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CIE 1931色彩しきさいそら

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ざい颜色感知かんちてき研究けんきゅうちゅうCIE 1931 XYZ色彩しきさいそら(也叫做CIE 1931色彩しきさいそら其中一個最先採用數學方式來定義的色彩しきさいそら,它由くに照明しょうめい员会(CIE)於1931ねん创立。

CIE XYZ色彩しきさい空間くうかんしたがえ1920年代ねんだい後期こうきW. David Wright(Wright 1928)かずJohn Guild(Guild 1931)做的いち系列けいれつ實驗じっけんちゅうとくてき們的實驗じっけん結果けっか合併がっぺいいたりょうCIE RGB色彩しきさい空間くうかんてき規定きていちゅう,CIE XYZ色彩しきさい空間くうかんさいしたがえ它得本文ほんぶんそく闡述這兩しゅ色彩しきさい空間くうかん

さんしょく刺激しげき

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人類じんるい眼睛がんせいゆうたい於短(S, 420-440nm)、なか(M, 530-540nm)ちょう(L, 560-580nm)波長はちょうてきひかり感受かんじゅたたえためきり細胞さいぼう需要じゅよう注意ちゅういてき人類じんるいひさしゆう一單色的夜視光感測器---細胞さいぼう---其最敏感びんかんてき感知かんちしき範圍はんいやくざい490-495nm)。よし此,根據こんきょ三種視錐細胞的刺激比例,便びんのう描述にんいちしゅ顏色かおいろてき感覺かんかく,此稱ためLMS空間くうかん

色彩しきさい空間くうかんゆびてきよう一種客觀的方式敘述顏色在人眼上的感覺,通常つうじょう需要じゅようさんしょく刺激しげき值。さら精確せいかくせつしゅ先先さきざき定義ていぎさんしゅ主要しゅよう顏色かおいろ(primary color),さい利用りよう顏色かおいろたたみ模型もけいそく敘述各種かくしゅ顏色かおいろ需要じゅよう注意ちゅういてき,三種主要顏色未必需要是真正的顏色(也就該種顏色かおいろ無法むほうしんてき創造そうぞう出來でき)。

ざいさんしょくしょくほう模型もけいちゅう,如果ぼう一種顏色和另一種混合了不同份量的三種原色的顏色,ひとし使人類じんるいじょうしょうどうてきばなしわが們把這三種原色的份量稱作該顏色的三色刺激值。CIE 1931色彩しきさい空間くうかん通常つうじょうかいきゅう顏色かおいろてきさんしょく刺激しげき值,なみ以X、YZらい表示ひょうじ

色彩しきさい空間くうかんゆびにんなん一種替每個顏色關聯到三個數(あるさんしょく刺激しげき值)てき方法ほうほう,CIE 1931色彩しきさい空間くうかん就是這種色彩しきさい空間くうかんいちただしCIE XYZ色彩しきさい空間くうかん特殊とくしゅてきいんため它是もと於人るい顏色かおいろ視覺しかくてき直接ちょくせつ測定そくていなみ充當じゅうとう很多其他色彩しきさい空間くうかんてき定義ていぎ基礎きそ

ざいCIE XYZ色彩しきさい空間くうかんちゅう,三色刺激值並不是指人類眼睛對短、中和ちゅうわ長波ちょうは(S、ML)てき反應はんのう,而是いちくみたたえためX、YZてき值,やくりゃく對應たいおう紅色こうしょく綠色みどりいろ藍色あいいろただしよう留意りゅういX、YZ值並しんてきおこりらいべにみどりかず藍色あいいろ,而是したがえ紅色こうしょく綠色みどりいろ藍色あいいろしるべ出來できてきさんすう),なみ使用しようCIE 1931 XYZ顏色かおいろひきはい函數かんすうらい計算けいさん兩個りゃんこよし多種たしゅ不同ふどう波長はちょうてきひかり混合こんごう而成てき光源こうげん以表現出げんしゅつ同樣どうようてき顏色かおいろ,這叫做「同色どうしょく」(metamerism)。とう兩個りゃんこ光源こうげんたい標準ひょうじゅん觀察かんさつしゃ(CIE 1931標準ひょうじゅんしょく觀察かんさつしゃゆうしょうどうてきげん顏色かおいろてき時候じこう,它們そくゆう同樣どうようてきさんしょく刺激しげき值,而不かん生成せいせい它們てきひかりてきひかりぶん佈如なに

CIE xyいろ

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CIE 1931色彩しきさいそら间色图。そと侧曲线边かいこう谱(ある单色)ひかり轨迹,长用纳米标记。注意ちゅうい描绘てき颜色赖于显示这个图象てき设备てき色彩しきさいそらぼつゆう设备のうゆうあし够大いろいきざい所有しょゆう位置いちじょう提供ていきょうせい确的しょくひょう现。

いん为人类眼睛有响应不同ふどうなみ范围てき三种类型的颜色传感器,所有しょゆう视颜しょくてきかんせい绘图さん维的。ただし颜色てき概念がいねん以分为两部分ぶぶん明度めいどしょくれい如,白色はくしょくあきらあきらてき颜色,而灰しょく认为ふとしあきらてき白色はくしょく。换句话说,白色はくしょく灰色はいいろてきいろいち样的,而明度めいど不同ふどう

CIE Yxy色彩しきさいそら故意こい设计とくYまいりすう颜色てき明度めいどあるあきらたびてき测量。颜色てきいろ接着せっちゃくどおり过两个导さんすうxyらい指定してい,它们所有しょゆう三个三色刺激值XYZてき函数かんすうしょ规范てき三个值中的两个:

导出てき色彩しきさいそら间用x, y, Yらい指定してい,它叫做CIE xyY色彩しきさいそら间并ざい实践ちゅう广泛よう指定してい颜色。

XZ三色刺激值可以从色度值xyあずかY三色刺激值计算回来:

みぎ侧的图象展示てんじりょうしょう对色图。そと侧曲线边かいこう谱轨迹,长用纳米标记。注意ちゅうい这个しょく图是指定していじん眼睛がんせい如何いかたい验给てい频谱てきひかりてき工具こうぐ。它不能ふのう指定してい物体ぶったいてき顏色かおいろある印刷いんさつぼくすい),いん为在观察物体ぶったいてき时候いたてきいろ还依赖于光源こうげん

数学すうがくじょうxy投影とうえいすわ标,いろ图的颜色うらないすえりょう投影とうえい平面へいめんてきいち区域くいき

いろ展示てんじりょうCIE XYZ色彩しきさいそら间一些有趣性质:

  • いろ展示てんじりょう对一般人可见的所有色度。这个よう颜色展示てんじてき区域くいきさけべ做人类视觉的いろいきざいCIE绘图じょう所有しょゆう见色てきしょくいきよう颜色展示てんじてき马蹄铁形じょういろいきてききょく线边かいさけべ做“ひかり谱轨迹”并对应于单色ひかり长用纳米标记。いろいきそこてきちょく线边かいさけべ做“むらさき线”,这些颜色つきかんざいいろいきてき边界じょうただしぼっゆうひきはいてき单色こうさらしょう饱和てき颜色于图がた内部ないぶ白色はくしょくくらい中央ちゅうおう
  • 所有しょゆう见色对应于xyzてき负值(いん此对应于XYZてき负值)。
  • 如果你在しょく图上选择りょうにんなん两点,则位于这两点间直线上にんなん颜色以用这两个颜しょく混合こんごう出来でき。这得りょうしょくいきてき形状けいじょう必定ひつじょうとつがたてき混合こんごうさん个光げん形成けいせいてき所有しょゆう颜色以在しょく图内てきみなもとてん形成けいせいてき三角形さんかっけいない找到(对于个光げん也如)。
  • 两个同等どうとうあきらあきら颜色てき等量とうりょう混合こんごう一般不位于这个线段的中点。ようさらいち般术语说,ざいxyいろ图上距离对应于两种颜しょく间的程度ていど。设计りょう其他色彩しきさいそら间(とく别是CIELuvCIELabらい满足这个问题。
  • 给定さん个真实光げん,这些光源こうげん不能ふのうくつがえ盖人类视觉的しょくいき。几何じょう说,ざいいろいきちゅうぼつゆう三个点可以形成包括整个色域的三角形,さら简单てき说,にん类视觉的しょくいき三角形さんかっけい

CIE XYZ色彩しきさいそら间定义

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实验结果— CIE RGB色彩しきさいそら

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CIE RGB色彩しきさいそら间是RGB色彩しきさいそら间之いち,以单しょく(单いち长)原色げんしょくてき特定とくてい集合しゅうごうちょしょう

ざい1920年代ねんだい,W. David Wright(Wright 1928)かずJohn Guild(Guild 1931)独立どくりつ进行りょう一系列人类视觉实验,提供ていきょうりょうCIE XYZ色彩しきさいそら间规じょうてきもと础。

CIE RGB原色げんしょくてきしょくいき原色げんしょくざいCIE 1931 xyいろ图上てき位置いち

实验使用しよう2视角てき圆形へいまくへいまくてき一半投影上测试颜色,另一半投影上观察者可调整的颜色。调整てき颜色さん种原しょくてき混合こんごう,它们ごと个都ゆう固定こていてきいろただし有可ゆか调整てき明度めいど

观察しゃあらため变三种原色光的明度直到观察到混合的颜色匹配了测试颜色。所有しょゆう颜色使用しよう这种わざ术匹はいとうぼつゆうひきはいてき时候,变数量的りょうてき一种原色被增加到测试颜色上,ようあまり两种原色げんしょく混合こんごうあずか它匹はい。对于这种じょう况,增加ぞうかいた测试颜色上原うえはらしょくてき数量すうりょう认为负值。つう过这种方しき以覆盖完せいてきじん类颜しょく感知かんちとう测试颜色单色てき时候,以把使用しようてきまい种原しょくてき数量すうりょう绘制为测试颜しょくてきなみ长的函数かんすう。这三个函数叫做这个特定实验的“颜色ひきはい函数かんすう”。

CIE 1931 RGB颜色ひきはい函数かんすう。颜色ひきはい函数かんすうこれひき配水はいすいひらこく标示てきなみ长的单色测试颜色しょ需要じゅようてき原色げんしょく数量すうりょう

つきかんWrightGuildてき实验使用しようりょうかく强度きょうどてきかく种原しょく一些不同的观察者,所有しょゆう们的结果总结为标じゅんCIE RGB颜色ひきはい函数かんすう, ,它们どおり使用しよう标准长为700 nm(红色)、546.1 nm(绿色)435.8 nm(蓝色)てき三种单色原色获得的。颜色ひきはい函数かんすうこれひきはい单色测验颜色しょ需要じゅようてき原色げんしょくてき数量すうりょう。这些函数かんすう展示てんじ于右侧的(CIE 1931)绘图ちゅう注意ちゅういざい435.8nm处为れいざい546.1nm处为れい,而ざい700 nm处为れいいん为在这些じょう况下测试颜色原色げんしょくいち。选择长546.1 nm435.8 nmてき原色げんしょくいん为它们是容易ようい再生さいせいてきみず银蒸气放电的しょく线。1931ねん选择てき700 nm长难于再生さいせい为单しょくこうたばね,选择它是いん眼睛がんせいてき颜色感知かんちざい这个长相とう变化,所以ゆえんざい这个原色げんしょく长上てきしょう误差はた对结はてゆう很小てきかげ响。

经过CIEてきとく别委员会てきふかおもえじゅく虑之きさき确定りょう颜色ひきはい函数かんすう原色げんしょく(Fairman 1997)。ざい图的短波たんぱ长波てき侧的しゃてんぼう程度ていどじょう随意ずいい选择てきじん眼睛がんせい实际じょうのういたなみ长直いた810 nmてきひかりただし敏感びんかんようすう千倍低于绿色光。てい义的这些颜色ひきはい函数かんすうさけべ做“1931 CIE标准观察しゃ”。注意ちゅうい: 指定していごと种原しょくてき明度めいど,而是はた这种きょく线常规標準ひょうじゅん为在其下ゆう固定こていてきめん积。这个めん积按如下规定而固定こてい特定とくてい

结果てき规范颜色ひきはい函数かんすう经常对源照度しょうど按r:g:b比率ひりつ1:4.5907:0.0601缩放、かず为源辐射こうりつ比率ひりつ72.0962:1.3791:1缩放らいおもしん生成せいせい真正しんせいてき颜色ひきはい函数かんすうつう过提议标じゅん原色げんしょく,CIE建立こんりゅうりょうきゃく观颜しょく表示法ひょうじほうてき一个国际系统。

给定这些缩放りょう颜色ひきはい函数かんすう,带有频谱こうりつ分布ぶんぷてきいち个颜しょくてきRGB 三色刺激值给出为:

这些うち,并可以被认为无限维频谱到さん维颜しょくてき投影とうえい

かくひしげ斯曼定律ていりつ

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你可能会のうかい问:“为什么可以使用しよう不同ふどう原色げんしょく它们てき不同ふどう实际使用しよう强度きょうどらい总结WrightGuildてき结果?”还可能かのう问:“ようひきはいてき测试颜色单色かい怎样?”。对这两个问题てき答案とうあんざい于人类色彩しきさい感知かんちてき(几乎)线性。这种线性ひょう达为かくひしげ斯曼定律ていりつ

CIE RGBそら间可以被ようらい以常规方しきてい义色いろすわ标是rg:

从Wright–Guildすうすえ构造CIE XYZ色彩しきさいそら

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ざい使用しようCIE RGB颜色ひきはい函数かんすう开发りょうじん类视觉的RGB模型もけいきさき特別とくべつ员会てきなり希望きぼう开发あずかCIE RGB色彩しきさいそら间有关的另一个色彩空间。它假定かていGrassmann定律ていりつ成立せいりつ,这个しんそら间通过线せい变换而有关于CIE RGBそら间。しんそら间将以三个新颜色匹配函数来定义:。带有频谱こうりつ分布ぶんぷI(λらむだ)てき颜色てき对应てきXYZ 三色刺激值为给出为:

ざいCIE rgいろ图中展示てんじ规定CIE XYZ色彩しきさいそら间的三角形さんかっけい构造。三角形さんかっけいCb-Cg-Cr就是ざいCIE xyいろそら间中てきxy=(0,0),(0,1),(1,0)三角形さんかっけい。连接CbCrてきちょく线是alychne。注意ちゅういこう谱轨迹通过rg=(0,0)于435.8 nm,つうrg=(0,1)于546.1 nm,つうrg=(1,0)于700 nm。还有,均等きんとうのうりょうてん(E)rg=xy=(1/3,1/3)。

选择这个しん色彩しきさいそら间是いん为它ゆう如下せい质:

  1. しん颜色ひきはい函数かんすうざい所有しょゆう地方ちほうだい于等于零。ざい1931ねん,计算もたれ借手かりてこうあるすべりじゃく进行てきせい值的规定有用ゆうよう于计さん简化。
  2. 颜色ひきはい函数かんすうせい确的とう于“CIE标准适应こう观察しゃ”(CIE 1926)てき适应こう发光效率こうりつ函数かんすうV(λらむだ)。它是描述感知かんち明度めいど对波长的变换てきあきら函数かんすうあきら函数かんすう以构づくり为RGB颜色ひきはい函数かんすうてき线性组合てきこと实是ぼつゆうにんなん方式ほうしきらい证的,ただし认为几乎实的,いん为人类视觉的几乎线性ほん质。还有,这个要求ようきゅうてき主要しゅよう原因げんいん计算简单。
  3. 对于つねていのうりょうしろてん要求ようきゅうx = y = z = 1/3。
  4. よし于色てい义和要求ようきゅうxy为正值的优势,以在三角形さんかっけい[1,0],[0,0],[0,1]ない见到所有しょゆう颜色てきしょくいきざい实践ちゅう必须しょくいき完全かんぜんてきたかしにゅう这个そら间中。
  5. 以在650 nm处被设置为零而仍保持ほじざい实验误差范围ない。为了计算简单规定以这样做。

よう几何术语说,选择しん色彩しきさいそら间等于在rgいろそら间中选择いち个新三角形さんかっけいざいみぎ侧的图形ちゅうrgいろすわ展示てんじざい两个黑色こくしょく轴上,还有1931标准观察しゃてきしょくいき展示てんじ上述じょうじゅつ要求ようきゅうしょ确定てき红色CIE xyいろ轴。要求ようきゅうXYZすわ标非负意味いみCr, Cg, Cb形成けいせいてき三角形必须包围标准观察者的整个色域。连接CrCbてきちょく线由函数かんすうとう于亮函数かんすうてき要求ようきゅうらい确定,它叫做alychne。函数かんすうざい650 nm处为れいてき要求ようきゅう意味いみ连接CgCrてきちょく线必须是Kr区域くいき内的ないてきしょくいきてききり线。这定义了てんCrてき位置いち均等きんとうのうりょうてんてい义自x = y = 1/3てき要求ようきゅう对连せっCbCgてきちょく线做りょうげんせいさいきさきしょくいきたかしにゅうそら间的要求ようきゅう对此线作りょうだい个限せい,它要非常ひじょうもたれ近在きんざい绿色区域くいきてきしょくいき,这规ていりょうCgCbてき位置いち上面うわつら描述てき变换从CIE RGBそら间到XYZそら间的线性变换。CIE特殊とくしゅ员会确定りょう标准变换如下:

ざい380 nmいた780 nm间的(间隔5 nm)CIE 1931标准しょく观察しゃXYZ函数かんすう

要求ようきゅう3确定りょうXYZ颜色ひきはい函数かんすうてき积分必须相等そうとうどおり要求ようきゅう2确定てき适应こう发光效率こうりつ函数かんすうてき积分いた它。必须注意ちゅういいたせいひょうてき敏感びんかんきょく线有一定量的任意性在其中。单独てきXYZ敏感びんかんきょく线可以按合理ごうりてき精度せいど测量。ただし整体せいたいてき光度こうどきょく线(它事实上这个三个曲线的加权和)ぬし观的,いん为它わたる及到问测试人两个光源こうげんいやゆうどう样的明度めいどそく使つかい它们完全かんぜん不同ふどうてき颜色。どう样的,X、YZてききょく线的しょう对大しょう(magnitude)也是任意にんいてき。你也以定义有两倍はば值的X敏感びんかんきょく线的有效ゆうこう色彩しきさいそら间。这个しん色彩しきさいそら间将ゆう不同ふどうてき形状けいじょう。CIE 19311964 XYZ色彩しきさいそら间的敏感びんかんきょく线被缩放为有しょうどうまときょく线下めん积。

问题和解わかい

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  • 1924发光效率こうりつ函数かんすうV(λらむだ,CIE 1926)严重てきてい估了ざい460 nm长下てき敏感びんかん。Judd(1951)かずVos(1978)ひさげ议了一个修改版本的发光效率函数,这也给出りょういち组新てきXYZ颜色ひきはい函数かんすうまいり见StilesあずかBurch(1955)。
  • CIE 1964标准观察しゃ颜色ひきはい函数かんすう为10视角てい义的。它们从StilesあずかBurch(1959),かずSperanskaya(1959)てき工作こうさくとくてき。1931标准观察しゃ视角2。对于10实验,ゆび导观察者ゆるがせりゃく中心ちゅうしん2斑点はんてん。推荐对多于4视角使用しよう1964ぞう补标じゅん观察しゃ
  • CIE 1931色彩しきさいそら间的一个问题是它没有给出估量颜色差别的直接方式。希望きぼうざいいろ图上距离のう对应于在两个颜色间的程度ていど。测量两个颜色间的别的そうほうD.L. MacAdam开发てき并总结于MacAdam椭圆てき概念がいねんちゅうもと于MacAdamてき工作こうさくざい1960ねん开发りょうCIE L*u*v*色彩しきさいそら间,它后らいかむCIE L*a*b*色彩しきさいそら间所がえだい,二者都设计为在颜色空间中相等的距离对应于相等的MacAdamしょ测量てき颜色别。つきかん它们CIE 1931けい有明ありあけ显的あらため进,它们ぼつゆう完全かんぜん免除めんじょ扭曲。

引用いんよう

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  • Billmeyer and Saltzman. Principles of Color Technology 3rd Edition. Wiley-Interscience. 2000. ISBN 0-471-19459-X. 
  • CIE. Commission Internationale de l'Eclairage Proceedings. Cambridge University Press, Cambridge. 1924. 
  • CIE. Commission Internationale de l'Eclairage Proceedings. Cambridge University Press, Cambridge. 1931. 
  • Guild, J. The colorimetric properties of the spectrum. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 1931, A230: 149–187. 
  • Judd, Deane B. Report of U. S. Secretariat Committee on Colorimetry and Artificial Daylight. Paris, Bureau Central de la CIE, Proc of the Session, Stockholm. 1951, 1: 11. 
  • Judd, Deane B. and Wyszecki, Günter. Color in Business, Science and Industry 3rd edition. John Wiley. 1975. ISBN 0-471-45212-2. 
  • Interim report to the Commission Internationale de l'Eclairage Zurich 1955, on the National Physical Laboratory's investigation of colour-matching. Optica Acta. 1955, 2: 168–181. 
  • Speranskaya, N.I. Determination of spectrum color co-ordinates for twenty seven normal observers. Optics and Spectroscopy. 1959, 7. 
  • Stiles, W. S. & Burch, J. M. N.P.L. colour matching investigation: final report. Optica Acta. 1958, 6: 1–26. 
  • Trezona, P.W. Derivation of the 1964 CIE 10-degree XYZ Colour-Matching Functions and Their Applicability in Photometry. Color Research and Application. 2001, 26 (1). 
  • Wright, W. D. A re-determination of the trichromatic coefficients of the spectral colours. Transactions of the Optical Society. 1928, 30: 141–164. 
  • Wright W.D. Golden Jubilee of Colour in the CIE - The Historical and Experimental Background to the 1931 CIE System of Colorimetry. Bradford. 1981. 
  • Wyszecki, Günter and Stiles, W.S. Color Science - Concepts and Methods, Quantitative Data and Formulae 2nd edition. New York: Wiley-Interscience. 2000. ISBN 0-471-39918-3. 

まいり

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外部がいぶ链接

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