@@ -12,8 +12,8 @@ \subsection{辐射度量}\label{sub:辐射度量}
1212例如对于一特定观察点,一个在该点附近的小物体
1313可能和一个远处的大物体有着相同的立体角。
1414\begin {definition }\label {definition:SolidAngle }
15- 锥体的\keyindex {立体角}{solid angle}{}大小定义为:
16- 以锥体的顶点为球心作球面,该锥体在球表面截取的面积与球半径平方之比。
15+ 锥体的\keyindex {立体角}{solid angle}{}
16+ 大小定义为: 以锥体的顶点为球心作球面,该锥体在球表面截取的面积与球半径平方之比。
1717\end {definition }
1818立体角的单位为\keyindex {球面度}{steradian}{}(sr),是无量纲的导出单位。
1919
@@ -71,8 +71,10 @@ \subsection{辐射度量}\label{sub:辐射度量}
7171其中$ t$ 表示时间。
7272
7373\begin {definition }
74- \keyindex {辐射照度}{irradiance}{}指辐射接收面单位面积内收到的辐射能通量。
75- \keyindex {辐射出射度}{radiant exitance}{}指辐射源面单位面积内向半空间发射的辐射能通量。
74+ \keyindex {辐射照度}{irradiance}{}
75+ 指辐射接收面单位面积内收到的辐射能通量。
76+ \keyindex {辐射出射度}{radiant exitance}{}
77+ 指辐射源面单位面积内向半空间发射的辐射能通量。
7678\end {definition }
7779辐射照度常用$ E$ 表示,辐射出射度常用$ M$ 表示,单位均为$ \text {W}/\text {m}^2 $ .
7880它们定义中面元所对应的立体角是辐射的整个半球空间,与辐通量的关系为
@@ -82,8 +84,8 @@ \subsection{辐射度量}\label{sub:辐射度量}
8284其中$ A$ 为表面面积。
8385
8486\begin {definition }
85- \keyindex {辐射强度}{radiant intensity}{}指
86- 辐射源在给定方向上发射在单位立体角内的辐射通量 。
87+ \keyindex {辐射强度}{radiant intensity}{}
88+ 指辐射源在给定方向上发射在单位立体角内的辐射通量 。
8789\end {definition }
8890辐射强度常用$ I$ 表示,单位为$ \text {W}/\text {sr}$ .
8991它一般适合于描述(近似)点光源的辐射方向特性,
@@ -93,8 +95,8 @@ \subsection{辐射度量}\label{sub:辐射度量}
9395\end {align }
9496
9597\begin {definition }
96- 面辐射源上一点沿给定方向的\keyindex {辐射亮度}{radiance}{}指
97- 包含该点的面元朝该方向上的辐射强度与面元在垂直于该方向的平面上的正投影面积之比 。
98+ 面辐射源上一点沿给定方向的\keyindex {辐射亮度}{radiance}{}
99+ 指包含该点的面元朝该方向上的辐射强度与面元在垂直于该方向的平面上的正投影面积之比 。
98100\end {definition }
99101辐射亮度常用$ L$ 表示,单位为W$ /$ (sr$ \cdot $ m$ ^2 $ )。
100102它与其他辐射度量的关系为
@@ -233,8 +235,8 @@ \subsection{光度学}\label{sub:光度学}
233235辐射度量是辐射能本身的客观度量,是纯粹的物理量;
234236而光度量则还考虑了生理学、心理学等因素。
235237
236- \keyindex {发光强度}{luminous intensity}{}与辐射强度对应,
237- 单位为坎德拉。
238+ \keyindex {发光强度}{luminous intensity}{}
239+ 与辐射强度对应, 单位为坎德拉。
238240\begin {definition }
239241 频率为$ 540 \times 10 ^{12}\text {Hz}$ (对应空气中555nm的波长)的单色辐射光源
240242 在给定方向上辐射强度为$ \displaystyle\frac {1}{683}$ W$ /$ sr时,
@@ -244,7 +246,7 @@ \subsection{光度学}\label{sub:光度学}
244246一只普通蜡烛的发光强度约为1cd。
245247
246248\keyindex {光通量}{luminous flux}{}与辐射通量对应,
247- 单位为\keyindex {流明}{lumen}{}(lm),1lm$ =$ 1cd$ \cdot $ sr。
249+ 单位为\keyindex {流明}{lumen}{}(lm),1lm$ =$ 1cd$ \cdot $ sr.
248250
249251\begin {notation }
250252 我们约定后文光度量和对应的辐射度量所用字母相同,作区分时两者分别添加下标$ \mathrm {v}$ 和$ \mathrm {e}$ .
@@ -266,8 +268,8 @@ \subsection{光度学}\label{sub:光度学}
266268为了描述光源发出可见光的能力,我们引入新的指标。
267269
268270\begin {definition }
269- \keyindex {光视效能}{luminous efficacy}{}是
270- 目视引起刺激的光通量与光源发出的辐射通量之比 ,
271+ \keyindex {光视效能}{luminous efficacy}{}
272+ 是目视引起刺激的光通量与光源发出的辐射通量之比 ,
271273 记作$ K$ ,单位为lm$ /$ W:
272274 \begin {align }
273275 K=\frac {\varPhi _{\mathrm {v}}}{\varPhi _{\mathrm {e}}}\, .
@@ -292,37 +294,42 @@ \subsection{光度学}\label{sub:光度学}
292294\end {table }
293295
294296\begin {definition }
295- \keyindex {光谱光视效能}{spectral luminous efficacy}{luminous efficacy\ 光视效能}记作$ K(\lambda )$ ,是光视效能关于波长的函数,即
297+ \keyindex {光谱光视效能}{spectral luminous efficacy}{luminous efficacy\ 光视效能}
298+ 记作$ K(\lambda )$ ,是光视效能关于波长的函数,即
296299 \begin {align }
297300 K(\lambda )=\frac {\varPhi _{\mathrm {v}\lambda }}{\varPhi _{\mathrm {e}\lambda }}\, .
298301 \end {align }
299302\end {definition }
300303
301304\begin {definition }
302305 $ K(\lambda )$ 的最大值称为\keyindex {最大光谱光视效能}{maximum spectral luminous efficacy}{luminous efficacy\ 光视效能},
303- 记作$ K_{\mathrm {m}}$ .它在频率为$ 540 \times 10 ^{12}\text {Hz}$ 时取得,值为683lm $ / $ W。
306+ 记作$ K_{\mathrm {m}}$ . 它在频率为$ 540 \times 10 ^{12}\text {Hz}$ 时取得,值为 $ 683 \text {lm}/ \text {W} $ .
304307\end {definition }
305308这也是坎德拉的定义以该频率为标准的原因。
306309
307310\begin {definition }
308- \keyindex {光视效率}{luminous efficiency}{}记作$ V$ ,定义为光视效能与最大光谱光视效能的比值,量纲为1:
311+ \keyindex {光视效率}{luminous efficiency}{}
312+ 记作$ V$ ,定义为光视效能与最大光谱光视效能的比值,量纲为1:
309313 \begin {align }
310314 V=\frac {K}{K_{\mathrm {m}}}\, .
311315 \end {align }
312316\end {definition }
313317
314318\begin {definition }
315- \keyindex {光谱光视效率}{spectral luminous efficiency}{}函数,
316- 即光视效率关于波长的函数,也称\keyindex {光度函数}{luminosity function}{}、
317- 相对\keyindex {视见函数}{visual sensitivity function}{}等,记作$ V(\lambda )$ :
319+ \keyindex {光谱光视效率}{spectral luminous efficiency}{}
320+ 函数,即光视效率关于波长的函数,也称\keyindex {光度函数}{luminosity function}{}、
321+ 相对\keyindex {视见函数}{visual sensitivity function}{}
322+ 等,记作$ V(\lambda )$ :
318323 \begin {align }
319324 V(\lambda )=\frac {K(\lambda )}{K_{\mathrm {m}}}\, .
320325 \end {align }
321326 它表征了人眼对各波长单色光的视觉灵敏度。
322327\end {definition }
323328
324329因为人眼在不同亮度环境下的视觉灵敏度不同,所以$ V(\lambda )$
325- 分为\keyindex {明视觉}{photopic}{}和\keyindex {暗视觉}{scotopic}{}两种常用版本(\reffig {5.ex03})。
330+ 分为\keyindex {明视觉}{photopic}{}
331+ 和\keyindex {暗视觉}{scotopic}{}
332+ 两种常用版本(\reffig {5.ex03})。
3263331971年国际照明委员会公布的明视觉的$ V(\lambda )$ 标准值已于1972年由国际计量委员会批准。
327334\begin {figure }[htbp]
328335 \centering\includegraphics [width=0.75\linewidth ]{chap05/spectralluminousefficiency.eps}
@@ -340,14 +347,16 @@ \subsection{光度学}\label{sub:光度学}
340347 V & =\frac {\displaystyle\int V(\lambda )\varPhi _{\mathrm {e}\lambda }\mathrm {d}\lambda }{\displaystyle\int \varPhi _{\mathrm {e}\lambda }\mathrm {d}\lambda }\, .
341348\end {align }
342349
343- \keyindex {光照度}{illuminance}{}与辐射照度对应,
344- \keyindex {光出射度}{luminous exitance}{}与辐射出射度对应,
345- 单位均为\keyindex {勒克斯}{lux}{}(lx),1lx=1lm$ /$ m$ ^2 $ .
350+ \keyindex {光照度}{illuminance}{}
351+ 与辐射照度对应, \keyindex {光出射度}{luminous exitance}{}
352+ 与辐射出射度对应, 单位均为\keyindex {勒克斯}{lux}{}(lx),1lx=1lm$ /$ m$ ^2 $ .
346353
347- \keyindex {光亮度}{luminance}{}与辐射亮度对应,单位为cd$ /$ m$ ^2 $ .
354+ \keyindex {光亮度}{luminance}{}
355+ 与辐射亮度对应,单位为cd$ /$ m$ ^2 $ .
348356
349357\subsection {色度学 }\label {sub: 色度学}
350- \keyindex {色度学}{colorimetry}{}是在物理上量化描述人类颜色知觉的科学技术。
358+ \keyindex {色度学}{colorimetry}{}
359+ 是在物理上量化描述人类颜色知觉的科学技术。
351360\subsubsection* {人眼视觉特性与颜色视觉理论 }
352361\begin {figure }[htbp]
353362 \centering\includegraphics [width=0.5\linewidth ]{chap05/Schematic_diagram_of_the_human_eye_zh-hans.eps}
@@ -356,7 +365,8 @@ \subsubsection*{人眼视觉特性与颜色视觉理论}
356365\end {figure }
357366人眼(\reffig {5.ex04})中负责感光的部分是\keyindex {视网膜}{retina}{},
358367其中具有两种\keyindex {感光细胞}{photoreceptor cell}{},
359- 即\keyindex {视杆细胞}{rod cell}{}和\keyindex {视锥细胞}{cone cell}{}。
368+ 即\keyindex {视杆细胞}{rod cell}{}
369+ 和\keyindex {视锥细胞}{cone cell}{}。
360370视杆细胞主要分布在视网膜中心周围,几乎全部用于夜视力,数量达到一亿量级。
3613711个光子就足以激发视杆细胞的活动,其对单个光子的敏感程度是视锥细胞的一百多倍,
362372因此视杆细胞建立人类在夜晚最基本的视觉,即暗视觉。
@@ -383,7 +393,8 @@ \subsubsection*{人眼视觉特性与颜色视觉理论}
383393也有学者试图调和两者的观点。
384394
385395\subsubsection* {颜色匹配 }
386- \keyindex {颜色混合}{color mixing}{}可以是颜色光的混合,也可以是染料的混合,两种混合方法的结果是不同的,
396+ \keyindex {颜色混合}{color mixing}{}
397+ 可以是颜色光的混合,也可以是染料的混合,两种混合方法的结果是不同的,
387398前者称为\keyindex {加色混合}{additive mixing}{color mixing\ 颜色混合},
388399后者称为\keyindex {减色混合}{subtractive mixing}{color mixing\ 颜色混合}(\reffig {5.ex06})。
389400\begin {figure }[htb]
@@ -398,7 +409,8 @@ \subsubsection*{颜色匹配}
398409即格拉斯曼定律,为现代色度学奠定了基础。
399410
400411\begin {proposition }
401- \keyindex {格拉斯曼定律}{Grassmann's laws}{}的现代解释有四点内容:
412+ \keyindex {格拉斯曼定律}{Grassmann's laws}{}
413+ 的现代解释有四点内容:
402414 \begin {enumerate }
403415 \item 人的视觉只能分辨颜色的三种变化(例如明度、色调、饱和度)。
404416 \item 在由两种成分组成的混合色光中,若一种成分连续变化,则混合色光外观也连续变化。
@@ -467,10 +479,10 @@ \subsubsection*{颜色匹配}
467479颜色匹配实验中有个重要问题是:以什么样的颜色作为三原色光?
468480三刺激值的单位$ \compcolor {R},\compcolor {G},\compcolor {B}$ 如何确定?
469481原则上,三原色可以任意选定,但其中任何一种颜色不能由其他两种加色混合得到,最常用的是红、绿、蓝。
470- CIE在实验中使用波长分别为700nm、546.1nm、435.8nm的\keyindex {单色光}{monochromatic light}{}作为三原色,
471- 其中700nm是可见光谱的红色末端,546.1nm和435.8nm是明显的汞谱线,三者在实验中都能比较精确地产生。
472- 为了确定单位,CIE规定能匹配\keyindex {等能白光}{equal-energy white}{}(
473- 也称\keyindex {E光源}{illuminant E}{},即整个光谱功率分布为常数的混合光,
482+ CIE在实验中使用波长分别为700nm、546.1nm、435.8nm的\keyindex {单色光}{monochromatic light}{}
483+ 作为三原色, 其中700nm是可见光谱的红色末端,546.1nm和435.8nm是明显的汞谱线,三者在实验中都能比较精确地产生。
484+ 为了确定单位,CIE规定能匹配\keyindex {等能白光}{equal-energy white}{}
485+ ( 也称\keyindex {E光源}{illuminant E}{},即整个光谱功率分布为常数的混合光,
474486因颜色接近白色得名,是一种理论光源,现实中暂无法模拟出来)且使得三刺激值全等
475487(即$ R=G=B$ )的三原色比例作为相应的色度学单位。
476488结果是,红绿蓝按光亮度之比为$ 1 :4.5907 :0.0601 $
@@ -519,7 +531,8 @@ \subsubsection*{颜色匹配}
519531
520532\subsubsection* {CIE 1931颜色空间 }
521533\begin {definition }
522- 对于RGB三刺激值为$ R,G,B$ 的颜色,定义其RGB\keyindex {色品}{chromaticity}{}坐标为:
534+ 对于RGB三刺激值为$ R,G,B$ 的颜色,定义其RGB\keyindex {色品}{chromaticity}{}
535+ 坐标为:
523536 \begin {align }
524537 r & =\frac {R}{R+G+B}\, , \\
525538 g & =\frac {G}{R+G+B}\, , \\
@@ -753,8 +766,8 @@ \subsubsection*{颜色空间的转化}
753766 \end {array }\right ]\, .
754767\end {align }
755768
756- \keyindex {sRGB颜色空间}{standard RGB color space}{}是惠普与微软等企业
757- 于1996年共同开发的用于显示器 、打印机以及互联网的一种色域标准。
769+ \keyindex {sRGB颜色空间}{standard RGB color space}{}
770+ 是惠普与微软等企业于1996年共同开发的用于显示器 、打印机以及互联网的一种色域标准。
758771对于sRGB的线性值与XYZ空间的转化,以D65为参照白\sidenote {D65是CIE规定的标准日光光源,色温约6500{\normalfont K}。}取
759772\begin {align }
760773 \begin {array }{lll}
@@ -798,7 +811,8 @@ \subsubsection*{颜色空间的转化}
798811 \right .
799812\end {align }
800813
801- \reffig {5.ex13}展示了多种\keyindex {色域}{color gamut}{}标准。
814+ \reffig {5.ex13}展示了多种\keyindex {色域}{color gamut}{}
815+ 标准。
802816\begin {figure }[htbp]
803817 \centering\includegraphics [width=0.6\linewidth ]{chap05/CIE1931xygamutcomparison.pdf}
804818 \caption {一些RGB与CMYK色域在CIE 1931 $ xy$ 色品图中的范围。}
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