[科普中國(guó)]-CIE光譜三刺激值

簡(jiǎn)介

在顏色匹配中，用于顏色混合以產(chǎn)生任意顏色的三種顏色叫做三原色 。通常加色混色中使用紅、綠、藍(lán)三種顏色光為三原色是為了得到最多的混合色。

顏色匹配實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)與待測(cè)色達(dá)到色匹配時(shí)所需要的三原色的數(shù)量，稱為三刺激值，記作R、G、B。一種顏色與一組R、G、B值相對(duì)應(yīng)，R、G、B值相同的顏色，顏色感覺(外貌)必定相同。1

光譜三刺激值：匹配等能光譜色的三原色數(shù)量。用符號(hào)表示。

色度坐標(biāo)和色度圖：三原色各自在R+G+B總量中的相對(duì)比例叫做色度坐標(biāo)，用符號(hào)r，g，b來表示。

色度坐標(biāo)與三刺激值的關(guān)系如下：

以色度坐標(biāo)r，g表示的平面圖稱為色度圖。

CIE-RGB 光譜三刺激值CIE-RGB 光譜三刺激值是 CIE 以 317 位正常視覺者，用 CIE 規(guī)定的紅 、綠 、藍(lán)三原色光，對(duì)等能光譜色從 380 ～ 780nm 所進(jìn)行的專門性顏色混合匹配實(shí)驗(yàn)得到的。實(shí)驗(yàn)時(shí)，與光譜每一波長(zhǎng)為 λ的等能光譜色對(duì)應(yīng)的紅 、綠 、藍(lán)三原色數(shù)量，稱為光譜三刺激值，記為 r(λ)、g(λ)、b(λ)。因此，匹配波長(zhǎng)為 λ的等能光譜色 C(λ)的顏色方程為：

為了更好地理解上述顏色方程，將。光譜三刺激值的數(shù)據(jù)及單位量(R )=1 .0000，(G)=4 .5907，(B)=0 .0601代入上式中得到等能光譜色 C(λ)的相對(duì)亮度曲線(如圖所示)。其中最大值為C(555)，即

從圖中可以看出等能光譜色的相對(duì)亮度曲線與人眼的明視覺光譜光視效率曲線相同 。由于C(λ)的最大值為 C(555)，因此 C(λ)可以理解為相對(duì)亮度。假設(shè)等能光譜色的匹配實(shí)驗(yàn)中三原色光的實(shí)際亮度為。則有：

式中為等能光譜色實(shí)際色光的最大亮度 。所以CIE-RGB光譜三刺激值 ，是匹配光譜每一波長(zhǎng)為λ的等能光譜色對(duì)應(yīng)的紅 、綠 、藍(lán)三原色的實(shí)際數(shù)量，經(jīng)過單位量換并進(jìn)行歸一化處理而得到的數(shù)值。

在λ=555nm時(shí)等能光譜色的亮度具有最大值，說明等能光譜色中綠色的亮度較高，使用紅 、綠 、藍(lán)三種單色光(原色光)混合白光時(shí)需要大量的綠光(比例為1 .0000:4.5907:0.060)，這說明在等能光譜中綠光波長(zhǎng)段上的亮度總和較大，因此綠光在等能光譜中有很強(qiáng)的代表性。

CIE-XYZ 光譜三刺激值CIE-XYZ光譜三刺激值是由CIE-RGB光譜三刺激值經(jīng)過數(shù)學(xué)變換得到的，記為。CIE-RGB 光譜三刺激值雖然通過式(1)能間接反映等能光譜色的相對(duì)亮廢，然而很不直觀。由分別乘以單位量得到的等能光譜色色光的相對(duì)亮度與人眼的明視覺光譜光視效率函數(shù)V(λ)，為了直觀地表示顏色的亮度，CIE規(guī)定y(λ)=V(λ)，因此y(λ)不僅表示待配色 (等能光譜色)色光中綠原色的數(shù)量 。而且還表示待配色色光的亮度，用于計(jì)算顏色的亮度特性。由于 y(λ)符合明視覺光譜光視效率涵數(shù)，所以CIE-XYZ 光譜三刺激值 在物體色色度值的計(jì)算中代表人眼的顏色視覺特征參數(shù) 。2

結(jié)論（1）CIE-RGB光譜三刺激值，是匹配光譜每一波長(zhǎng)為 λ的等能光譜色對(duì)應(yīng)的紅 、綠 、藍(lán)三原色的實(shí)際數(shù)量，經(jīng)過單位量換算并進(jìn)行歸一化處理而得到的數(shù)值。光譜三刺激值與顏色匹配實(shí)驗(yàn)中三原色實(shí)際數(shù)據(jù)關(guān)系由式(3)表示 。

（2）CIE-RGB光譜三刺激值分別乘以單位量為該波長(zhǎng)等能光譜色色光的相對(duì)亮度，在 λ=555nm 時(shí)等能光譜色的亮廢具有最大值，有

（3）等能光譜色色光相對(duì)亮度值的大小與人眼的明視覺光譜光視效率函數(shù) V(λ)相同，因此CIE 規(guī)定。