色度计、照度计、亮度计相关术语详解

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色度计、照度计、亮度计相关术语详解

1 明度

明度（brightness）是眼睛对光源和物体表面的明暗程度的感觉，主要是由光线强弱决定的一种视觉经验。一般来说，光线越强，看上去越亮；光线越弱，看上去越暗。

明度是一个整体概念，它会使整个画面变亮或者变暗。可以从图中形象的看出。

明度的ji致是白与黑。以下三张图分别代表调节明度及亮度后的效果图。可以看见明度过高也会降低画面的可识别度。而高亮度不会影响画面细节的识别。

通过以下六张图，可以形象的看出明度与亮度的区别。

2 亮度

3 照度

光照强度指单位面积上所接受可见光的光通量。简称照度 ，单位勒克斯（Lux或lx）。用于指示光照的强弱和物体表面积被照明程度的量。即“我在某个地方得到了多少光”。

照度和被照物是无关的，拿我们的手掌举例，无论是手心还是手背，在同等条件下，得到的光是一样多的，即照度是一样的。但是，我们肉眼看上去是不一样的，手心总是会比手背感觉上亮一点，这就是亮度不一样。

为什么会出现这种情况呢？亮度和反射率有关的，手心手背的反射率不一样，从而导致了亮度的明暗之别。

人眼从一个方向观察光源，在这个方向上的光强与人眼所“见到”的光源面积之比，定义为该光源单位的亮度，即单位投影面积上的发光强度。简单来说就是指“这里看上去有多亮”，它的计量单位是坎德拉每平方米（cd/㎡）。

照度和亮度对生活有什么影响？可以说所有室内空间照明都需要考核作业面的水平照度，但要注意照度与色温的适配性。例如我们工作中，办公室单改变光色是不够的，还要注意照度。

照度高色温低会令人感觉很闷热，而照度低色温高则会令人产生阴郁疲倦情绪，导致工作效率降低。那么为什么用照度而不是亮度作为评估标准呢？

“我们人眼能直观感受的是亮度啊，为什么却要用照度来评估照明设计呢？”很多时候，我们对于空间里面究竟会有什么材料是不清楚的。guo家标准没有直接告诉我们也没有办法告诉我们：“如果教室里的桌子是白色的，亮度应该是多少。”“如果教室里的桌子是深色的，亮度是多少。”

所以国标只能比较笼统地去规定“照度”：在这样的条件下你应该获得多少光。然后根据一个大量的统计，去统计一般学校学生的眼睛、课本、课桌的情况，总结出：它应该是得到 300 lx 的光就满足学生的读书需要了。

这是一个能够用大量的数据来获得一个容易被测量的值。有经验的设计师，他就会利用照度和接受面来判断亮度到底行不行。

除此之外，还有一个原因：照度容易测，一个照度表一百来块已经能够买到一个不错的了。而一个亮度计呢，zui低档次的也要一万以上，稍微好一点的，三万五万的那都不是事，所以亮度的测量是不易做到的。所以，基于很多我们不知道被照物是什么的情况，我们只能用一个平均的数值去衡量。反之，我们就可以用亮度去衡量。

照度和亮度能否换算？

那么照度和亮度之间能不能换算呢？能。但公式复杂，那么有没有简单的方法呢，下面了解一个zui简单粗略的方法。L=R×E [公式] 。

式中L为亮度、R为反射系数、E为照度

4 色坐标

显示行业离不开色度学，对于显示行业的光学知识，屏幕总是要看发光的，发光总是离不开色度，所以，如果身处显示行业，不了解色度，那是万万不行滴！

今天我给大家讲一讲色度学中的色坐标图的来源。

自古以来，我们的眼睛都能接受到光，而光是有颜色的，我们可以分辨不同的颜色，大自然很神奇，我们的眼睛更神奇。

自从牛顿用三棱镜把白色光分解成单色光以后，我们才真正知道，原来世间的光，只有红橙黄绿青蓝紫是单色的，麦克斯韦完成电磁理论，我们才意识到，原来光是电磁波，只是波段不同，显示的颜色不同。于是有人说了，红色和蓝色明显不一样，他们差异多大呢，能不能像1+1＝2一样，写在书本上呢。当然不可以，他们是颜色啊，颜色怎么用数字去表示呢？于是有人去这样研究了。

如何把光的颜色的差异展示在数学式子中，是一个很漫长的过程。

起初有人说，人的眼睛是由红绿蓝细胞组成的，世jie上任何的光都有红绿蓝细胞接收，然后传到中枢神经，给大脑造成视觉响应，当

然，在之前这是很难证明的，后来在20世纪才由解剖学证明，但这是后来的事了。

红绿蓝三种细胞的提出，并不是毫无依据的，那之前人们发现，红绿蓝三种颜色以不同的亮度配比，可以混合成很多种颜色，甚至世jie上的五颜六色，都可以有RGB三原色以不同配比方式组成，那么人们开始了更深沉次的研究。

于是有一个很有名但又不太出名的实验出来了，如下图所示，当一个人看一个暗盒中的一个白纸时，白纸的一侧用一个待测颜色照亮，这个颜色可以是任何一种颜色，比如他是紫色。那么另一侧用RGB三种颜色照亮，当RGB三种颜色的亮度进行不断地调节时，可以调节出和待测颜色相同的颜色，使我们的眼睛看上去两边颜色一样，以至于我们不能分辨出这张白纸的两侧是用不同的灯照亮的。

那么可以给这样的颜色画一个等号；也即是待测颜色C=R®+G(G)+B(B)，其中的括号内的为颜色，括号外的R,G,B为系数，可以暂时理解为亮度，因为我们肯定要用每个颜色的亮度去表示的，待测颜色也是有亮度的。那么如果我们取待测颜色的亮度为1，也就是归一化，亮度守恒，那么R+G+B系数相加肯定也是等于1的，那此时有：

其实R+G+B=1，这个式子仍然没有变化，还是和原来的那一个是一样的，只是写的另一种形式。

那有没有RGB的三个系数其中为负数的时候呢，其实是有的，自然界的颜色多种多样，我们的三原色并不是万能的，他可以混合成多种多样的颜色，但确有部分颜色也是无能为力的，这个时候，RGB中的系数一旦为负值，也就意味着，这种颜色任凭我们RGB三色如何变化，也混合不出来这种颜色。这个后面再说；

那以上的说明还请大家记住，这个就是传说中的三刺激值：在三色系统中，与待测光达到色匹配所需的三种原刺激的量。传说中的实验的进一步实验：

我们的RGB三原色，颜色不变，但亮度，也就是我们所说的那个系数，这个是到处变化的，不同的待测颜色，那么这个RGB的三个颜色的亮度系数（以下我们称为系数）也不同。首先我们需要定义一下RGB的颜色波长，因为RGB颜色都是一个范围，如果RGB不确定，那么这个三刺激值也就无从确定，所以，这三个RGB必须是确定的波长；

三原色波长分别为700nm (R）、546.1nm (G）、435.8nm (B）（好像是汞弧光灯滤波出来的）以这三种单色光作为RGB的标准，来衡量待测颜色。

我们的颜色有很多种，我们知道光的颜色是由于光的波长不同，从可见光的380nm-760nm，每个波长的光都是一种不同的颜色。

我们把这个实验的待测试的颜色，从380nm到760nm的可见光，一一的测试出来，每个波长的光都对应一组RGB的系数，那么从

380nm-760nm全部测试完之后，R光的系数也从380nm-760nm对应出一条曲线，GB也是一样的，那么画出图来，就是这样的一

张；

这一张图中我多画了一条直线，也就是600nm处的黑色的直线，如果不理解，我再说一下，比如600nm处的那条黑色的线，也就是说待测的颜色是600nm处的颜色，差不多是橙红色，黑色的线和RGB三个曲线的交点的纵坐标，就是我们需要的RGB三原色的量，也就是刚才我们说的系数，那么这个600nm的颜色，是可以用这么多的量的RGB组成混合而成；所以，可见光的每个波长，都可以由RGB三色混合，其中有一些颜色，我们发现红色的光谱竟然是负的，也就是刚才我们说的，这个颜色混合不成，不过别在意，后面还有说明，他总会解决的，因为我们是聪明的人类。

那么有一个定义出来了：光谱三刺激值：在三色系统中，等能单色辐射的三刺激值。

用我们的大白话，也就是从380nm-760nm的可见光阶段每个单色光对应的三组RGB的系数所组成的三条曲线，也就是我们上图中的三条曲线，这三条曲线就是我们的光谱三刺激值，他们是相辅相成的，必须同时出现，才有意义。

说到这里我们应该已经了解，在色度学中经常看到的那三条曲线了。重点来了，令：

首先看看这个式子，是不是很熟悉，我尽量少用公式，这个rgb就是刚才我们的系数，是每个RGB以700nm (R）、546.1nm (G）、435.8nm (B）为标准色的光谱三刺激值的系数，当然可以确定的是r+g+b=1，这个等式不用说，大家动笔一算就可以得到。

那么总有r+g=1-b，所以只要确定了r和g，那么b也就确定了，所以我们用r为一个坐标轴，g为另一个坐标轴，做一个二维坐标系，每个r对应一个g，把这些点全部在二维坐标系中可以画出一个离散点的图形来，那么离散点的图形就是单色光对应的系数，也就是对应的r和g，离散点连起来，就是下图，好像很近了，是不是。

大家可以从这个图形上，这个扁的马蹄形的周围的边，对应就是单色光；

由于这个色坐标图形里面是有负的数据，不利于我们理解，所以就有了后来的1931马蹄图，就是我们日常用的！

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