LED原色光谱对颜色匹配精度的影响分析

郭春丽; 黄敏; 习永惠; 潘洁

doi:doi:10.3788/AOS202040.1633001

光学学报, 2020, 40 (16): 1633001, 网络出版: 2020-08-07

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Influence of LED Primary Colors on Color Matching Accuracy

郭春丽黄敏 ^*习永惠潘洁

作者单位

北京印刷学院印刷与包装工程学院, 北京 102600

图 & 表

图 1. 目标设备和匹配设备原色的归一化光谱能量分布。(a) R通道;(b) G通道;(c)B通道

Fig. 1. Normalized spectral power distributions of the primary colors of the target and matched devices. (a) R channel; (b) G channel; (c) B channel

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图 2. 目标设备和匹配原色的色域

Fig. 2. Color gamuts of the target and matched devices

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图 3. 实验相关示意图。 (a)实验装置图;(b)LED-Panel及控制器连接;(c)软件调节界面

Fig. 3. Experimental related diagram. (a) Experimental setup; (b) LED-Panel and the controllers; (c) interface of software adjustment

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图 4. 不同颜色匹配函数计算不同RGB组合下匹配颜色比较。(a) L1; (b) L2; (c) L3; (d) L4

Fig. 4. Comparisons of the matched colors with different CMFs in different RGB combinations. (a) L1; (b) L2; (c) L3; (d) L4

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图 5. 不同颜色匹配函数计算Δ(u', v')值柱状图

Fig. 5. Histograms of the Δ(u', v') values calculated by different color matching functions

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图 6. 不同LED-RGB三原色光源组合下的观察者差异色度椭圆。(a)5个颜色;(b)白色

Fig. 6. Observer variability ellipses from different LED-RGB primary color combinations. (a) 5 colors; (b) white

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图 7. 基于CIE1964计算得到的文献[ 15]的实验结果

Fig. 7. Results from Ref. [15] with different primary-sets by CIE1964

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表 1目标设备和匹配设备原色的光谱和色度信息

Table1. Primary colors and colorimetric information of the target and matched devices

Device	Primary	λ-measured /nm	FWHM /nm	x₁₀	y₁₀	u'₁₀	v'₁₀
Target device	NEC-R	652	90	0.64	0.33	0.45	0.52
	NEC-G	520	32	0.26	0.68	0.10	0.58
	NEC-B	444	21	0.15	0.10	0.16	0.23
Matched device	LED-R1	636	18	0.69	0.31	0.52	0.52
	LED-R2	672	20	0.71	0.29	0.57	0.51
	LED-G1	508	27	0.12	0.70	0.04	0.56
	LED-G2	524	31	0.24	0.72	0.08	0.58
	LED-B1	452	19	0.15	0.07	0.16	0.18
	LED-B2	472	22	0.11	0.18	0.09	0.33

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表 2目标色的色度参数

Table2. Colorimetric parameters of the target colors

Colors	CIE recommended value			Measured value					Δ ${E_{ab}}^{*}$
Colors	$L_{10}^{*}$	$a_{10}^{*}$	$b_{10}^{*}$	$L_{10}^{*}$	$a_{10}^{*}$	$b_{10}^{*}$	u'₁₀	v'₁₀	Δ ${E_{ab}}^{*}$
White	-	-	-	-	-	-	0.21	0.49	-
Gray	62	0	0	62.42	0.11	-0.41	0.21	0.49	0.60
Red	44	37	23	43.91	36.49	22.95	0.32	0.51	0.52
Yellow	87	-7	47	87.25	-6.91	46.85	0.22	0.53	0.30
Green	56	-32	0	56.25	-32.16	-0.33	0.15	0.50	0.44
Blue	36	5	-31	36.49	4.56	-30.65	0.19	0.41	0.74

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表 3实验观察者的精度

Table3. Observer variations in the experiments

LED-conbination	L1	L2	L3	L4
Intra-observer	R1-G2-B1	R2-G2-B1	R1-G1-B1	R1-G2-B2
Min	0.0017	0.0011	0.0018	0.0012
Max	0.0032	0.0032	0.0069	0.0032
Mean	0.0024	0.0024	0.0038	0.0024
Inter-observer	R1-G2-B1	R2-G2-B1	R1-G1-B1	R1-G2-B2
Min	0.0002	0.0002	0.0002	0.0005
Max	0.0188	0.0209	0.0241	0.0221
Mean	0.0039	0.0053	0.0069	0.0059

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表 4不同LED-RGB光源组合下每种颜色的匹配结果[以Δ(u', v')表示]

Table4. Δ(u', v') values of each color from different LED-RGB combinations

Colors	L1	L2	L3	L4	Mean
White	0.0065	0.0075	0.0075	0.0085	0.0075
Gray	0.0054	0.0057	0.0063	0.0084	0.0065
Red	0.0070	0.0096	0.0080	0.0068	0.0079
Yellow	0.0050	0.0052	0.0073	0.0045	0.0055
Green	0.0057	0.0054	0.0083	0.0081	0.0069
Blue	0.0075	0.0068	0.0079	0.0138	0.0090
Mean	0.0062	0.0067	0.0076	0.0084	0.0072

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表 5不同LED-RGB三原色光源组合下的观察者色度椭圆参数

Table5. Parameters of the observer variability ellipses from different LED-RGB primary color combinations

Color	Size					θ
Color	L1	L2	L3	L4	Mean	L1	L2	L3	L4
White	0.0039	0.0079	0.0085	0.0082	0.0071	68.35	51.42	127.00	139.41
Gray	0.0042	0.0060	0.0078	0.0090	0.0067	76.46	40.88	142.17	138.45
Red	0.0076	0.0085	0.0119	0.0075	0.0089	11.27	14.79	7.09	17.26
Yellow	0.0035	0.0069	0.0093	0.0052	0.0062	35.38	163.89	151.91	172.54
Green	0.0062	0.0076	0.0087	0.0077	0.0075	95.27	74.97	134.39	132.13
Blue	0.0075	0.0066	0.0099	0.0118	0.0089	71.58	84.23	99.53	139.03
Mean	0.0055	0.0072	0.0094	0.0082		-	-	-	-

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表 6不同组合匹配设备与目标设备原色峰值波长位置比较

Table6. Comparison of the peak wavelength of the target and matched devices with different combinations

Combination	ΔR /nm	ΔG /nm	ΔB /nm
L1	-16	4	8
L2	20	4	8
L3	-16	-12	8
L4	-16	4	28

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郭春丽, 黄敏, 习永惠, 潘洁. LED原色光谱对颜色匹配精度的影响分析[J]. 光学学报, 2020, 40(16): 1633001. Chunli Guo, Min Huang, Yonghui Xi, Jie Pan. Influence of LED Primary Colors on Color Matching Accuracy[J]. Acta Optica Sinica, 2020, 40(16): 1633001.

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图 1. 目标设备和匹配设备原色的归一化光谱能量分布。(a) R通道;(b) G通道;(c)B通道

Fig. 1. Normalized spectral power distributions of the primary colors of the target and matched devices. (a) R channel; (b) G channel; (c) B channel

图 2. 目标设备和匹配原色的色域

Fig. 2. Color gamuts of the target and matched devices

图 3. 实验相关示意图。 (a)实验装置图;(b)LED-Panel及控制器连接;(c)软件调节界面

Fig. 3. Experimental related diagram. (a) Experimental setup; (b) LED-Panel and the controllers; (c) interface of software adjustment

图 4. 不同颜色匹配函数计算不同RGB组合下匹配颜色比较。(a) L1; (b) L2; (c) L3; (d) L4

Fig. 4. Comparisons of the matched colors with different CMFs in different RGB combinations. (a) L1; (b) L2; (c) L3; (d) L4

图 5. 不同颜色匹配函数计算Δ(u', v')值柱状图

Fig. 5. Histograms of the Δ(u', v') values calculated by different color matching functions

图 6. 不同LED-RGB三原色光源组合下的观察者差异色度椭圆。(a)5个颜色;(b)白色

Fig. 6. Observer variability ellipses from different LED-RGB primary color combinations. (a) 5 colors; (b) white

图 7. 基于CIE1964计算得到的文献[ 15]的实验结果

Fig. 7. Results from Ref. [15] with different primary-sets by CIE1964

表 1目标设备和匹配设备原色的光谱和色度信息

Table1. Primary colors and colorimetric information of the target and matched devices

表 2目标色的色度参数

Table2. Colorimetric parameters of the target colors

表 3实验观察者的精度

Table3. Observer variations in the experiments

表 4不同LED-RGB光源组合下每种颜色的匹配结果[以Δ(u', v')表示]

Table4. Δ(u', v') values of each color from different LED-RGB combinations

表 5不同LED-RGB三原色光源组合下的观察者色度椭圆参数

Table5. Parameters of the observer variability ellipses from different LED-RGB primary color combinations

表 6不同组合匹配设备与目标设备原色峰值波长位置比较

Table6. Comparison of the peak wavelength of the target and matched devices with different combinations

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图 1. 目标设备和匹配设备原色的归一化光谱能量分布。(a) R通道;(b) G通道;(c)B通道

Fig. 1. Normalized spectral power distributions of the primary colors of the target and matched devices. (a) R channel; (b) G channel; (c) B channel

图 2. 目标设备和匹配原色的色域

Fig. 2. Color gamuts of the target and matched devices

图 3. 实验相关示意图。 (a)实验装置图;(b)LED-Panel及控制器连接;(c)软件调节界面

Fig. 3. Experimental related diagram. (a) Experimental setup; (b) LED-Panel and the controllers; (c) interface of software adjustment

图 4. 不同颜色匹配函数计算不同RGB组合下匹配颜色比较。(a) L1; (b) L2; (c) L3; (d) L4

Fig. 4. Comparisons of the matched colors with different CMFs in different RGB combinations. (a) L1; (b) L2; (c) L3; (d) L4

图 5. 不同颜色匹配函数计算Δ(u', v')值柱状图

Fig. 5. Histograms of the Δ(u', v') values calculated by different color matching functions

图 6. 不同LED-RGB三原色光源组合下的观察者差异色度椭圆。(a)5个颜色;(b)白色

Fig. 6. Observer variability ellipses from different LED-RGB primary color combinations. (a) 5 colors; (b) white

图 7. 基于CIE1964计算得到的文献[ 15]的实验结果

Fig. 7. Results from Ref. [15] with different primary-sets by CIE1964

表 1目标设备和匹配设备原色的光谱和色度信息

Table1. Primary colors and colorimetric information of the target and matched devices

表 2目标色的色度参数

Table2. Colorimetric parameters of the target colors

表 3实验观察者的精度

Table3. Observer variations in the experiments

表 4不同LED-RGB光源组合下每种颜色的匹配结果[以Δ(u', v')表示]

Table4. Δ(u', v') values of each color from different LED-RGB combinations

表 5不同LED-RGB三原色光源组合下的观察者色度椭圆参数

Table5. Parameters of the observer variability ellipses from different LED-RGB primary color combinations

表 6不同组合匹配设备与目标设备原色峰值波长位置比较

Table6. Comparison of the peak wavelength of the target and matched devices with different combinations

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