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色坐標:精確描繪色彩位置的數值體系

瀏覽次數:1116 更新日期:2024-01-08

摘要:

色坐標,也被稱作表色系,在色彩學中占據著核心地位。這一系統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兩個數值確定。這種科學、客觀的描述方式為我們理解和表達顏色提供了準確且一致的途徑,有效避免了主觀性帶來的模糊和不確定性。色坐標(chromaticitycoordinate....

色坐標,也被稱作表色系,在色彩學中占據著核心地位。這一系統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兩個數值確定。這種科學、客觀的描述方式為我們理解和表達顏色提供了準確且一致的途徑,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(chromaticity coordinate),就是顏色的坐標。也叫表色系。
常用的顏色坐標,橫軸為 x ,縱軸為 y 。有了色坐標,可以在色度圖上確定一個點。 這個點精確表示了發光顏色。即:色坐標精確表示了顏色。 因為色坐標有兩個數字,又不直觀,所以大家喜歡用色溫來大概表示照明光源的發光顏色。
色坐標
其實,色溫是通過色坐標算出來的,不通過色坐標是得不出色溫的,要么是“大概”、“也許”的。
如果是有很深顏色的,例如:綠、藍色等,可以通過色坐標,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 。
對節能燈,國家規定了如下的色坐標要求,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

對于發光材料我們通常會用發光顏色來描述。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。


色坐標對白光LED光通量的影響

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

有研究表明,在藍光芯片加黃色熒光粉制備白光LED方法中,色坐標位置對光通量的影響呈現一定的趨勢。在標準白光點附近的不同色坐標位置,光通量會有所不同。通過計算發現,最大光通量和最小光通量之間可以相差達到18%。這一趨勢進一步驗證了白光LED光通量隨色坐標增大而增加的規律。

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




色坐標表示方法

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色彩的坐標系即表色系,國際上色彩的定量表述有孟塞爾表色系統、CIE表色系統等,各系統之間在一定條件下可以轉換。?
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。?
孟塞爾表色系認為,互補的色相對比可通過調整明度差別來取得諧調,即高明度基色可配其低明度的補色來做補償。配色中較強的色要縮小面積,較弱的色要擴大面積。TFT-LCD的像素大小、色層厚度等光學相關物理參數都是固定的,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的所有的顏色。不同的待配色光達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)代表代表產生混合色的紅、綠、藍三原色的單位量,R、G、B分別為匹配待配色所需要的紅、綠、藍三原色的數量,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,得到CIE1931xy色度圖。??
3.XYZ表色系?
CIE在RGB表色系基礎上,改用三個假想的原色XYZ建立了一個新的色度系統,將它匹配等能光譜的三刺激值,定名為CIE1931標準色度觀察者光譜三刺激值,簡稱XYZ表色系。經過變換,色度坐標均為正值,XY坐標進行歸一化處理,可得到x-y色度坐標,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造了條件,對CIE?XYZ空間進行非線性變換空間處理,消掉XYZ的具體絕對值,把x-y坐標系迎合視覺需要修正為u-v坐標系,形成CIE?LUV色度圖。?
建立表色系(色坐標)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,是廣州保來發公司新一代產品,支持LED背光顯示器?主要適用于:色坐標測量??Gamma測量??Flicker測量等?測量步驟:?
(1)根據需要設置選項;?
(2)執行校零:將探頭指向環轉至0-CAL?位置?將探頭置于待測區域的上方?顯示器上按下0-CAL鍵數字顯示屏部分的Lv顯示為“000”,校準完畢;?
(3)將探頭平放在顯示器上,開始測量;?
(4)鎖定測量值


色溫,色坐標是怎么計算的?


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


 一、為了方便表達,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。  例如:  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。  如果不知道它的大概色溫,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都是負數,沒找到?! ≡儆嬎愠鲞@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、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)色溫=1000000/545.607=1833K  四、答:x=.5655、y=.4339這個點的(相關)色溫為1833K