在 ざい 颜色 感知 かんち 的 てき 研究 けんきゅう 中 ちゅう ,CIE 1931 XYZ色彩 しきさい 空 そら 间 (也叫做CIE 1931色彩 しきさい 空 そら 间 )是 ぜ 其中一個最先採用數學方式來定義的色彩 しきさい 空 そら 间 ,它由国 くに 际照明 しょうめい 委 い 员会 (CIE)於1931年 ねん 创立。
CIE XYZ色彩 しきさい 空間 くうかん 是 ぜ 從 したがえ 1920年代 ねんだい 後期 こうき W. David Wright(Wright 1928)和 かず John Guild(Guild 1931)做的一 いち 系列 けいれつ 實驗 じっけん 中 ちゅう 得 とく 出 で 的 てき 。他 た 們的實驗 じっけん 結果 けっか 合併 がっぺい 到 いた 了 りょう CIE RGB色彩 しきさい 空間 くうかん 的 てき 規定 きてい 中 ちゅう ,CIE XYZ色彩 しきさい 空間 くうかん 再 さい 從 したがえ 它得出 で 。本文 ほんぶん 即 そく 闡述這兩種 しゅ 色彩 しきさい 空間 くうかん 。
人類 じんるい 眼睛 がんせい 有 ゆう 對 たい 於短(S, 420-440nm)、中 なか (M, 530-540nm)和 わ 長 ちょう (L, 560-580nm)波長 はちょう 的 てき 光 ひかり 感受 かんじゅ 器 き (稱 たたえ 為 ため 視 み 錐 きり 細胞 さいぼう ,需要 じゅよう 注意 ちゅうい 的 てき 是 ぜ ,人類 じんるい 尚 ひさし 有 ゆう 一單色的夜視光感測器---視 み 桿細胞 さいぼう ---其最敏感 びんかん 的 てき 感知 かんち 頻 しき 譜 ふ 範圍 はんい 約 やく 在 ざい 490-495nm)。因 よし 此,根據 こんきょ 三種視錐細胞的刺激比例,便 びん 能 のう 描述任 にん 一 いち 種 しゅ 顏色 かおいろ 的 てき 感覺 かんかく ,此稱為 ため LMS空間 くうかん 。
色彩 しきさい 空間 くうかん 指 ゆび 的 てき 是 ぜ 用 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 三 さん 色 しょく 刺激 しげき 值。更 さら 精確 せいかく 地 ち 說 せつ ,首 しゅ 先先 さきざき 定義 ていぎ 三 さん 種 しゅ 主要 しゅよう 顏色 かおいろ (primary color),再 さい 利用 りよう 顏色 かおいろ 疊 たたみ 加 か 模型 もけい ,即 そく 可 か 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 的 てき 是 ぜ ,三種主要顏色未必需要是真正的顏色(也就是 ぜ 該種顏色 かおいろ 無法 むほう 真 しん 的 てき 被 ひ 創造 そうぞう 出來 でき )。
在 ざい 三 さん 色 しょく 加 か 色 しょく 法 ほう 模型 もけい 中 ちゅう ,如果某 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,均 ひとし 使 し 人類 じんるい 看 み 上 じょう 去 さ 是 ぜ 相 しょう 同 どう 的 てき 話 ばなし ,我 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 會 かい 給 きゅう 出 で 顏色 かおいろ 的 てき 三 さん 色 しょく 刺激 しげき 值,並 なみ 以X、Y和 わ Z來 らい 表示 ひょうじ 。
色彩 しきさい 空間 くうかん 是 ぜ 指 ゆび 任 にん 何 なん 一種替每個顏色關聯到三個數(或 ある 三 さん 色 しょく 刺激 しげき 值)的 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 之 の 一 いち 。但 ただし 是 ぜ CIE XYZ色彩 しきさい 空間 くうかん 是 ぜ 特殊 とくしゅ 的 てき ,因 いん 為 ため 它是基 もと 於人類 るい 顏色 かおいろ 視覺 しかく 的 てき 直接 ちょくせつ 測定 そくてい ,並 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 的 てき 定義 ていぎ 基礎 きそ 。
在 ざい CIE XYZ色彩 しきさい 空間 くうかん 中 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、M和 わ L)的 てき 反應 はんのう ,而是一 いち 組 くみ 稱 たたえ 為 ため X、Y和 わ Z的 てき 值,約 やく 略 りゃく 對應 たいおう 於紅色 こうしょく 、綠色 みどりいろ 和 わ 藍色 あいいろ (但 ただし 要 よう 留意 りゅうい X、Y和 わ Z值並不 ふ 是 ぜ 真 しん 的 てき 看 み 起 おこり 來 らい 是 ぜ 紅 べに 、綠 みどり 和 かず 藍色 あいいろ ,而是從 したがえ 紅色 こうしょく 、綠色 みどりいろ 和 わ 藍色 あいいろ 導 しるべ 出來 でき 的 てき 參 さん 數 すう ),並 なみ 使用 しよう CIE 1931 XYZ顏色 かおいろ 匹 ひき 配 はい 函數 かんすう 來 らい 計算 けいさん 。兩個 りゃんこ 由 よし 多種 たしゅ 不同 ふどう 波長 はちょう 的 てき 光 ひかり 混合 こんごう 而成的 てき 光源 こうげん 可 か 以表現出 げんしゅつ 同樣 どうよう 的 てき 顏色 かおいろ ,這叫做「同色 どうしょく 異 い 譜 ふ 」(metamerism)。當 とう 兩個 りゃんこ 光源 こうげん 對 たい 標準 ひょうじゅん 觀察 かんさつ 者 しゃ (CIE 1931標準 ひょうじゅん 色 しょく 度 ど 觀察 かんさつ 者 しゃ )有 ゆう 相 しょう 同 どう 的 てき 視 し 現 げん 顏色 かおいろ 的 てき 時候 じこう ,它們即 そく 有 ゆう 同樣 どうよう 的 てき 三 さん 色 しょく 刺激 しげき 值,而不管 かん 生成 せいせい 它們的 てき 光 ひかり 的 てき 光 ひかり 譜 ふ 分 ぶん 佈如何 なに 。
CIE 1931色彩 しきさい 空 そら 间色度 ど 图。外 そと 侧曲线边界 かい 是 ぜ 光 こう 谱(或 ある 单色)光 ひかり 轨迹,波 は 长用纳米标记。注意 ちゅうい 描绘的 てき 颜色依 よ 赖于显示这个图象的 てき 设备的 てき 色彩 しきさい 空 そら 间 ,没 ぼつ 有 ゆう 设备能 のう 有 ゆう 足 あし 够大色 いろ 域 いき 来 き 在 ざい 所有 しょゆう 位置 いち 上 じょう 提供 ていきょう 精 せい 确的色 しょく 度 ど 表 ひょう 现。
因 いん 为人类眼睛有响应不同 ふどう 波 なみ 长 范围的 てき 三种类型的颜色传感器,所有 しょゆう 可 か 视颜色 しょく 的 てき 完 かん 整 せい 绘图是 ぜ 三 さん 维的。但 ただし 是 ぜ 颜色的 てき 概念 がいねん 可 か 以分为两部分 ぶぶん :明度 めいど 和 わ 色 しょく 度 ど 。例 れい 如,白色 はくしょく 是 ぜ 明 あきら 亮 あきら 的 てき 颜色,而灰色 しょく 被 ひ 认为是 ぜ 不 ふ 太 ふとし 亮 あきら 的 てき 白色 はくしょく 。换句话说,白色 はくしょく 和 わ 灰色 はいいろ 的 てき 色 いろ 度 ど 是 ぜ 一 いち 样的,而明度 めいど 不同 ふどう 。
CIE Yxy色彩 しきさい 空 そら 间故意 こい 设计得 とく Y 参 まいり 数 すう 是 ぜ 颜色的 てき 明度 めいど 或 ある 亮 あきら 度 たび 的 てき 测量。颜色的 てき 色 いろ 度 ど 接着 せっちゃく 通 どおり 过两个导出 で 参 さん 数 すう x 和 わ y 来 らい 指定 してい ,它们是 ぜ 所有 しょゆう 三个三色刺激值X 、Y 和 わ Z 的 てき 函数 かんすう 所 しょ 规范化 か 的 てき 三个值中的两个:
x
=
X
X
+
Y
+
Z
{\displaystyle x={\frac {X}{X+Y+Z}}}
y
=
Y
X
+
Y
+
Z
{\displaystyle y={\frac {Y}{X+Y+Z}}}
z
=
Z
X
+
Y
+
Z
=
1
−
x
−
y
{\displaystyle z={\frac {Z}{X+Y+Z}}=1-x-y}
导出的 てき 色彩 しきさい 空 そら 间用x, y, Y来 らい 指定 してい ,它叫做CIE xyY色彩 しきさい 空 そら 间并在 ざい 实践中 ちゅう 广泛用 よう 于指定 してい 颜色。
X 和 わ Z 三色刺激值可以从色度值x 和 わ y 与 あずか Y 三色刺激值计算回来:
X
=
Y
y
x
{\displaystyle X={\frac {Y}{y}}x}
Z
=
Y
y
(
1
−
x
−
y
)
{\displaystyle Z={\frac {Y}{y}}(1-x-y)}
右 みぎ 侧的图象展示 てんじ 了 りょう 相 しょう 对色度 ど 图。外 そと 侧曲线边界 かい 是 ぜ 光 こう 谱轨迹,波 は 长用纳米标记。注意 ちゅうい 这个色 しょく 度 ど 图是指定 してい 人 じん 类眼睛 がんせい 如何 いか 体 たい 验给定 てい 频谱的 てき 光 ひかり 的 てき 工具 こうぐ 。它不能 ふのう 指定 してい 物体 ぶったい 的 てき 顏色 かおいろ (或 ある 印刷 いんさつ 墨 ぼく 水 すい ),因 いん 为在观察物体 ぶったい 的 てき 时候看 み 到 いた 的 てき 色 いろ 度 ど 还依赖于光源 こうげん 。
数学 すうがく 上 じょう ,x 和 わ y 是 ぜ 投影 とうえい 坐 すわ 标,色 いろ 度 ど 图的颜色占 うらない 据 すえ 了 りょう 实投影 とうえい 平面 へいめん 的 てき 一 いち 个区域 くいき 。
色 いろ 度 ど 图展示 てんじ 了 りょう CIE XYZ色彩 しきさい 空 そら 间一些有趣性质:
色 いろ 度 ど 图展示 てんじ 了 りょう 对一般人可见的所有色度。这个用 よう 颜色展示 てんじ 的 てき 区域 くいき 叫 さけべ 做人类视觉的色 いろ 域 いき 。在 ざい CIE绘图上 じょう 所有 しょゆう 可 か 见色度 ど 的 てき 色 しょく 域 いき 是 ぜ 用 よう 颜色展示 てんじ 的 てき 马蹄铁形状 じょう 。色 いろ 域 いき 的 てき 曲 きょく 线边界 かい 叫 さけべ 做“光 ひかり 谱轨迹”并对应于单色 光 ひかり ,波 は 长用纳米标记。色 いろ 域 いき 底 そこ 下 か 的 てき 直 ちょく 线边界 かい 叫 さけべ 做“紫 むらさき 线”,这些颜色尽 つき 管 かん 在 ざい 色 いろ 域 いき 的 てき 边界上 じょう ,但 ただし 没 ぼっ 有 ゆう 匹 ひき 配 はい 的 てき 单色光 こう 。更 さら 少 しょう 饱和的 てき 颜色位 い 于图形 がた 内部 ないぶ 而白色 はくしょく 位 くらい 于中央 ちゅうおう 。
所有 しょゆう 可 か 见色度 ど 对应于x 、y 和 わ z 的 てき 非 ひ 负值(因 いん 此对应于X 、Y 和 わ Z 的 てき 非 ひ 负值)。
如果你在色 しょく 度 ど 图上选择了 りょう 任 にん 何 なん 两点,则位于这两点之 の 间直线上任 にん 何 なん 颜色都 と 可 か 以用这两个颜色 しょく 混合 こんごう 出来 でき 。这得出 で 了 りょう 色 しょく 域 いき 的 てき 形状 けいじょう 必定 ひつじょう 是 ぜ 凸 とつ 形 がた 的 てき 。混合 こんごう 三 さん 个光源 げん 形成 けいせい 的 てき 所有 しょゆう 颜色都 と 可 か 以在色 しょく 度 ど 图内的 てき 源 みなもと 点 てん 形成 けいせい 的 てき 三角形 さんかっけい 内 ない 找到(对于多 た 个光源 げん 也如是 ぜ )。
两个同等 どうとう 明 あきら 亮 あきら 颜色的 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。用 よう 更 さら 一 いち 般术语说,在 ざい xy 色 いろ 度 ど 图上距离不 ふ 对应于两种颜色 しょく 之 の 间的差 さ 别程度 ていど 。设计了 りょう 其他色彩 しきさい 空 そら 间(特 とく 别是CIELuv和 わ CIELab )来 らい 满足这个问题。
给定三 さん 个真实光源 げん ,这些光源 こうげん 不能 ふのう 覆 くつがえ 盖人类视觉的色 しょく 域 いき 。几何上 じょう 说,在 ざい 色 いろ 域 いき 中 ちゅう 没 ぼつ 有 ゆう 三个点可以形成包括整个色域的三角形,更 さら 简单的 てき 说,人 にん 类视觉的色 しょく 域 いき 不 ふ 是 ぜ 三角形 さんかっけい 。
实验结果— CIE RGB色彩 しきさい 空 そら 间[ 编辑 ]
CIE RGB色彩 しきさい 空 そら 间是RGB色彩 しきさい 空 そら 间之一 いち ,以单色 しょく (单一 いち 波 は 长)原色 げんしょく 的 てき 特定 とくてい 集合 しゅうごう 著 ちょ 称 しょう 。
在 ざい 1920年代 ねんだい ,W. David Wright(Wright 1928)和 かず John Guild(Guild 1931)独立 どくりつ 进行了 りょう 一系列人类视觉实验,提供 ていきょう 了 りょう CIE XYZ色彩 しきさい 空 そら 间规定 じょう 的 てき 基 もと 础。
CIE RGB原色 げんしょく 的 てき 色 しょく 域 いき 和 わ 原色 げんしょく 在 ざい CIE 1931 xy 色 いろ 度 ど 图上的 てき 位置 いち 。
实验使用 しよう 2度 ど 视角的 てき 圆形屏 へい 幕 まく 。屏 へい 幕 まく 的 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。可 か 调整的 てき 颜色是 ぜ 三 さん 种原色 しょく 的 てき 混合 こんごう ,它们每 ごと 个都有 ゆう 固定 こてい 的 てき 色 いろ 度 ど ,但 ただし 有可 ゆか 调整的 てき 明度 めいど 。
观察者 しゃ 改 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。不 ふ 是 ぜ 所有 しょゆう 颜色都 と 可 か 使用 しよう 这种技 わざ 术匹配 はい 。当 とう 没 ぼつ 有 ゆう 匹 ひき 配 はい 的 てき 时候,可 か 变数量的 りょうてき 一种原色被增加到测试颜色上,用 よう 余 あまり 下 か 两种原色 げんしょく 混合 こんごう 与 あずか 它匹配 はい 。对于这种情 じょう 况,增加 ぞうか 到 いた 测试颜色上原 うえはら 色 しょく 的 てき 数量 すうりょう 被 ひ 认为是 ぜ 负值。通 つう 过这种方式 しき ,可 か 以覆盖完整 せい 的 てき 人 じん 类颜色 しょく 感知 かんち 。当 とう 测试颜色是 ぜ 单色的 てき 时候,可 か 以把使用 しよう 的 てき 每 まい 种原色 しょく 的 てき 数量 すうりょう 绘制为测试颜色 しょく 的 てき 波 なみ 长的函数 かんすう 。这三个函数叫做这个特定实验的“颜色匹 ひき 配 はい 函数 かんすう ”。
CIE 1931 RGB颜色匹 ひき 配 はい 函数 かんすう 。颜色匹 ひき 配 はい 函数 かんすう 是 これ 匹 ひき 配水 はいすい 平 ひら 刻 こく 度 ど 标示的 てき 波 なみ 长的单色测试颜色所 しょ 需要 じゅよう 的 てき 原色 げんしょく 数量 すうりょう 。
尽 つき 管 かん Wright和 わ Guild的 てき 实验使用 しよう 了 りょう 各 かく 种强度 きょうど 的 てき 各 かく 种原色 しょく ,和 わ 一些不同的观察者,所有 しょゆう 他 た 们的结果都 と 被 ひ 总结为标准 じゅん CIE RGB颜色匹 ひき 配 はい 函数 かんすう
r
¯
(
λ らむだ
)
{\displaystyle {\overline {r}}(\lambda )}
,
g
¯
(
λ らむだ
)
{\displaystyle {\overline {g}}(\lambda )}
和 わ
b
¯
(
λ らむだ
)
{\displaystyle {\overline {b}}(\lambda )}
,它们是 ぜ 通 どおり 过使用 しよう 标准波 は 长为700 nm(红色)、546.1 nm(绿色)和 わ 435.8 nm(蓝色)的 てき 三种单色原色获得的。颜色匹 ひき 配 はい 函数 かんすう 是 これ 匹 ひき 配 はい 单色测验颜色所 しょ 需要 じゅよう 的 てき 原色 げんしょく 的 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)绘图中 ちゅう 。注意 ちゅうい
r
¯
(
λ らむだ
)
{\displaystyle {\overline {r}}(\lambda )}
和 わ
g
¯
(
λ らむだ
)
{\displaystyle {\overline {g}}(\lambda )}
在 ざい 435.8nm处为零 れい ,
r
¯
(
λ らむだ
)
{\displaystyle {\overline {r}}(\lambda )}
和 わ
b
¯
(
λ らむだ
)
{\displaystyle {\overline {b}}(\lambda )}
在 ざい 546.1nm处为零 れい ,而
g
¯
(
λ らむだ
)
{\displaystyle {\overline {g}}(\lambda )}
和 わ
b
¯
(
λ らむだ
)
{\displaystyle {\overline {b}}(\lambda )}
在 ざい 700 nm处为零 れい ,因 いん 为在这些情 じょう 况下测试颜色是 ぜ 原色 げんしょく 之 の 一 いち 。选择波 は 长546.1 nm和 わ 435.8 nm的 てき 原色 げんしょく 是 ぜ 因 いん 为它们是容易 ようい 再生 さいせい 的 てき 水 みず 银蒸气放电的色 しょく 线。1931年 ねん 选择的 てき 700 nm波 は 长难于再生 さいせい 为单色 しょく 光 こう 束 たばね ,选择它是因 いん 为眼睛 がんせい 的 てき 颜色感知 かんち 在 ざい 这个波 は 长相当 とう 不 ふ 变化,所以 ゆえん 在 ざい 这个原色 げんしょく 波 は 长上的 てき 小 しょう 误差将 はた 对结果 はて 有 ゆう 很小的 てき 影 かげ 响。
经过CIE的 てき 特 とく 别委员会的 てき 深 ふか 思 おもえ 熟 じゅく 虑之后 きさき 确定了 りょう 颜色匹 ひき 配 はい 函数 かんすう 和 わ 原色 げんしょく (Fairman 1997)。在 ざい 图的短波 たんぱ 和 わ 长波的 てき 侧的取 と 舍 しゃ 点 てん 某 ぼう 种程度 ていど 上 じょう 是 ぜ 随意 ずいい 选择的 てき ;人 じん 类眼睛 がんせい 实际上 じょう 能 のう 看 み 到 いた 波 なみ 长直到 いた 810 nm的 てき 光 ひかり ,但 ただし 是 ぜ 敏感 びんかん 度 ど 要 よう 数 すう 千倍低于绿色光。定 てい 义的这些颜色匹 ひき 配 はい 函数 かんすう 叫 さけべ 做“1931 CIE标准观察者 しゃ ”。注意 ちゅうい : 不 ふ 是 ぜ 指定 してい 每 ごと 种原色 しょく 的 てき 明度 めいど ,而是將 はた 这种曲 きょく 线常规標準 ひょうじゅん 化 か 为在其下有 ゆう 固定 こてい 的 てき 面 めん 积。这个面 めん 积按如下规定而固定 こてい 为特定 とくてい 值
∫
0
∞
r
¯
(
λ らむだ
)
d
λ らむだ
=
∫
0
∞
g
¯
(
λ らむだ
)
d
λ らむだ
=
∫
0
∞
b
¯
(
λ らむだ
)
d
λ らむだ
{\displaystyle \int _{0}^{\infty }{\overline {r}}(\lambda )\,d\lambda =\int _{0}^{\infty }{\overline {g}}(\lambda )\,d\lambda =\int _{0}^{\infty }{\overline {b}}(\lambda )\,d\lambda }
结果的 てき 规范化 か 颜色匹 ひき 配 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、和 かず 为源辐射功 こう 率 りつ 按比率 ひりつ 72.0962:1.3791:1缩放来 らい 重 おも 新 しん 生成 せいせい 真正 しんせい 的 てき 颜色匹 ひき 配 はい 函数 かんすう 。通 つう 过提议标准 じゅん 化 か 原色 げんしょく ,CIE建立 こんりゅう 了 りょう 客 きゃく 观颜色 しょく 表示法 ひょうじほう 的 てき 一个国际系统。
给定这些缩放了 りょう 颜色匹 ひき 配 はい 函数 かんすう ,带有频谱功 こう 率 りつ 分布 ぶんぷ
I
(
λ らむだ
)
{\displaystyle I(\lambda )}
的 てき 一 いち 个颜色 しょく 的 てき RGB 三色刺激值给出为:
R
=
∫
0
∞
I
(
λ らむだ
)
r
¯
(
λ らむだ
)
d
λ らむだ
{\displaystyle R=\int _{0}^{\infty }I(\lambda )\,{\overline {r}}(\lambda )\,d\lambda }
G
=
∫
0
∞
I
(
λ らむだ
)
g
¯
(
λ らむだ
)
d
λ らむだ
{\displaystyle G=\int _{0}^{\infty }I(\lambda )\,{\overline {g}}(\lambda )\,d\lambda }
B
=
∫
0
∞
I
(
λ らむだ
)
b
¯
(
λ らむだ
)
d
λ らむだ
{\displaystyle B=\int _{0}^{\infty }I(\lambda )\,{\overline {b}}(\lambda )\,d\lambda }
这些都 と 是 ぜ 内 うち 积 ,并可以被认为是 ぜ 无限维频谱到三 さん 维颜色 しょく 的 てき 投影 とうえい 。
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 和 わ 它们的 てき 不同 ふどう 实际使用 しよう 强度 きょうど 来 らい 总结Wright和 わ Guild的 てき 结果?”还可能 かのう 问:“要 よう 匹 ひき 配 はい 的 てき 测试颜色不 ふ 是 ぜ 单色会 かい 怎样?”。对这两个问题的 てき 答案 とうあん 在 ざい 于人类色彩 しきさい 感知 かんち 的 てき (几乎)线性。这种线性被 ひ 表 ひょう 达为格 かく 拉 ひしげ 斯曼定律 ていりつ 。
CIE RGB空 そら 间可以被用 よう 来 らい 以常规方式 しき 定 てい 义色度 ど :色 いろ 度 ど 坐 すわ 标是r 和 わ g :
r
=
R
R
+
G
+
B
,
{\displaystyle r={\frac {R}{R+G+B}},}
g
=
G
R
+
G
+
B
.
{\displaystyle g={\frac {G}{R+G+B}}.}
从Wright–Guild数 すう 据 すえ 构造CIE XYZ色彩 しきさい 空 そら 间[ 编辑 ]
在 ざい 使用 しよう CIE RGB颜色匹 ひき 配 はい 函数 かんすう 开发了 りょう 人 じん 类视觉的RGB模型 もけい 之 の 后 きさき ,特別 とくべつ 委 い 员会的 てき 成 なり 员希望 きぼう 开发出 で 与 あずか CIE RGB色彩 しきさい 空 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 ,这个新 しん 空 そら 间通过线性 せい 变换而有关于CIE RGB空 そら 间。新 しん 空 そら 间将以三个新颜色匹配函数来定义:
x
¯
(
λ らむだ
)
{\displaystyle {\overline {x}}(\lambda )}
、
y
¯
(
λ らむだ
)
{\displaystyle {\overline {y}}(\lambda )}
和 わ
z
¯
(
λ らむだ
)
{\displaystyle {\overline {z}}(\lambda )}
。带有频谱功 こう 率 りつ 分布 ぶんぷ I(λ らむだ )的 てき 颜色的 てき 对应的 てき XYZ 三色刺激值为给出为:
X
=
∫
0
∞
I
(
λ らむだ
)
x
¯
(
λ らむだ
)
d
λ らむだ
{\displaystyle X=\int _{0}^{\infty }I(\lambda )\,{\overline {x}}(\lambda )\,d\lambda }
Y
=
∫
0
∞
I
(
λ らむだ
)
y
¯
(
λ らむだ
)
d
λ らむだ
{\displaystyle Y=\int _{0}^{\infty }I(\lambda )\,{\overline {y}}(\lambda )\,d\lambda }
Z
=
∫
0
∞
I
(
λ らむだ
)
z
¯
(
λ らむだ
)
d
λ らむだ
{\displaystyle Z=\int _{0}^{\infty }I(\lambda )\,{\overline {z}}(\lambda )\,d\lambda }
在 ざい CIE rg 色 いろ 度 ど 图中展示 てんじ 规定CIE XYZ色彩 しきさい 空 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 就是在 ざい CIE xy 色 いろ 度 ど 空 そら 间中的 てき xy =(0,0),(0,1),(1,0)三角形 さんかっけい 。连接Cb 和 わ Cr 的 てき 直 ちょく 线是alychne。注意 ちゅうい 光 こう 谱轨迹通过rg =(0,0)于435.8 nm,通 つう 过rg =(0,1)于546.1 nm,通 つう 过rg =(1,0)于700 nm。还有,均等 きんとう 能 のう 量 りょう 点 てん (E)位 い 于rg =xy =(1/3,1/3)。
选择这个新 しん 色彩 しきさい 空 そら 间是因 いん 为它有 ゆう 如下性 せい 质:
新 しん 颜色匹 ひき 配 はい 函数 かんすう 在 ざい 所有 しょゆう 地方 ちほう 都 と 大 だい 于等于零。在 ざい 1931年 ねん ,计算是 ぜ 凭 もたれ 借手 かりて 工 こう 或 ある 滑 すべり 尺 じゃく 进行的 てき ,正 せい 值的规定有用 ゆうよう 于计算 さん 简化。
y
¯
(
λ らむだ
)
{\displaystyle {\overline {y}}(\lambda )}
颜色匹 ひき 配 はい 函数 かんすう 精 せい 确的等 とう 于“CIE标准适应光 こう 观察者 しゃ ”(CIE 1926)的 てき 适应光 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 对波长的变换的 てき 亮 あきら 度 ど 函数 かんすう 。亮 あきら 度 ど 函数 かんすう 可 か 以构造 づくり 为RGB颜色匹 ひき 配 はい 函数 かんすう 的 てき 线性组合的 てき 事 こと 实是没 ぼつ 有 ゆう 任 にん 何 なん 方式 ほうしき 来 らい 保 ほ 证的,但 ただし 是 ぜ 被 ひ 认为几乎是 ぜ 真 ま 实的,因 いん 为人类视觉的几乎线性本 ほん 质。还有,这个要求 ようきゅう 的 てき 主要 しゅよう 原因 げんいん 是 ぜ 计算简单。
对于恒 つね 定 てい 能 のう 量 りょう 白 しろ 点 てん ,要求 ようきゅう 为x = y = z = 1/3。
由 よし 于色度 ど 定 てい 义和要求 ようきゅう x 和 わ y 为正值的优势,可 か 以在三角形 さんかっけい [1,0],[0,0],[0,1]内 ない 见到所有 しょゆう 颜色的 てき 色 しょく 域 いき 。在 ざい 实践中 ちゅう 必须把 わ 色 しょく 域 いき 完全 かんぜん 的 てき 充 たかし 入 にゅう 这个空 そら 间中。
z
¯
(
λ らむだ
)
{\displaystyle {\overline {z}}(\lambda )}
可 か 以在650 nm处被设置为零而仍保持 ほじ 在 ざい 实验误差范围内 ない 。为了计算简单规定可 か 以这样做。
用 よう 几何术语说,选择新 しん 色彩 しきさい 空 そら 间等于在rg 色 いろ 度 ど 空 そら 间中选择一 いち 个新三角形 さんかっけい 。在 ざい 右 みぎ 侧的图形中 ちゅう ,rg 色 いろ 度 ど 坐 すわ 标展示 てんじ 在 ざい 两个黑色 こくしょく 轴上,还有1931标准观察者 しゃ 的 てき 色 しょく 域 いき 。展示 てんじ 为上述 じょうじゅつ 要求 ようきゅう 所 しょ 确定的 てき 是 ぜ 红色CIE xy 色 いろ 度 ど 轴。要求 ようきゅう XYZ坐 すわ 标非负意味 いみ 着 ぎ Cr , Cg , Cb 形成 けいせい 的 てき 三角形必须包围标准观察者的整个色域。连接Cr 和 わ Cb 的 てき 直 ちょく 线由
y
¯
(
λ らむだ
)
{\displaystyle {\overline {y}}(\lambda )}
函数 かんすう 等 とう 于亮度 ど 函数 かんすう 的 てき 要求 ようきゅう 来 らい 确定,它叫做alychne。
z
¯
(
λ らむだ
)
{\displaystyle {\overline {z}}(\lambda )}
函数 かんすう 在 ざい 650 nm处为零 れい 的 てき 要求 ようきゅう 意味 いみ 着 ぎ 连接Cg 和 わ Cr 的 てき 直 ちょく 线必须是Kr 区域 くいき 内的 ないてき 色 しょく 域 いき 的 てき 切 きり 线。这定义了点 てん Cr 的 てき 位置 いち 。均等 きんとう 能 のう 量 りょう 点 てん 定 てい 义自x = y = 1/3的 てき 要求 ようきゅう 对连接 せっ Cb 和 わ Cg 的 てき 直 ちょく 线做了 りょう 限 げん 制 せい ,最 さい 后 きさき ,色 しょく 域 いき 充 たかし 入 にゅう 空 そら 间的要求 ようきゅう 对此线作了 りょう 第 だい 二 に 个限制 せい ,它要非常 ひじょう 靠 もたれ 近在 きんざい 绿色区域 くいき 的 てき 色 しょく 域 いき ,这规定 てい 了 りょう Cg 和 わ Cb 的 てき 位置 いち 。上面 うわつら 描述的 てき 变换是 ぜ 从CIE RGB空 そら 间到XYZ空 そら 间的线性变换。CIE特殊 とくしゅ 委 い 员会确定了 りょう 标准变换如下:
[
X
Y
Z
]
=
1
b
21
[
b
11
b
12
b
13
b
21
b
22
b
23
b
31
b
32
b
33
]
[
R
G
B
]
=
1
0.17697
[
0.49
0.31
0.20
0.17697
0.81240
0.01063
0.00
0.01
0.99
]
[
R
G
B
]
{\displaystyle {\begin{bmatrix}X\\Y\\Z\end{bmatrix}}={\frac {1}{b_{21}}}{\begin{bmatrix}b_{11}&b_{12}&b_{13}\\b_{21}&b_{22}&b_{23}\\b_{31}&b_{32}&b_{33}\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}R\\G\\B\end{bmatrix}}={\frac {1}{0.17697}}{\begin{bmatrix}0.49&0.31&0.20\\0.17697&0.81240&0.01063\\0.00&0.01&0.99\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}R\\G\\B\end{bmatrix}}}
在 ざい 380 nm到 いた 780 nm之 の 间的(间隔5 nm)CIE 1931标准色 しょく 度 ど 观察者 しゃ XYZ函数 かんすう
要求 ようきゅう 3确定了 りょう XYZ颜色匹 ひき 配 はい 函数 かんすう 的 てき 积分必须相等 そうとう ,可 か 通 どおり 过要求 ようきゅう 2确定的 てき 适应光 こう 发光效率 こうりつ 函数 かんすう 的 てき 积分得 え 到 いた 它。必须注意 ちゅうい 到 いた 制 せい 表 ひょう 的 てき 敏感 びんかん 度 ど 曲 きょく 线有一定量的任意性在其中。单独的 てき X 、Y 和 わ Z 敏感 びんかん 度 ど 曲 きょく 线可以按合理 ごうり 的 てき 精度 せいど 测量。但 ただし 是 ぜ 整体 せいたい 的 てき 光度 こうど 曲 きょく 线(它事实上是 ぜ 这个三个曲线的加权和)是 ぜ 主 ぬし 观的,因 いん 为它涉 わたる 及到问测试人两个光源 こうげん 是 ぜ 否 いや 有 ゆう 同 どう 样的明度 めいど ,即 そく 使 つかい 它们是 ぜ 完全 かんぜん 不同 ふどう 的 てき 颜色。同 どう 样的,X、Y 和 わ Z的 てき 曲 きょく 线的相 しょう 对大小 しょう (magnitude)也是任意 にんい 的 てき 。你也可 か 以定义有两倍幅 はば 值的X 敏感 びんかん 度 ど 曲 きょく 线的有效 ゆうこう 色彩 しきさい 空 そら 间。这个新 しん 色彩 しきさい 空 そら 间将有 ゆう 不同 ふどう 的 てき 形状 けいじょう 。CIE 1931和 わ 1964 XYZ色彩 しきさい 空 そら 间的敏感 びんかん 度 ど 曲 きょく 线被缩放为有相 しょう 同 どう 的 まと 曲 きょく 线下面 めん 积。
1924发光效率 こうりつ 函数 かんすう V(λ らむだ ,CIE 1926)严重的 てき 低 てい 估了在 ざい 460 nm波 は 长下的 てき 敏感 びんかん 度 ど 。Judd(1951)和 かず Vos(1978)提 ひさげ 议了一个修改版本的发光效率函数,这也给出了 りょう 一 いち 组新的 てき XYZ颜色匹 ひき 配 はい 函数 かんすう 。参 まいり 见Stiles与 あずか Burch(1955)。
CIE 1964标准观察者 しゃ 颜色匹 ひき 配 はい 函数 かんすう 是 ぜ 为10度 ど 视角定 てい 义的。它们是 ぜ 从Stiles与 あずか Burch(1959),和 かず Speranskaya(1959)的 てき 工作 こうさく 得 とく 出 で 的 てき 。1931标准观察者 しゃ 视角是 ぜ 2度 ど 。对于10度 ど 实验,指 ゆび 导观察者忽 ゆるがせ 略 りゃく 中心 ちゅうしん 2度 ど 斑点 はんてん 。推荐对多于4度 ど 视角使用 しよう 1964增 ぞう 补标准 じゅん 观察者 しゃ 。
CIE 1931色彩 しきさい 空 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 在 ざい 色 いろ 度 ど 图上距离能 のう 对应于在两个颜色之 の 间的差 さ 别程度 ていど 。测量两个颜色之 の 间的差 さ 别的想 そう 法 ほう 是 ぜ D.L. MacAdam开发的 てき 并总结于MacAdam椭圆 的 てき 概念 がいねん 中 ちゅう 。基 もと 于MacAdam的 てき 工作 こうさく ,在 ざい 1960年 ねん 开发了 りょう CIE L*u*v* 色彩 しきさい 空 そら 间,它后来 らい 被 かむ CIE L*a*b* 色彩 しきさい 空 そら 间所替 がえ 代 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所 しょ 测量的 てき 颜色差 さ 别。尽 つき 管 かん 它们比 ひ CIE 1931系 けい 统有明 ありあけ 显的改 あらため 进,它们没 ぼつ 有 ゆう 完全 かんぜん 免除 めんじょ 扭曲。
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