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色坐標(biāo):精確描繪色彩位置的數(shù)值體系

瀏覽次數(shù):1118 更新日期:2024-01-08

摘要:

色坐標(biāo),也被稱作表色系,在色彩學(xué)中占據(jù)著核心地位。這一系統(tǒng)通過二維空間中的特定點來精確定位和描述每一種顏色,其中每個點都由x和y兩個數(shù)值確定。這種科學(xué)、客觀的描述方式為我們理解和表達(dá)顏色提供了準(zhǔn)確且一致的途徑,有效避免了主觀性帶來的模糊和不確定性。色坐標(biāo)(chromaticitycoordinate....

色坐標(biāo),也被稱作表色系,在色彩學(xué)中占據(jù)著核心地位。這一系統(tǒng)通過二維空間中的特定點來精確定位和描述每一種顏色,其中每個點都由x和y兩個數(shù)值確定。這種科學(xué)、客觀的描述方式為我們理解和表達(dá)顏色提供了準(zhǔn)確且一致的途徑,有效避免了主觀性帶來的模糊和不確定性。

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色坐標(biāo)(chromaticity coordinate),就是顏色的坐標(biāo)。也叫表色系。
常用的顏色坐標(biāo),橫軸為 x ,縱軸為 y 。有了色坐標(biāo),可以在色度圖上確定一個點。 這個點精確表示了發(fā)光顏色。即:色坐標(biāo)精確表示了顏色。 因為色坐標(biāo)有兩個數(shù)字,又不直觀,所以大家喜歡用色溫來大概表示照明光源的發(fā)光顏色。
色坐標(biāo)
其實,色溫是通過色坐標(biāo)算出來的,不通過色坐標(biāo)是得不出色溫的,要么是“大概”、“也許”的。
如果是有很深顏色的,例如:綠、藍(lán)色等,可以通過色坐標(biāo),算出“主波長”和“色純度”來比較直觀的表示顏色。通常用K(開爾文)來表示色溫,例如:暖白色-3300K以下,白色約-4000K,珠光色-5000K以上 。
對節(jié)能燈,國家規(guī)定了如下的色坐標(biāo)要求,偏離值小于5SDCM:
編號
名稱
符號
x
y
F6500
日光色
RR
.313
.337
F5000
中性白色
RZ
.346
.359
F4000
冷白色
RL
.380
.380
F3500
白色
RB
.409
.394
F3000
暖白色
RN
.440
.403
F2700
白熾燈色
RD
.463
.420


色度圖

對于發(fā)光材料我們通常會用發(fā)光顏色來描述。由于心理和生理方面的影響,人們對顏色的感官不會完全相同.即使是正常視覺的人眼判斷也不完全相同。要定量地對一種顏色進(jìn)行描述,并用物理方法代替人眼來測量顏色,就要用到色度圖。


色坐標(biāo)對白光LED光通量的影響

色坐標(biāo)對白光LED光通量的影響主要體現(xiàn)在,利用同種芯片和熒光粉制備的白光LED,由于光色的色坐標(biāo)不同,其光通量會有很大差別。具體來說,色坐標(biāo)位置的變化會導(dǎo)致光通量的改變。在保持總光子數(shù)不變的情況下,改變發(fā)射光譜中兩個峰值的相對強(qiáng)度,可以影響光通量的大小。

有研究表明,在藍(lán)光芯片加黃色熒光粉制備白光LED方法中,色坐標(biāo)位置對光通量的影響呈現(xiàn)一定的趨勢。在標(biāo)準(zhǔn)白光點附近的不同色坐標(biāo)位置,光通量會有所不同。通過計算發(fā)現(xiàn),最大光通量和最小光通量之間可以相差達(dá)到18%。這一趨勢進(jìn)一步驗證了白光LED光通量隨色坐標(biāo)增大而增加的規(guī)律。

請注意,色坐標(biāo)對白光LED光通量的影響是一個復(fù)雜的問題,涉及多個因素的綜合作用。因此,在實際應(yīng)用中,需要綜合考慮各種因素,以優(yōu)化白光LED的性能和光通量輸出。




色坐標(biāo)表示方法

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色彩的坐標(biāo)系即表色系,國際上色彩的定量表述有孟塞爾表色系統(tǒng)、CIE表色系統(tǒng)等,各系統(tǒng)之間在一定條件下可以轉(zhuǎn)換。?
1.?孟塞爾表色系?
孟塞爾表色系描述色彩的三個要素是,色相、彩度、明度。?
色相:色彩的相貌,是區(qū)別色彩種類的名稱;
明度:色彩的明暗程度,即色彩的深淺差別,明度差別指同色的深淺變化,也指不同色相之間存在的明度差別;
彩度:又稱純度或飽和度,指色彩的純凈程度。?
孟塞爾表色系認(rèn)為,互補的色相對比可通過調(diào)整明度差別來取得諧調(diào),即高明度基色可配其低明度的補色來做補償。配色中較強(qiáng)的色要縮小面積,較弱的色要擴(kuò)大面積。TFT-LCD的像素大小、色層厚度等光學(xué)相關(guān)物理參數(shù)都是固定的,所以在TFT-LCD中使用孟塞爾色彩體系還原五顏六色的物體在光學(xué)和材料上很難操作。?
2.RGB表色系?
三原色可以合成包括單色光在內(nèi)的所有的顏色。不同的待配色光達(dá)到匹配時三原色光亮度不同,用顏色方程C=R(R)+G(G)+B(B)表示,其中(R)、(G)、(B)代表代表產(chǎn)生混合色的紅、綠、藍(lán)三原色的單位量,R、G、B分別為匹配待配色所需要的紅、綠、藍(lán)三原色的數(shù)量,稱為三刺激值。把等能量的單色光,用三刺激值分別求出各自在RGB三維空間的坐標(biāo),得到CIE1931xy色度圖。??
3.XYZ表色系?
CIE在RGB表色系基礎(chǔ)上,改用三個假想的原色XYZ建立了一個新的色度系統(tǒng),將它匹配等能光譜的三刺激值,定名為CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值,簡稱XYZ表色系。經(jīng)過變換,色度坐標(biāo)均為正值,XY坐標(biāo)進(jìn)行歸一化處理,可得到x-y色度坐標(biāo),又稱CIExyY色度圖,其中Y軸用于表示亮度。?
4.CIExyY色度圖?
CIExyY色度圖的建立給定量分析顏色創(chuàng)造了條件,對CIE?XYZ空間進(jìn)行非線性變換空間處理,消掉XYZ的具體絕對值,把x-y坐標(biāo)系迎合視覺需要修正為u-v坐標(biāo)系,形成CIE?LUV色度圖。?
建立表色系(色坐標(biāo))后,光源的顏色就可以用色空間上的某一點表示出來。??
5.測試儀器?
色彩分析儀,是廣州保來發(fā)公司新一代產(chǎn)品,支持LED背光顯示器?主要適用于:色坐標(biāo)測量??Gamma測量??Flicker測量等?測量步驟:?
(1)根據(jù)需要設(shè)置選項;?
(2)執(zhí)行校零:將探頭指向環(huán)轉(zhuǎn)至0-CAL?位置?將探頭置于待測區(qū)域的上方?顯示器上按下0-CAL鍵數(shù)字顯示屏部分的Lv顯示為“000”,校準(zhǔn)完畢;?
(3)將探頭平放在顯示器上,開始測量;?
(4)鎖定測量值


色溫,色坐標(biāo)是怎么計算的?


先計算色坐標(biāo)。方法是,必須先有光譜P(λ)?! ∪缓蠊庾VP(λ),與三刺激函數(shù)X(λ)、Y(λ)、Z(λ),分別對應(yīng)波長相乘后累加,得出三刺激值,X、Y、Z?! ∧敲瓷鴺?biāo) x=X/(X+Y+Z)、Y/(X+Y+Z)  一般,光譜是從380nm到780nm,間隔5nm,共81個數(shù)據(jù)?! (λ)、Y(λ)、Z(λ),是CIE規(guī)定的函數(shù),對應(yīng)光譜,各81個數(shù)據(jù),色度學(xué)書上可以查到。  再計算色溫,例如色度坐標(biāo)x=0.5655,y=0.4339。  用“黑體軌跡等溫線的色品坐標(biāo)”有麥勒德、色溫、黑體軌跡上的(xyuv)、黑體軌跡外的(xyuv)。我們用xy的數(shù)據(jù)來舉例。 


 一、為了方便表達(dá),把黑體軌跡上的x寫成XS、y寫成YS,黑體軌跡外的x寫成XW、y寫成YW?! ∠劝衙恳恍行甭蔏算出,K=(YS-YW)/(XS-XW),寫在表邊上?! ±?  麥勒德530斜率K1=(.4109-.3874)/(.5391-.5207)=1.3352  麥勒德540斜率K2=(.4099-.3866)/(.5431-.5245)=1.2527  麥勒德550斜率K3=(.4089-.3856)/(.5470-.5282)=1.2394  


二、找出要計算的x=.5655、y=.4339這個點,在哪兩條等溫線之間,就是這點到兩條等溫線距離一正一負(fù)?! ∪绻恢浪拇蟾派珳?,計算就繁了;因為你說是鈉燈,那么它色溫在1800到1900K之間?! ∮孟鹿剿愠鲞@點到麥勒德530,1887K等溫線的距離D1  D1=((x-YS)-K(y-XS))/((1+K×K)開方)  =((.4339-.4109)-1.3352(.5655-.5391))/((1+1.3352×1.3352)開方)  =(.023-.03525)/(1.6682)=-.0073432  再計算出這點到麥勒德540,1852K等溫線的距離D2  D2=((.4339-.4099)-1.2527(.5655-.5431))/((1+1.2527×1.2527)開方)  =(.024-.02806)/(1.6029)=-.0025329  因為D1、D2都是負(fù)數(shù),沒找到。  再計算出這點到麥勒德550,1818K等溫線的距離D3  D3=((.4339-.4089)-1.2394(.5655-.5470))/((1+1.2394×1.2394)開方)  =(.025-.02293)/(1.6029)=+.0013005  D2負(fù)、D3正,找到了。D2對540麥勒德記為M2、D3對550麥勒德記為M3 


 三、先把距離取絕對值。按比例得出這點麥勒德M,公式是  M= M2+D2(M3-M2)/(D2+D3)  =540+.0025329(550-540)/(.0025329+.0013005)  =540+.025329/.0038334  =540+5.607=545.607  (相關(guān))色溫=1000000/545.607=1833K  四、答:x=.5655、y=.4339這個點的(相關(guān))色溫為1833K