量两个方面：

反射样品和发光样品，即印刷品和显示器。

在反射样品测量中主要测量样品的反射率曲线，通过它与标准照明体相乘得到颜色刺激函数，即反射光的光谱功率分布，再与标准观察者函数作用后得到锥体细胞颜色响应，通过一个积分或求和过程得到三刺激值，即颜色的明度、色相和饱和度的一种间接的反映。

其反映了颜色形成的四要素：

光源、物体、眼睛和大脑。

所以它能正确的表示颜色。

而显示器的测量使用的是光电色度计，多以它不能显示测量的光谱分布，只能输出三刺激函数。

测量结果表明显示器上的任意颜色必是由最饱和红、最饱和绿和最饱和蓝三色中的一色、两色或三色混合而成的。

所以它的色域在CIE-xy色品图中为一三角形。

实验二、测量一品牌油墨的颜色特性主要是测量了印刷后的8个纽介堡基色，通过对不同网点面积率的计算了解印刷时颜色的形成，即同时包括色料的减色混合和色光的加色混合。

以及油墨的评价（色纯度、色偏、色灰和色效率）和色差的评价。

对印刷而言如何保证颜色在复制过程中保持小色差是此项目的目的。

实验三、纽介堡方程的计算通过对于任意叠印样品的XYZ值的计算深刻理解纽介堡方程，并了解了在印刷时纽介堡方程要受很多因素的影响，所以在真实情况下并不是完全成立的。

通过此次实验，对于印刷的颜色复制过程有了一个较深刻的认识，同时也较熟练地掌握了Excel软件，也是一个很好的收获。

思考题

1.进入人眼睛的颜色刺激如何计算和表示？

如何通过光谱分布估计出颜色的感觉和三刺激值？

答：

进入人眼睛的颜色刺激用三刺激值进行表示。

它的计算方法为：

为选定的标准照明体的光谱功率分布，

为反射样品的光谱反射函数，若为透射样品则应替换为透射样品的光谱反射函数

，

为标准观察者函数，即标准观察者对于各光谱颜色光的刺激响应。

对于给出的光谱分布，通过观察其主要波长的分布可以确定其色调，例如红色770-610nm、橙色620-590nm、黄色590-560nm、黄绿色560-530nm、绿色530-500nm、青色500-470n