颜色视觉与色度学

出处：按学科分类—工业技术 企业管理出版社《计量专业工程师手册》第490页（1713字）

人类视觉系统除了有明暗、大小、形状、远近等感觉外，还有颜色感觉，在视网膜的中心部分，布满了锥状视觉细胞，它们既有亮暗感觉，也有颜色感觉。颜色视觉是一个很复杂的生理和心理过程，实验表明，用红、绿、蓝三个原色不同比例的相加混合，能够得到许多不同颜色。

表示颜色的方法有很多种，例如给颜色命名，或把多种颜色按一定顺序排列起来加以编号等等。但从计量的观点来看，用数字表示是最可取的。为了达到国际统一，1931年国际照明委员会(CIE)在各国专家的共同努力下，制订了一个标准的表色系统。在这个系统中用X、Y、、Z三个数表示一个颜色，称为颜色三刺激值。用x，y两个值表示颜色的坐标。

三刺激值由下式决定：

式中K为归一化系数，φ_(λ)是一个颜色的色刺激函数，，，是标准色度观察者2°视场角的色匹配函数，由国际照明委员会于1931年规定，是一组标准化了的数据，如表9．5－1所示。

表9．5－1 2°视场的色匹配函数

色坐标由下式计算：

1964年国际照明委员会又规定了一个适合于10°视场的补充标准色度观察者的色匹配函数、和(见表9．5－2)，用这个函数代入式9．5－1就可计算一个颜色在10°视场时的三刺激值X₁₀，Y₁₀，Z₁₀，再用式9．5－2计算相应的色坐标x₁₀，y₁₀。

表9．5－2 10°视场的色匹配函数

图9．5－1是2°视场和10°视场色匹配函数的图象。2°视场时，仅仅是视网膜中心部分的锥状视觉细胞起作用，而10°视场时，则有中心窝边缘的一些杆状细胞参与了色觉过程。在实际使用时，要根据实际的观察条件，选择其中一种匹配函数。

图9．5－1 两种视场的色匹配函数

单色光就是单一波长的光，是最纯的颜色，把可见光谱中各波长的单色光的色坐标绘在2°视场的色度图上，就成为图9．5－2中的马蹄形曲线，称为光谱轨迹。任何一种颜色，都可以用这个马蹄形的面积内的一个点来表示。大体上说，图的右下方是红色区域，左下方是蓝色区域，上方是绿色区，中间是白色区。色坐标x=0．3333，y=0．3333的那个点称为等能白点。光谱轨迹上的颜色饱和度最高，白点的色饱和度为零。白点至光谱轨迹某一点的连结线上各点的颜色，可以看作是被白光冲淡了的非饱和色。

【参考文献】：

［1］现代计量学概论，鲁绍曾主编，中国计量出版社，1987。

［2］现代计量测试技术，王江主编，中国计量出版社，1990。

［3］光度学，郝允祥等编着，北京师范大学出版社，1988。

［4］色度学，荆其诚等编着，科学出版社1979，。

［5］Principles Governing Photometry，Metrologia，19，97－101，1983．

［6］Accurate Measurement and Correction for Nonlinearities in Radiometers，J．Res．NBS，67A，1972．