1931CIEXYZ标准色度系统.docx
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1931CIEXYZ标准色度系统
第四节CIE标准色度学系统一.CIE1931RGB真实三原色表色系统
(一人颜色匹配实验
把两个颜色调整到视觉相同的方法叫颜色匹配,颜色匹配实验是利用色光加色來实现的。
图5-24中左方是一块白色屛幕,上方为红R.绿G.蓝B三原色光,下方为待配色光C,三廉色光照射白屛幕的上半部.待配色光照射白屏幕的下半部.白屏幕上下两部分用一黑挡屛隔开.由白屛幕反射出來的光通过小孔抵达右方观察者的眼内。
人眼看到的视场如图右下方所示,视场范隔在2°左右,被分成两部分。
图右上方还有一束光.照射在小孔周用的背景白版上•使视场周圉有一圈色光做为背景。
在此实验装迓上可以进行一系列的颜色匹配实验°待配色光可以通过调节上方三原色的强度來混合形成,、“I视场中的两部分色光相同时,视场中的分界线消失,两部分合为同一视场,此时认为待配色光的光色与三原色光的混合光色达到色匹配。
不同的待配色光达到匹配时三原色光亮度不同,可用颜色方程表示:
C=R(R)弋(G)+B(B)(5-1)
式中C表示待配色光:
(R).(G入(B)代表产生混合色的红.绿.蓝三原色的取位量:
R>G、B分别为匹配待配色所需要的红、绿.蓝三原色的数虽.称为三刺激值:
“。
”表示视觉上相等,即颜色匹配。
图5-24颜色匹配实验
(2)、三原色的虹位量
国际照明委员会(CIE)规定红.绿、蓝三原色的波长分别为700nm、546.In血435.8nm,在颜色匹配实验中,当这三原色光的相对亮度比例为1.0000:
4.5907:
0.0601时就能匹配出等能白光,所以CIE选取这一比例作为红、绿、蓝三原色的。
尽管这时三原色的亮度值并不等,但1:
1:
=1)B):
(G):
(R单位址,即(・
CIE却把每一原色的亮度值作为一个讯位看待,所以色光加色法中红、绿.蓝三原色光等比例混合结果为白光,即(R)+(G)十(B)=(W)o
(3)、CIE-RGB光谱三刺激值
CIE-RGB光谱三剌激值是317位正常视觉者,用CIE规定的红、绿.蓝三原色光.对等能光谱色从380nm到780nm所进行的专门性颜色混合匹配实验得到的。
实验时.匹配光谱每一波长为的等能光谱色所对应的红、绿、蓝三原色数量•称t"记为,它是CIE为光谱三刺激值.在对等能光谱色进行
匹配时用來表示红、绿、蓝三原色的专用符号。
因此.匹配波长为1的等能光谱色C(入)的颜色方程为
(入)三c(5-2)
式中(R人(G)、(B)为三原色的单位量,分别为1.0000s4.5907.0.0601:
C(入)在数值上表示等能光
谱色的相对亮度,如图5・25所示.其中最大值为C(555)o
且有C(555)=1.即|/'%猱0I//
)(5-3光谱三刺激值的数据见表旷2•图5-26是按表5=2中的数据画出的曲线°
(纵坐标为相对亮度)
表5-2国际R.G.B坐标制(CIE1931年标准色度观察者〉光谱三刺激色度坐'
r⑴g
(1)b
(1)
(毫微米)
3800.00003-0.000010.001170.0272-0.01150.9S13
-0.00002
0.001890.0268-0.01143850.000050.9816
-0.00001
0.003590.000100.0263-0.01140.9851390
-0.00007
3950.000170.006470.0256-0.01130.9857
-0.00014
0.01211
0.02474000.00030-0.01120.9865
-0.00022
0.01969
0.000470.0237-0.01110.9874405
-0.00041
0.03707
0.02254100.00081-0.01090.9884
-0.00070
0.06637
4150.001390.0207-0.01040.9897
-0.00110
0.11541
0.01814200.00211-0.00940.9913
-0.00143
0.18575
0.0142-0.00760.99344250.00266
-0.00119
0.24769
0.002180.008S-0.00180.9960430
-0.00021
0.29012
0.00120.00036-0.00070.9995435
0.001490.31228-0・0084440-0・00261
0.0018
1.0036
0.00379445-0.006730.31860-0.0213
0.0120
1.0093
0.006784500.31670-0.0390-0・01213
0.0218
1.0172
0.01016455-0.018740.31166-0.0618
0.0345
1.0273
0.014854600.29821-0・0909-0・02608
0.0517
1.0392
0.019770.27295-0・1281-0・033240.07621.05194651.0616
0.1175-0.18210.229910.02538-0.03933
470,
475-0.014710.031830.18592-0.25840.18401.0744
0.03914180-0.049390.14494736670.29061.07610.04713485-0.053610.10968-0.52000.45681.0632
0.05689490-0.058140.08257-0.71500.69961.0151
0.069480.06246495-0.06414-0.94591.02470.92120.08536-0.071735000.04776-1.16851.39050.7780
0.10593505-0.081200.03688-1.31821.71950.59S70.12860510-0.089010.02698-1.33711.93180.4053
0.15262515-0.09356
0.01842-1.20761.96990.2377520-0.09264・1746S0.01221-0.98301.85340.1296
525-0.081730.191130.00830-0.73861.66620.07240.203170.00549530-0.07101-0.51591.47610.0398
0.210830.00320-0.3304535-0.051361.31050.0199
0.214660.00146-0.17071.1628540-0.031520.00790.214870.00023-0.02931.0282545-0.006130.0011
0.21178-0.000580.09740.90515500.02279-0.00250.20588-0.001050.21210.79195550.05511-0.0040
0.19702-0.001300.31640.68815600.09060-0.0045
0.18522-0.001380.41120.59325650.12840-0.0044
0.17807-0.001350.49735700.167680.5067-0.0040
0.15429-0.001235750.207150.57510.4283-0.0034
0.136100.24526-0.001080.64490.3579-0.002S580
0.11686-0.000930.70710.29520.27989585-0.0023
0.09754-0.000790.309285900.76170.2402-0.0019
-0.0015
0.19280.8087-0.000630.079090.33184
11
11
11
11
11
11
11
i
11
i
11
i
11
i
11
i
11
11
11
11
11
11
11
n
1
11
1
1~1
1~1
口
n
ii
ii
ii
ii
6000.344290.06246-0.000190.84750.1537-0.0012
0.017760.34756-0.000380.88000.1209-0.0009605
0.035576100.33971-0.000300.90590.0919-0.0008
0.025830.32265-0.000220.92650.0741-0.0006615
0.018286200.29708-0.000150.94250.0580-0.0005
0.012530.26348-0.000110.95500.0454-0.0001625
0.008336300.22677-0.000080.96490.0354-0.0003
0.00537-0.000050.97300.0272-0.00026350.19233
0.00334-0.000030.97970.02056400.15968-0.0002
0.00199-0.000020.98506450.129050.0152-0.0002
0.00116-0.000010.98S86500.101670.0113-0.0001
0.00066-0.000016550.078570.99180.0083-0.0001
0.000370.000000.99400.0061-0.00016600.05932
0.000210.000000.99540.00176650.0436670001
0.000110.000000.99666700.031490.0035-0.0001
0.000060.000000.99750.00250.00000.02294675
0.000030.000000.99846800.016870.00160.0000
0.000010.000006850.011870.99910.00090.0000
0.000000.000000.99960.00046900.008190.0000
0.000000.005726950.000000.99990.00010.0000
0.000000.000001.00000.00007000.004100.0000
0.000000.002917050.000001.00000.00000.0000
0.000000.000001.00007100.002100.00000.0000
0.000000.000001.00000.00000.001187150.0000
0.0000
0.00001.00000.000000.000000.00105
7250.000740.000000.000001.00000.00000.0000
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
000000.000007300.000521.00000.00000.0000
000000
000000
000000
000000
000000
000000
000000
000000
000000
000000
000001.00007350.000360.00000
000001
000001
000001
000001
000001
000001
00000.000257400.00000
00000.00007450.000170
00000.000127500.00000
00000.00007550.000080
00000.000067600.00000
00000.000047650.00000
000000.000037701.00000.00000
000017750.000001.00000.00000
000001.00000.00000.0000
0.00000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
图5-26CIE-RGB光谱三刺激值
(四人负刺激值
从表5-2中可以看到,在很多情况下光谱三刺激值是负值(负刺激值),这是因为待配色为"I色光,其饱和度很岛.而三原色光混合后饱和度必然降低.无法和待配色实现匹配°为了实现颜色匹配.在实验中须将上方红、绿、蓝一侧的三原色光之一移到待配色一侧,并与之相加混合•从而使上下色光的饱和度相匹配。
例如.将红原色移到待配色一侧.实现了颜色匹配.则颜色方程为
Ilmimi-(5-4)
I大I此■待配色||wM
(5乍)II
所以出现了负值。
(五)、色度坐标
在颜色匹配实验中,为了表示R、G、B三原色各自在R+G+B总虽中的相对比例,我们引入色度坐标"g、
(5~6)
r+g*b=l
为光谱色度坐标,计算出的数值见表5-2式中。
图5-27是按表5-2中光谱色度坐标的数据画出的rg色度图的轮摩曲线。
在偏马蹄形的光谱轨迹中,很大一部分色度坐标r是负值。
这一系统规定的等能白光(E光源.色溫5500K).位于色度图的中心(0.33,0.33).在CIErg色度图中色度坐标反映的是三原色各自
在三刺激值总虽中的相对比例.一组色度坐标表示了色相相同和饱和度相同而亮度不同的那些颜色的共同特征•因此CIErg色度图并不反映颜色亮度的变化.色度图的轮摩表达岀「颜色的色域范隔。
1931CIE-RGB
系统的I1111光谱三刺激值是从实验得出來的.木來可以用于颜色测虽和标定以及色度学计算.但是实验结果得到的用來标定光谱色的原色出现了负值.正负交替十分不便.不宜理解.因此.1931年CIE推荐了一个新的国际色度学系统国际坐标制。
XYZ系统,又称为1931CIE-XYZ一一・.
色度图5-27CIErg图
二.1931CIE-XYZ标准色度系统
系统的基础上•用数学方法.选用三个理想的原色RGB所谓1931CIE-XYZ系统,就是在均变.b和色度坐标來代替实际的三原色,从而将CIE-RGBr系统中的光谱三刺激值、g
为正值。
系统的转换关系系统与CIE-XYZ(-)xCIE-RGB.Z代表蓝原色选择三个理想的原色(三刺
激值)X.Y.Z.X代表红原色,Y代表绿原色
这三个原色不是物理上的真实色,而是锻构的假想色。
它
们在图5-27中的色度坐标分别为:
r
9
X
1.275
O.27H
Y
-]-73»
2•阳了
».«2
1•
0.14J
J.W
Jf?
7I?
Qiim
Cr'=SiS-1ram
A455.Kfim
Sf邛磴:
聘弄:
门
U【阳色iA.K.2
\\
X1.2750.003-0.278Y-0.0284.7392.767
1.602-0.7430.141Z
、XYZ系统中所得到的光谱三刺激值.在色变成了以XYZ三角形作为色域的域内色。
.和色度坐
标x、y、z将完全变成正值。
经数学变换.两组颜色空间的三刺激值有以下关系:
X=0.490R-0.310G+0.200B
Y=0.177R*0.812G+0.011B(5-8)
Z=0.010G+0.990B
两组颜色空间色度坐标的相互转换关系为:
x=(0.490r-0310g+0.200b)/(0.667r+1.132g*1.200b)
尸(0.117【+0.812g+0.010b)/(0.667i+L132g+1.200b)(5-9)
z=(0.000r+C.010g+0.990b)/(0.667r+1.132g-l.200b)
这就是我们通常用來进行变换的关系式.所以.只婆知道某一颜色的色度坐标真g、b,即可以求出它们在新设想的三原色XYZ颜色空间的的色度坐标x、y、za通过式(5・9)的变换,对光谱色或一切自然界的
色彩而言•变换后的色度坐标均为正值•而且等能白光的色度坐)5・9中的数据•由式(5・2系统按表CIE-RGB是由5・3,没有改变。
表)0.33,0.33标仍然是(.
讣算的结果。
从表5・3中可以看到所有光谱色度坐标x(l)・y(l)・z(l)的数值均为正值。
.
0.03200.29501900.01510.65960.01171950.02350.11270.563S
0.00195000.00820.53810.4531
505510
515
0.00390.651S0.3413
0.002
4
0.01390.0389
0.75020.00930.2359
0.02910.11910.8120
0.09190.06330.S338
0.82620.05960.1096
0.16550.03910.S059
0.02550.7S160.2257
0.75130.29010.0161
0.35970.72130.0099
0.69230.00610.4331
0.51210.003S0.65S9
0.59150.62150.0024
0.5S960.00170.6781
0.00120.55470.7621
0.81250.52020.0010
0.91630.00090.1S66
0.45110.97860.OOOS
0.42120.00061.0263
0.77600.13270.09560.13900.S130IS0O.0913
0.73060.20070.06874850.61620.16930.05S0.
0.39650.00061.0567
0.00051.05220.3725
0.35110.00011.0156
1.00260.00020.3310
520
0.0713
525
0.1142
530
0.1547
535
0.1929
510
0.2296
545
0.2658
550
0.3016
■■■□□□
0.3373
560
0.3731
565
0.1087
570
0.4441
■■■
0.47SS
580
0.5125
585
0.5448
590
0.5752
595
0.6029
600
0.6270
605
0.6182
610・
0.665S
0.4650.20S0.3530.2580.2720.3230.2120.1070.15S0.5030.1110.60S0.0780.7100.0570.7930.0120.S620.0290.9110.0200.9510.0130.9SOO.OOSO.9950.0051.0000.0030.9950.0020.9780.0020.9520.0010.9150.0010.8700.0010.8160.0010.7570.0010.6910.0000.6130.0000.5660.0000.5030
615
0.6301
0.31970.00020.30S3
0.29930.29200.28590.2S09
0.27700.27400.27170.2700
0.26S90.26S00.26730.2666
0.9381
0.4412
0.0002
0.26600.26560.26540.2653
0.26530.26530.26530.2653
0.2653
620
0.6915
0.0002
0.8544
0.3810
0.0002
625
0.7006
0.0001
0.7511
0.3210
0.0001
630
0.7079
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