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色度计基础(一)CIE1931-XYZ色度系统

发布时间:2020-07-23 10:24:52 浏览量:62


色彩,是人类审美中最敏感的要素,是艺术作品中最具表现力的成分。日常生活中,高清的全彩色显示屏,鲜艳亮丽的织物,高还原度

的印刷品……满足了我们对于美的享受,而要实现它们,再现绚丽的色彩,前提就是要对颜色做准确的标定。


 

色彩源于光,是人的一种主观感受,其本质是光谱中不同波长成分的光对人眼中三种视锥细胞的刺激。同样光谱成分的光,对不同的个

体产生的生理刺激不完全相同,不仅如此,观察条件、经验习惯、文化经历等的差异也会对人的色彩感受产生影响。这使得我们很难直

观准确的向别人表述一种颜色。

 


在各行各业中,根据行业需要,人们设计出了很多颜色系统 ,颜色模式,制定出很多评价色彩的参数,蒙赛尔颜色系统,PANTONE

色卡颜色系统、TILO管理颜色系统,色调,明度,饱和度……这些体系的建立,为生活生产带来了便利。但它们仍然存在一个明显的不

足,就是没法用唯一的一组数据准确的表示一种颜色。


 

根据混色原理,人们可以用特定波长的三种颜色光的按一定比例混合的方式来获得想要色彩。人们希望通过这些色光的比例来定量的表

示某种颜色。结合光源的获取难度和能混合出颜色的范围,CIE标准色度系统选择红(700nm)、绿(546.1nm)、蓝(435.8nm)

三种颜色作为标准三原色。等能白光可以由1.0000lm红光,4.5907lm绿光和0.0601lm蓝光混合而成,将这个亮度的三种色光定为一

个RGB单位。


当我们需要确定一个光源的颜色时,第一步:我们需要获得这个光源的光谱能量分布,第二步:我们需要知道获得产生每个波长的单色

光同等效果的颜色感受所需要的RGB三色光的比例,最后我们对该光源在整个光谱范围内,合成各单色光所需RGB三色的成分分别积

分,就得到了该光源的RGB值称为三刺激值。


 

一个光源的色品,只取决于光谱成分中RGB三色的相对比例,定义r = R/(R+G+B),g = G/(R+G+B),b = B/(R+G+B),即标准白光中

r=g=b=0.33。以r,g为横纵坐标,绘制坐标系,就得到色品坐标。


  

RGB三原色并不能匹配出所有的颜色,有些光谱颜色无论按何种比例都不能被准确的混合出来。只有光谱颜色中加入某些三原色才能

匹配两边的颜色。这就造成了三刺激值中可能存在负值,这也是RGB三刺激系统最明显的缺点之一。在此基础上人们改用假想三原色

XYZ来建立一个新的色度系统,称为“CIE1931-标准色度系统”,XYZ称为标准三刺激值。

X=2.7689R+1.7517G+1.1302B;

Y=1.0000R+4.5907G+0.0601B;

Z=0.0000R+0.0565G+5.5943B;

这样Y值就表示了颜色的亮度信息,而x=X/(X+Y+Z),z=Z/(X+Y+Z)则可以表示颜色的色品,且对于标准白光x=y=0.33,这样就完成

了坐标的转换。在XYZ系统中,XYZ值恒为正数,颜色分布,颜色变化更均匀,一切实际存在的颜色都可以在舌型区域内找到对应的位置。