1、 REAPPRAISAL OF COLOUR MATCHING AND GRASSMANNS LAWS CIE 185:2009 UDC: 535.653 Descriptor: Matching methods 612.843.313.2 Grassmans laws - Physiology ISBN 978 3 901906 78 7 THE INTERNATIONAL COMMISSION ON ILLUMINATION The International Commission on Illumination (CIE) is an organisation devoted to in
2、ternational 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. The objectives of the CIE are: 1. To provide an international forum for the discussion
3、 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 of metrology in the fields of light and lighting. 3. To provide guidance in the appli
4、cation 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 all matters relating to the science, technology and art in the fields of light and li
5、ghting. 5. To maintain liaison and technical interaction with other international organisations concerned with matters related to the science, technology, standardisation and art in the fields of light and lighting. The work of the CIE is carried on by seven Divisions each with about 20 Technical Co
6、mmittees. 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 throughout the world. A plenary session is held every four years at which the work of the
7、 Divisions and Technical Committees is reviewed, reported and plans are made for the future. The CIE is recognised as the authority on all aspects of light and lighting. As such it occupies an important position among international organisations. LA COMMISSION INTERNATIONALE DE LECLAIRAGE La Commiss
8、ion 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 de lclairage. Elle est compose de Comits Nationaux reprsentant environ 40 pays. Les obj
9、ectifs 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 dans ces domaines. 2. Dlaborer des normes et des mthodes de base pour la mtrologie dans
10、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 lclairage. 4. De prparer et publier des normes, rapports et autres textes, concernant toutes
11、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 concernes par des sujets relatifs la science, la technologie, la normalisation et lart dans le
12、s domaines de la lumire et de lclairage. Les travaux de la CIE sont effectus par 7 Divisions, ayant chacune environ 20 Comits Techniques. Les sujets dtudes stendent des questions fondamentales, tous les types dapplications de lclairage. Les normes et les rapports techniques labors par ces Divisions
13、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 lavenir. La CIE est reconnue comme la plus haute autorit en ce qui concerne to
14、us 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) ist eine Organisation, die sich der internationalen Zusammenarbeit und dem A
15、ustausch 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 internationaler Mittelpunkt fr Diskussionen aller Fragen auf dem Gebiet der
16、 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 entwickeln. 3. Richtlinien fr die Anwendung von Prinzipien und Vorgngen in der
17、 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, Technik und Kunst der Lichttechnik betreffen. 5. Liaison und technische Z
18、usammenarbeit 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 in 7 Divisionen, jede mit etwa 20 Technischen Komitees, geleistet. Diese Arbeit betrifft Gebiete
19、mit grundlegendem Inhalt bis zu allen Arten der Lichtanwendung. Die Normen und Technischen Berichte, die von diesen international zusammengesetzten Divisionen ausgearbeitet werden, sind von der ganzen Welt anerkannt. Alle vier Jahre findet eine Session statt, in der die Arbeiten der Divisionen berpr
20、ft, berichtet und 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 Stellung unter den internationalen Organisationen. Published by the COMMISSION INTERNATIONALE DE L
21、ECLAIRAGE CIE Central Bureau Kegelgasse 27, A-1030 Vienna, AUSTRIA Tel: +43(1)714 31 87 0, Fax: +43(1)714 31 87 18 e-mail: ciecbcie.co.at WWW: http:/www.cie.co.at/ CIE 2009 - All rights reserved REAPPRAISAL OF COLOUR MATCHING AND GRASSMANNS LAWS CIE 185:2009 UDC: 535.653 Descriptor: Matching methods
22、 612.843.313.2 Grassmans laws - Physiology ISBN 978 3 901906 78 7 CIE 185:2009 II This Technical Report has been prepared by CIE Technical Committee 1-56 of Division 1 “Vision and Colour“ and has been approved by the Board of Administration of the Commission Internationale de lEclairage for study an
23、d application. The document reports on current knowledge and experience within the specific field of light and lighting described, and is intended to 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 mandator
24、y. The latest CIE proceedings or CIE NEWS should be consulted regarding possible subsequent amendments. Ce rapport technique a t labor par le Comit Technique CIE 1-56 de la Division 1 “Vision et Couleur“ et a t approuv par le Bureau de la Commission Internationale de lEclairage, pour tude et emploi.
25、 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 indicatif et non obligatoire. Il faut consulter l
26、es plus rcents comptes rendus de la CIE, ou le CIE NEWS, en ce qui concerne des amendements nouveaux ventuels. Dieser Technische Bericht ist vom Technischen Komitee CIE 1-56 der Division 1 “Sehen und Farbe“ ausgearbeitet und vom Vorstand der Commission Internationale de lEclairage gebilligt worden.
27、Das Dokument berichtet ber den derzeitigen Stand des Wissens und Erfahrung 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
28、 ist. Die neuesten CIE-Tagungsberichte oder die CIE NEWS sollten im Hinblick auf mgliche sptere nderungen zu Rate gezogen werden. Any mention of organisations or products does not imply endorsement by the CIE. Whilst every care has been taken in the compilation of any lists, up to the time of going
29、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 presse, ce travail ne saurait tre exhaustif. Die Erwhnung von Organisationen oder Erzeugnissen bedeutet
30、keine Billigung durch die CIE. Obgleich groe Sorgfalt bei der Erstellung von Verzeichnissen bis zum Zeitpunkt der Drucklegung angewendet wurde, ist es mglich, dass diese nicht vollstndig sind. CIE 2009 - All rights reserved CIE 185:2009 III The following members of TC 1-56 “Improved Colour Matching
31、Functions“ took part in the preparation of this Technical Report. The committee comes under Division 1 “Vision and Colour”. Members: Michael H. Brill USA (Chair) Mark D. Fairchild USA Hugh S. Fairman USA Kevin Houser USA Rolf G. Kuehni USA Ronnier Luo Great Britain Boris Oicherman Israel Claudio Ole
32、ari Italy David Oulton Great Britain Danny Rich USA Alan Robertson Canada Janos Schanda Hungary Arthur W. Tarrant Great Britain William A. Thornton = USA Klara Wenzel Hungary Jan Wold Norway Advisors: Andrew Stockman Great Britain Francoise Vienot France CIE 185:2009 IV CONTENTS SUMMARY V RESUME V Z
33、USAMMENFASSUNG VI 1. INTRODUCTION AND BACKGROUND 1 2. SCOPE AND HISTORY OF CIE TC 1-56 2 3. THEORY OF TRANSFORMATION OF PRIMARIES 3 4. STATISTICAL ROBUSTNESS AND THORNTONS RESULTS 3 5. EXPERIMENTAL STUDIES 5 6. THEORETICAL ALTERNATIVES TO GRASSMANNS LAWS 6 6.1 General Covering Theories 7 6.2 Maxwell
34、 vs. Maximum-Saturation Match: An Illustration of Resolution 7 7. CONSENSUS RECOMMENDATION OF TC 1-56 9 8. REFERENCES 9 APPENDIX A: MAXWELL COLOUR MATCHING TUTORIAL 11 CIE 185:2009 V REAPPRAISAL OF COLOUR MATCHING AND GRASSMANNS LAWS SUMMARY The laws of additivity and proportionality of colour match
35、es, Grassmanns laws, are the basis of all colour theory, but are not axiomatically true. The extent of departure of human vision from Grassmanns laws has been periodically examined. One exploration, by W. A. Thornton, found considerable failure of transformability of primaries - a symptom of Grassma
36、nn additivity failure. In the 14 years since Thorntons finding, several groups have formed to replicate and understand Thorntons results and the limitations of Grassmanns laws. CIE TC 1-56 is the latest of these. During the ten years of this committees existence, statistical simulations indicated th
37、at replicate matches by the same observer (not present in Thorntons data) are required to suppress random errors, and accordingly three laboratories generated intra-observer matching results in three different luminance domains. Two of the studies, respectively conducted at 300 cdm-2and 30 cdm-2, co
38、nfirm Grassmann additivity, but the third study shows failure of additivity at 3 cdm-2. In addition, Maxwell and maximum-saturation colour matches have long been known to be inconsistent even at high luminance levels and with intra-observer match replication to suppress noise. A practical consequenc
39、e of the failure of additivity could be problems observed in cross-media colour matching, although cross-media studies also have other well known sources of imprecision when the colour-matching is asymmetric. Some suggestions are made for a covering theory of Grassmanns laws that might accommodate b
40、oth Maxwell and maximum-saturation match data while still maintaining consistency with high-luminance success in experiments such as reported recently. Further investigations are indicated for a successor to TC 1-56. REEXAMEN DES LOIS DEGALISATION CHROMATIQUE ET DES LOIS DE GRASSMANN RESUME Les prin
41、cipes dadditivit et de transformabilit des galisations chromatiques ainsi que les lois de Grassmann, sont la base de toute thorie sur la couleur, mais ne sont pas axiomatiquement vraies. Limportance des carts de la vision humaine par rapport aux lois de Grassmann a t lobjet dexamens priodiques. Une
42、investigation de W. A. Thornton a mis en vidence les carts considrables qui se manifestent dans le changement des primaires un aspect des dfauts dadditivit des lois de Grassmann. Durant les 14 ans couls depuis les rsultats de Thornton, divers groupes se sont constitus pour reproduire et comprendre l
43、es rsultats de Thornton ainsi que les limites aux lois de Grassmann. Le dernier dentre eux est le comit CIE TC 1-56. Durant les dix annes de lexistence de ce comit, des simulations montrrent statistiquement que la rptition des galisations chromatiques par le mme observateur (non ralis pour les donne
44、s de Thornton) est ncessaire pour liminer les erreurs alatoires. Par suite trois laboratoires ralisrent des galisations chromatiques intra-observateurs dont les rsultats concernent trois diffrents domaines de luminance. Deux de ces tudes, respectivement conduites 300 cdm-2et 30 cdm-2, confirment lad
45、ditivit de Grassmann, mais la troisime tude montre un dfaut dadditivit 3 cdm-2. En outre les galisations chromatiques par la mthode de Maxwell et par celle au maximum de saturation sont, depuis longtemps, connues pour tre en dsaccord, mme des hauts niveaux de luminance et avec des rptitions dgalisat
46、ions intra-observateurs qui liminent les fluctuations alatoires. Ce dfaut dadditivit peut, en consquence pratique, tre lorigine des problmes observs dans les galisations chromatiques entre divers mdias, bien que ces tudes aient aussi des sources bien connues dimprcision lorsque les galisations chrom
47、atiques sont dissymtriques. Quelques suggestions sont faites pour une thorie explicative des lois de Grassmann qui pourrait englober la fois les donnes dgalisations chromatiques par la mthode de Maxwell avec celles obtenues au maximum de saturation, tout en conservant laccord avec le rsultat probant
48、 des expriences forte luminance, telles que celles rcemment obtenues. De nouvelles investigations sont proposes pour un comit qui succderait au TC 1-56. CIE 185:2009 VI NEUBEWERTUNG VON FARBABGLEICHEN UND GRASSMANNSCHEN GESETZEN ZUSAMMENFASSUNG Die Gesetze der Additivitt und Proportionalitt von Farb
49、abgleichen, die Gramannschen Gesetze, sind die Grundlage der gesamten Farbtheorie, aber nicht grundstzlich korrekt. Der Grad der Abweichung des menschlichen Sehens von den Gramannschen Gesetzen wurde immer wieder untersucht. In einer Untersuchung von W.A. Thornton wurden erhebliche Fehler in der Transformierbarkeit der
