CIE 170-2-2015 Fundamental Chromaticity Diagram with Physiological Axes C Part 2 Spectral Luminous Efficiency Functions and Chromaticity Diagrams.pdf

1、 TECHNICAL REPORT Fundamental Chromaticity Diagram with Physiological Axes Part 2: Spectral Luminous Efficiency Functions and Chromaticity Diagrams CIE 170-2:2015 UDC: 612.84 Descriptor: Physiological optics. vision 535.66 Colorimetry ISBN 978-3-902842-06-0 THE INTERNATIONAL COMMISSION ON ILLUMINATI

2、ON The International Commission on Illumination (CIE) is an organization devoted to international co-operation and exchange of information among its member countries on all matters relating to the art and science of lighting. Its membership consists of the National Committees in about 40 countries.

3、The objectives of the CIE are: 1. To provide an international forum for the discussion of all matters relating to the science, technology and art in the fields of light and lighting and for the interchange of information in these fields between countries. 2. To develop basic standards and procedures

4、 of metrology in the fields of light and lighting. 3. To provide guidance in the application of principles and procedures in the development of international and national standards in the fields of light and lighting. 4. To prepare and publish standards, reports and other publications concerned with

5、 all matters relating to the science, technology and art in the fields of light and lighting. 5. To maintain liaison and technical interaction with other international organizations concerned with matters related to the science, technology, standardization and art in the fields of light and lighting

6、. The work of the CIE is carried out by Technical Committees, organized in seven Divisions. This work covers subjects ranging from fundamental matters to all types of lighting applications. The standards and technical reports developed by these international Divisions of the CIE are accepted through

7、out the world. A plenary session is held every four years at which the work of the Divisions and Technical Committees is reported and reviewed, and plans are made for the future. The CIE is recognized as the authority on all aspects of light and lighting. As such it occupies an important position am

8、ong international organizations. LA COMMISSION INTERNATIONALE DE LECLAIRAGE La Commission Internationale de lEclairage (CIE) est une organisation qui se donne pour but la coopration internationale et lchange dinformations entre les Pays membres sur toutes les questions relatives lart et la science d

9、e lclairage. Elle est compose de Comits Nationaux reprsentant environ 40 pays. Les objectifs de la CIE sont : 1. De constituer un centre dtude international pour toute matire relevant de la science, de la technologie et de lart de la lumire et de lclairage et pour lchange entre pays dinformations da

10、ns ces domaines. 2. Dlaborer des normes et des mthodes de base pour la mtrologie dans les domaines de la lumire et de lclairage. 3. De donner des directives pour lapplication des principes et des mthodes dlaboration de normes internationales et nationales dans les domaines de la lumire et de lclaira

11、ge. 4. De prparer et publier des normes, rapports et autres textes, concernant toutes matires relatives la science, la technologie et lart dans les domaines de la lumire et de lclairage. 5. De maintenir une liaison et une collaboration technique avec les autres organisations internationales concerne

12、s par des sujets relatifs la science, la technologie, la normalisation et lart dans les domaines de la lumire et de lclairage. Les travaux de la CIE sont effectus par Comits Techniques, organiss en sept Divisions. Les sujets dtudes stendent des questions fondamentales, tous les types dapplications d

13、e lclairage. Les normes et les rapports techniques labors par ces Divisions Internationales de la CIE sont reconnus dans le monde entier. Tous les quatre ans, une Session plnire passe en revue le travail des Divisions et des Comits Techniques, en fait rapport et tablit les projets de travaux pour la

14、venir. La CIE est reconnue comme la plus haute autorit en ce qui concerne tous les aspects de la lumire et de lclairage. Elle occupe comme telle une position importante parmi les organisations internationales. DIE INTERNATIONALE BELEUCHTUNGSKOMMISSION Die Internationale Beleuchtungskommission (CIE)

15、ist eine Organisation, die sich der internationalen Zusammenarbeit und dem Austausch von Informationen zwischen ihren Mitgliedslndern bezglich der Kunst und Wissenschaft der Lichttechnik widmet. Die Mitgliedschaft besteht aus den Nationalen Komitees in rund 40 Lndern. Die Ziele der CIE sind: 1. Ein

16、internationales Forum fr Diskussionen aller Fragen auf dem Gebiet der Wissenschaft, Technik und Kunst der Lichttechnik und fr den Informationsaustausch auf diesen Gebieten zwischen den einzelnen Lndern zu sein. 2. Grundnormen und Verfahren der Messtechnik auf dem Gebiet der Lichttechnik zu entwickel

17、n. 3. Richtlinien fr die Anwendung von Prinzipien und Vorgngen in der Entwicklung internationaler und nationaler Normen auf dem Gebiet der Lichttechnik zu erstellen. 4. Normen, Berichte und andere Publikationen zu erstellen und zu verffentlichen, die alle Fragen auf dem Gebiet der Wissenschaft, Tech

18、nik und Kunst der Lichttechnik betreffen. 5. Liaison und technische Zusammenarbeit mit anderen internationalen Organisationen zu unterhalten, die mit Fragen der Wissenschaft, Technik, Normung und Kunst auf dem Gebiet der Lichttechnik zu tun haben. Die Arbeit der CIE wird durch Technische Komitees ge

19、leistet, die in sieben Divisionen organisiert sind. Diese Arbeit betrifft Gebiete mit grundlegendem Inhalt bis zu allen Arten der Lichtanwendung. Die Normen und Technischen Berichte, die von diesen international zusammengesetzten Divisionen ausgearbeitet werden, sind auf der ganzen Welt anerkannt. A

20、lle vier Jahre findet eine Session statt, in der die Arbeiten der Divisionen berichtet und berprft werden, sowie neue Plne fr die Zukunft ausgearbeitet werden. Die CIE wird als hchste Autoritt fr alle Aspekte des Lichtes und der Beleuchtung angesehen. Auf diese Weise unterhlt sie eine bedeutende Ste

21、llung unter den internationalen Organisationen. Published by the COMMISSION INTERNATIONALE DE LECLAIRAGE CIE Central Bureau Babenbergerstrasse 9, A-1010 Vienna, AUSTRIA Tel: +43(1)714 31 87 e-mail: ciecbcie.co.at www.cie.co.at CIE 2015 - All rights reserved TECHNICAL REPORT Fundamental Chromaticity

22、Diagram with Physiological Axes Part 2: Spectral Luminous Efficiency Functions and Chromaticity Diagrams CIE 170-2:2015 UDC: 612.84 Descriptor: Physiological optics. vision 535.66 Colorimetry ISBN 978-3-902842-06-0 CIE 170-2:2015 II This Technical Report has been prepared by CIE Technical Committee

23、1-36 of Division 1 “Vision and Colour” and has been approved by the Board of Administration as well as by Division 1 of the Commission Internationale de lEclairage. The document reports on current knowledge and experience within the specific field of light and lighting described, and is intended to

24、be used by the CIE membership and other interested parties. It should be noted, however, that the status of this document is advisory and not mandatory. Ce rapport technique a t labor par le Comit Technique CIE 1-36 de la Division 1 “Vision et Couleur“ et a t approuv par le Bureau et Division 1 de l

25、a Commission Internationale de lEclairage. Le document expose les connaissances et lexprience actuelles dans le domaine particulier de la lumire et de lclairage dcrit ici. Il est destin tre utilis par les membres de la CIE et par tous les intresss. Il faut cependant noter que ce document est indicat

26、if et non obligatoire. Dieser Technische Bericht ist vom Technischen Komitee CIE 1-36 der Division 1 “Sehen und Farbe“ ausgearbeitet und vom Vorstand sowie Division 1 der Commission Internationale de lEclairage gebilligt worden. Das Dokument berichtet ber den derzeitigen Stand des Wissens und Erfahr

27、ung in dem behandelten Gebiet von Licht und Beleuchtung; es ist zur Verwendung durch CIE-Mitglieder und durch andere Interessierte bestimmt. Es sollte jedoch beachtet werden, dass das Dokument eine Empfehlung und keine Vorschrift ist. Any mention of organizations or products does not imply endorseme

28、nt by the CIE. Whilst every care has been taken in the compilation of any lists, up to the time of going to press, these may not be comprehensive. Toute mention dorganisme ou de produit nimplique pas une prfrence de la CIE. Malgr le soin apport la compilation de tous les documents jusqu la mise sous

29、 presse, ce travail ne saurait tre exhaustif. Die Erwhnung von Organisationen oder Erzeugnissen bedeutet keine Billigung durch die CIE. Obgleich groe Sorgfalt bei der Erstellung von Verzeichnissen bis zum Zeitpunkt der Drucklegung angewendet wurde, besteht die Mglichkeit, dass diese nicht vollstndig

30、 sind. CIE 2015 - All rights reserved CIE 170-2:2015 III The following members of TC 1-36 “Fundamental chromaticity diagram with physiologically significant axes“ took part in the preparation of this technical report. The committee comes under Division 1 “Vision and Colour“. Authors: Vinot, F. Franc

31、e (Chair) MacLeod, D. USA Mollon, J.D. United Kingdom Moreland, J.D. United Kingdom Pokorny, J. USA Sharpe, L.T. Germany Stockman, A. United Kingdom Valberg, A. Norway Vos, J.J. Netherlands Walraven, P.L. Netherlands (Secretary) Wold, J.H. Norway Advisor: Yaguchi, H. Japan CIE 170-2:2015 IV CONTENTS

32、 Summary VI Rsum VI Zusammenfassung . VII Introduction to Part 2 1 7 Photometric Aspects; the Choice of the Cone-Fundamental-Based Spectral Luminous Efficiency Functions . 2 7.1 Task Definition 2 7.2 The Cone-Fundamental-Based Spectral Luminous Efficiency Functions VF,q() and VF() for 2 Field Size .

33、 2 7.3 The Cone-Fundamental-Based Spectral Luminous Efficiency Functions VF,q,10() and VF,10() for 10 Field Size . 4 8 Chromaticity Diagrams . 6 8.1 The MacLeodBoynton Chromaticity Diagram . 6 8.1.1 MacLeodBoynton Tristimulus Values . 6 8.1.2 The MacLeodBoynton Constant LM-Luminance Plane . 9 8.1.3

34、The MacLeodBoynton Chromaticity Diagram 9 8.1.4 The MacLeodBoynton Chromaticity Diagram for 2 Field Size 10 8.1.5 The MacLeodBoynton Chromaticity Diagram for 10 Field Size 11 8.2 Cone-Fundamental-Based Colorimetric Systems Compliant with the Principles of the CIE XYZ Concept 13 8.2.1 Task Definition

35、 13 8.2.2 Cone-Fundamental-Based Tristimulus Values and Cone-Fundamental-Based Chromaticity Coordinates 13 8.2.3 The General CIE XYZ Concept 14 8.2.4 Cone-Fundamental-Based Spectral Tristimulus Values for 2 Field Size . 15 8.2.5 The (xF, yF) Cone-Fundamental-Based Chromaticity Diagram for 2 Field Si

36、ze 17 8.2.6 Cone-Fundamental-Based Spectral Tristimulus Values for 10 Field Size . 18 8.2.7 The (xF,10, yF,10) Cone-Fundamental-Based Chromaticity Diagram for 10 Field Size 21 8.2.8 Practical Calculation of the Cone-Fundamental-Based Tristimulus Values . 23 8.2.9 Comparison between Chromaticity Diag

37、rams . 24 9 Conclusion to Part 2 . 25 10 Tables 26 Table 10.1 The cone-fundamental-based spectral luminous efficiency function for 2 field size in terms of quanta (logarithmic values to base 10, in 5-nm steps) 27 Table 10.2 The cone-fundamental-based spectral luminous efficiency function for 2 field

38、 size in terms of energy (in 1-nm steps) 28 Table 10.3 The cone-fundamental-based spectral luminous efficiency function for 10 field size in terms of quanta (logarithmic values to base 10, in 5-nm steps) 32 Table 10.4 The cone-fundamental-based spectral luminous efficiency function for 10 field size

39、 in terms of energy (in 1-nm steps) 33 Table 10.5 Spectral MacLeodBoynton chromaticity coordinates for 2 field size . 37 CIE 170-2:2015 V Table 10.6 Spectral MacLeodBoynton chromaticity coordinates for 10 field size . 39 Table 10.7 Cone-fundamental-based spectral tristimulus values and spectral chro

40、maticity coordinates for 2 field size . 41 Table 10.8 Cone-fundamental-based spectral tristimulus values and spectral chromaticity coordinates for 10 field size 51 References . 61 CIE 170-2:2015 VI FUNDAMENTAL CHROMATICITY DIAGRAM WITH PHYSIOLOGICAL AXES PART 2: SPECTRAL LUMINOUS EFFICIENCY FUNCTION

41、S AND CHROMATICITY DIAGRAMS Summary CIE established, in 1991, the Technical Committee TC 1-36 with the following Terms of Reference: “Establish a fundamental chromaticity diagram of which the coordinates correspond to physiologically significant axes“. Part 1 of the report is presented in CIE 170-1

42、Fundamental Chromaticity Diagram with Physiological Axes Part 1: Definition of CIE 2006 Cone Fundamentals. It is limited to the choice of a set of colour-matching functions (CMFs) and estimates of cone fundamentals for the normal observer, ranging in visual angle (field size) from 1 to 10. This repo

43、rt, entitled Part 2, aims at providing the user with practical colorimetric tools, in the form of chromaticity diagrams. The report starts with the definition of cone-fundamental-based spectral luminous efficiency functions as a linear combination of the long-wave sensitive and the middle-wave sensi

44、tive cone fundamentals, following the proposal of Sharpe et al. (2011). Cone-fundamental-based spectral luminous efficiency functions are proposed for the 2 and for the 10 photometric observers. The definition of the cone-fundamental-based spectral luminous efficiency functions offers the possibilit

45、y of developing MacLeodBoynton chromaticity diagrams based on cone fundamentals where the chromaticity is represented in an equi-luminant plane. MacLeodBoynton tristimulus values LMB, MMBand SMBare computed in the traditional form, while chromaticity coordinates lMBand sMBare computed so as to prese

46、rve the equi-luminant property of the diagram. In addition, to allow for comparisons with the traditional CIE procedures, transformations of the cone fundamentals in the form of cone-fundamental-based XF, YF, ZFtristimulus values and xF, yFchromaticity coordinates are presented. Criteria that a colo

47、rimetric system should fulfil are maintained, and the properties of the spectral tristimulus values, summarized by Wold and Valberg (1999), are described in detail. The linear transformations that should be used to compute the XF, YF, ZFtristimulus values from the cone fundamentals are given with th

48、e number of decimal places necessary to produce spectral tristimulus values with 7 significant figures. The report ends with tables and references. All tables are downloadable in an Excel file at http:/files.cie.co.at/813_Tables_CIE_170-2.xls. DIAGRAMME FONDAMENTAL DE CHROMATICITE AVEC DES AXES PHYS

49、IOLOGIQUES PARTIE 2: FONCTIONS DEFFICACIT LUMINEUSE SPECTRALE ET DIAGRAMMES DE CHROMATICIT Rsum La CIE a cr, en 1991, le Comit technique TC 1-36 avec pour mandat : Etablir un diagramme de chromaticit fondamental dont les coordonnes correspondent des axes physiologiquement significatifs“. La premire partie du rapport a t publie dans le document CIE 170-1 Fundamental Chromat