【正文】 第四章 顏色的混色系統(tǒng)－－ CIE標準色度系統(tǒng) 物體顏色是光刺激人的視覺器官產生的反應，要將觀察者的顏色感覺數字化，國際照明委員會 (CIE)規(guī)定了一套標準色度系統(tǒng)，稱為CIE標準色度系統(tǒng)，這一系統(tǒng)是近代色度學的基本組成部分，是色度計算的基礎，也是彩色復制的理論基礎之一。 CIE標準色度學系統(tǒng)是一種混色系統(tǒng)，是以顏色匹配實驗為出發(fā)點建立起來的。用組成每種顏色的三原色數量來定量表達顏色。 色光混合實驗 把兩種顏色調節(jié)到視覺上相同或相等的過程叫作 顏色匹配 。 顏色匹配實驗 Mapping the human response Red Green Blue Test Lamp! White Screen Masking Screen Observer 2176。 2176。 2176。 2176。 實驗證明：三原色的選擇是任意的，只要它們相互獨立，也就是說任何一個原色不能由其余兩個原色相加產生。 各種實驗方法已表明，無法找到一組三原色能夠將自然界中的所有色彩匹配出來。 三刺激值和色度圖 一、三刺激值 在顏色匹配中，用于顏色混合以產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。 顏色匹配實驗中，與待匹配色實現(xiàn)顏色匹配時所需要的三原色的數量，稱為 三刺激值 ，記作 R、 G、B。 一種顏色與一組 R、 G、 B值相對應， R、 G、 B值相同的顏色，顏色感覺 (外貌 )必定相同 。 因為一組特定的 R、 G、 B三刺激值在特定的實驗和觀察條件下代表一個特定的顏色感覺，不同的 R、 G、 B三刺激值代表不同的顏色感覺。因此，所有顏色感覺的集合就構成了一個 三刺激值空間，又稱為混色空間 。在這個空間中，每一個顏色感覺用空間中的一個坐標點來表示。任一個顏色 C，在三刺激值空間中可以用坐標原點為起點的矢量來表示，三刺激值R、 G、 B就是該矢量在三個坐標軸上的分量。 二、顏色匹配方程 在三刺激值空間中，顏色可以用一個矢量來表示，這個矢量對應的方程就稱為 顏色匹配方程或簡稱為顏色方程 ，代表匹配顏色感覺所需要的三原色數量之間的關系： C(C)≡R(R)+G(G)+B(B) 三、光譜三刺激值 匹配等能光譜中各單色光所需的三原色數量稱為 光譜三刺激值，又稱為顏色匹配函數 。用符號ｒ，ｇ，ｂ 或 r(λ )， g(λ)， b(λ)表示。 C (λ)(C)≡ r(λ)(R)+ g(λ)(G)+ b(λ)(B)， λ∈ [380nm， 780nm] 四、色度坐標和色度圖 三原色各自在 R+G+B總量中的相對比例叫做 色度坐標 ， 用符號 r， g， b來表示 。 色度坐標與三刺激值的關系如下： r=R/(R+G+B) g=G/(R+G+B) b=B/(R+G+B)=1rg 以色度坐標 r， g表示的平面圖稱為 色度圖 。又稱為 麥克斯韋三角形 。 CIE標準色度系統(tǒng) 為了統(tǒng)一計算顏色的方法和數值，現(xiàn)代色度學采用 CIE所規(guī)定的一系列顏色測量 原理、條件、數據和計算方法 ，稱為 CIE標準色度系統(tǒng)。 這一色度系統(tǒng)以兩組基本顏色視覺實驗數據為基礎： ?CIE1931標準色度觀察者光譜三刺激值 1176。 4176。視場 ?CIE1964補充標準色度觀察者光譜三刺激值 大于 4176。視場、 10176。 視場左右 CIE1931RGB系統(tǒng) １、選擇三原色： 700nm(R)、 (G)、 (B) ２、確定三原色單位： 將相加匹配出等能白光 (E光源 )時三原色各自的數量定為三原色的單位。即從色彩角度，三原色等量（ R=G=B=1)混合得到白光。 白光色度 r=g=b=1/(1+1+1)= 2176。視場下用上述選定三原色匹配等能光譜色的 R、 G、 B三刺激值，用 r, g, b來表示。光譜三刺激值曲線如圖。這一組函數叫做“ CIE1931RGB系統(tǒng)標準色度觀察者光譜三刺激值”，簡稱“ CIE1931RGB系統(tǒng)標準色度觀察者”。以此來代表人眼 2176。視場的 平均顏色視覺特性 。 顏色視覺特性 r(λ) g(λ) b(λ) λ(nm) 三刺激值 CIE1931RGB系統(tǒng) 標準色度觀察者光譜三刺激值曲線 bgrbbgrgbgrrbgr?????????光譜三刺激值與光譜色色度坐標的關系式 光譜軌跡： 注意： 出現(xiàn)了負的三刺激值與色度坐標值 加入待匹配色一側視場的原色數量為負值。 CIE1931RGB系統(tǒng)的光譜三刺激值 r, g, b 是由實驗獲得的，本來可以用于色度計算，但由于光譜三刺激值與色度坐標都出現(xiàn)了負值，計算起來不方便，又不易理解，因此，1931年 CIE討論推薦了一個新的國際通用色度系統(tǒng) — CIE1931XYZ系統(tǒng)。 1931年 CIE在 RGB系統(tǒng)的基礎上，改用三個假想的原色 X、 Y、 Z建立了一個新的色度系統(tǒng)。將 RGB系統(tǒng)光譜三刺激值進行轉換后，變?yōu)橐?X、 Y、 Z三原色匹配等能光譜的三刺激值，定名為“ CIE1931標準色度觀察者光譜三刺激值 ”，簡稱為“ CIE1931標準色度觀察者”，記作 x， y， z或 x (λ) ， y (λ) ， z (λ) 。這一系統(tǒng)叫做“ CIE1931標準色度系統(tǒng)”或“ CIE1931XYZ” 系統(tǒng)。 CIE1931XYZ標準色度系統(tǒng) 光譜軌跡： CIE1931XYZ系統(tǒng)三原色的選擇考慮因素： （ 1）要想消除負坐標值，必須使新三原色包圍所有的顏色范圍。 （ 2）規(guī)定 (X)、 (Z)兩個原色只代表色度，沒有亮度，全部亮度都由 Y刺激值承擔。 （ 3）光譜軌跡曲線從 540nm附近到 700nm在 rg色度坐標圖上近似是一條 135176。 直線，直線上所有的顏色都可以由這兩個單色光混合產生。 （ 4） (Y)(Z)邊與光譜軌跡上波長為 503nm點的切