色彩学课程设计实验报告.docx

目录实验一 1实验二 12实验三 19思考题 22实验小结 25实验一：利用工具软件EXCEL对颜色测量数据进行计算、分析与比较一、实验目的理解颜色的特性，探求颜色规律二、实验仪器X-Rite Swatchbook 分光光度计、X-Rite Monitor Optimizer 色度计三、实验内容1、 测量反射物体的光谱反射率；2、 绘制所测样品光谱反射率曲线，观察不同颜色感觉（明度、色调、饱和度） 与光谱反射率曲线的对应关系，分析其中规律；3、 绘制反射物体与光谱反射率S （入）作用后的光谱反射率曲线（颜色刺激函 数）、与标准观察者函数作用后的光谱曲线（锥体细胞颜色响应），说明各曲线的 意义与在颜色形成的过程中的作用；4、 计算D65照明体下样品下的三刺激值X、Y、Z和色品坐标x、y,与用加权函 数计算的方法比较；5、 绘制CIE-xy色品图，并将所测样品的色品坐标在xy色品图中，说明坐标位 置与颜色感觉；6、 将上述计算结果与直接测量结果进行比较；7、 测量显示器最饱和的红、绿、蓝及其不同饱和度梯尺XYZ三刺激值，计算其 色品坐标xy和L*a*b*；并标在xy和a*b*图中，查看规律；8、 测量显示器上红、绿、蓝分别为（255,255,0）、（ 0,255,255 ）、（ 255, 0, 255 ）的颜色，并标在xy和a*b*图中，讨论规律。

四．实验结果1. 测量反射物体光谱反射率图1-1.1红绿蓝光谱反射率曲线红绿蓝光谱反射率曲线39 41° 43 45 47 490 $ 5吵 55 57 59 61 63 65 67 69波长（nm）1—H8 6 4 2 00 率射反谱光由红绿蓝的光谱反射率曲线可以看出，不同的颜色样品在相同的波段的反射 率会有所不同，不同颜色样品的光谱反射率的峰值也会不同，不同物体对光进行 选择性的吸收和反射形成特定的颜色，表现出来的颜色感觉会有不同由此可以 看出物体的光谱反射率决定了物体的颜色感觉2. 色调、彩度相同，明度不同的颜色光谱反射率：1-2.1 不同明度颜色的光谱反射率曲线率射反谱光0不同明度颜色光谱反射率390 410 430 450 470 490 510 5^、5和 5刃 5〃 616^ 65）6^ 6〃波长（nm）8 6 4 20000由图可知，明度不同，色调、彩度相同的颜色，光谱反射率曲线的走向基本 一致，说明两种颜色色调是相同的颜色二光谱反射率曲线高于颜色一，说明颜 色二明度较大1-2.2 不同色调颜色的光谱反射率曲线：不同色调颜色的光谱反射率8 6 4 2 率射反谱光—青品红39 41° 420 45 470 49）51° 5s0、55 57 59 61 63 65 67 69 波长（nm）由图可以看出不同颜色的光谱反射的峰值不同，青颜色的光谱反射的峰值在 440—490区间内，品红颜色的光谱反射的峰值在630—690 波长范围内，并且品 红的样品的光谱反射率包围的面积要大于青色样品的，可以说明品红颜色的明度 要大于青颜色的明度。

1-2.3 不同彩度颜色的光谱反射率曲线：1.2 率 1 率0.8 反0.6 谱0.4 光0.2不同彩度颜色光谱反射率/品红 /—品红二—"■. 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 103s0 410 420 450 4刃 490 510 5s0 5 反射物体与标准光源作用后的反射率光谱曲线（颜色刺激）、与标准观察着函 数作用以后的曲线（锥体细胞相应）： 1-3.1 样品与光源作用后光谱反射率曲线 5刃 5s0 61620 65)6刃 69) 波长(nm)由上图可知，不同彩度的品红其饱和度和明度都有差别，品红二光谱反射率 比较大，并且其光谱带很宽，说明其彩度很低品红一光谱反射率比品红二的低， 并且光谱带较窄，所以其彩度比较高样品与光源作用后光谱反射率曲线图1红绿W39 410 40 45）4刃 40 510 5件 55 5刃 3 616s0 6和 6刃 6“波长（nm）上图为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），是光源发射的不同波长的光经颜色样品选择性吸收、反射后，从颜色样品 表面反射的不同波长的光，得到颜色刺激函数曲线，由反射光进入人眼产生颜色 感觉。

锥体细胞光谱响应曲线1-s.2 红色:红样品与标准观察者函数作用后光谱反射率曲线图26.0005.000一 3 - 率射反谱光0001.0000.00039 410 43 45 47 49 510 5s0、55）5刃 59 61 63 65 67 69波长（nm）1-3.3 绿色1-3．4 蓝色654x3yz2105I0 530 55 570 ^9 610波长（nm）蓝样品与标准观察者函数作用后的光谱反射率曲线 图4人眼的感光系统中有两种视细胞，分别为锥体细胞和杆体细胞，其中锥体细 胞又分为感红、感蓝、感绿三种不同类型由于三种锥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所以要形成颜色感觉就必须经过S （入） P （入）作用产生颜色刺激，然后颜色刺激进入人眼以后与x（入），y（入），z（入）作用形成了最终的颜色感觉4. 利用颜色计算公式计算D65照明光下样品的三刺激值XYZ和色品坐标xy，并利用加权函数的计算与之比较：利用加权函数计算三刺激值公式：利用未加权函数计算三刺激值公式：% = kJ s(A]pQJx (AJA| Y = k£s(A]pffiy®^AZ = s(Z) p (X)z (A) AN色品坐标计算公式：{x=X/(X+Y+Z)y=Y/(X+Y+Z)归化系数100最后计算得出数据如下：1-4.1 D65下的三刺激值和xy值D65下的三刺激值和xy值XYZxy红283.5806159.922840.55160.5858440.330381绿62.80682157.9123104.95270.1928530.484882蓝84.8416478.40459260.12270.2003960.1851921-4.2 加权函数计算三刺激值XYZxy红26.9051715.159483.8402720.5861060.330237绿5.94577914.943152.061280.2590730.651112蓝8.0354227.42031224.626280.2004750.1851281-4.3 测量的三刺激值Xyz红0.58610.330315.16绿0.19290.484914.94蓝0.20050.18537.42由上图可以看出用加权函数，用普通方法计算，与测量值之间都有差异，但 是差别非常小。

加权函数是将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，由此也可以看出用加权函数计算和用普通方法计算所得值理论上应该 形同，但计算时也会产生误差因此在实际应用当中为应用方便起见，可以根据 物体的光谱反射率用加权函数直接计算样品的三刺激值1) 计算的色品坐标和实际测量的色品坐标基本相同，也会有差距，品颜色实测的色品坐标也计算得到差距比其他的大计算的三刺激值和测量值之间就有差异，所以不同方法得到的色品坐标肯定 也会有一些差异，但偏差很小2) 不同颜色样品在xy色品图中有不同的位置，黄颜色位于光谱轨迹的560nm-590nm区域内，且靠近光谱轨迹，样品色饱和度很高；品红色位于光谱轨迹的非光谱色区域内，靠近紫红线，样品色饱和度高；青颜色位于光谱轨迹的440nm-520nm区域内，且靠近光 谱轨迹，样品色饱和度较高6.对计算结果和直接测量结果进行比较：计算的色品坐标和实际测量的色品坐标基本相同，也会有差距，品颜色 实测的色品坐标也计算得到差距比其他的大计算的三刺激值和测量值之间 就有差异，所以不同方法得到的色品坐标肯定也会有一些差异，但偏差很小7•测量显示器的最饱和的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和二J ：:■'，标在xy 和^ 图中。

计算公式如下：计算x-y坐标的公式虚= 116 (YAn)1/3 一 16计算LW：:-'坐标公式 a* = 500[((XAJ1/3 - (Y/YJ1/3]lb8 = 200[〔〔丫/绻)仏-cz/zny/3]M5 光源：X吐=9丘0百 Yn= 100 = 108.9测量结果如下表 ：1-7.1计算色品坐标xy和二J ::•■值ColorNameXY红46.5824.96绿37.5379.66蓝11.516.4红46.5824.96红124.0913.05红22.011.28绿118.5839.16绿21.943.27蓝113.17.18蓝21.370.98Zxy2.920.6255710.33521413.810.2864890.60809266.790.1358910.0755612.920.6255710.3352141.830.6181680.3348730.640.511450.32576.950.2872160.6053491.070.3089170.52070163.060.1571870.0861534.250.2075760.148485Lab57.0364379.40392-1.4161291.53209-96.6739-14.432330.447.37718-132.80357.0364379.40392-1.4161242.8384962.81764-4.1438811.1348821.31096-14.379168.86701-75.6156-12.01321.09431-23.2417-13.153632.2132250.4649-128.1288.8237114.68747-47.9781-7.2不同饱和度原色的色品坐标不同饱和度原色的色品坐标0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8由xy色品图及样品原色梯尺分布可以看出，不同颜色在色品图中的位置各 有不同，并且，不同饱和度的单色梯尺可以连成一条直线，即各原色单色梯尺的 不同饱和度的基本色调没有改变。

其中，饱和度高的更接。