【正文】 別戴上紅、綠濾波眼鏡，當(dāng)兩眼 分別單獨(dú)觀看時(shí)，只能看到紅光或綠光；當(dāng)兩眼同時(shí)觀看 時(shí)，正好是黃色，這就是生理混色法。 麥克斯韋計(jì)色三角形 麥克斯韋（ ）首先用等邊三角形簡(jiǎn)單而直觀地表示顏色的色度，這個(gè)三角形稱為 Maxwell顏色三角形， 麥克斯韋計(jì)色三角形 紅 綠 蘭 青 紫 紫紅 蘭紫 橙 黃 白 黃綠 蘭綠 綠蘭 R G＋B R＋ G R＋ B G B 它的三個(gè)頂點(diǎn)分別表示 [R]、 [G]、 [B]，三角形內(nèi)任一點(diǎn)都代表自然界的一種顏色， 如果設(shè)每個(gè)頂點(diǎn)到對(duì)邊的距離為 1，則三角形內(nèi)任一點(diǎn) P到三邊距離之和等于 1（這由幾何知識(shí)不難證明） 。 如果令 P點(diǎn)到紅、綠、藍(lán)三頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)的三邊的距離分別為 r、 g、 b，則 r、 g、 b就是 P點(diǎn)所代表彩色的色度坐標(biāo)，表列出了紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、品紅、 E白的色度坐標(biāo)值，由這些色度坐標(biāo)值就可以確定它們?cè)邴溈怂鬼f顏色三角形中的位置。 四 、 計(jì)色制與色度圖 前面介紹了顏色的視覺(jué)理論 ， 并從定性的角度介紹了顏色的混合規(guī)律 。 在彩色電視實(shí)際工程中往往需要對(duì)顏色進(jìn)行計(jì)量和對(duì)顏色的混合進(jìn)行定量計(jì)算 ，CIE為此制定了一整套顏色測(cè)量和計(jì)算的方法 ， 稱為CIE標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng) 。 其中 ， 它包括好幾種不同的計(jì)色系統(tǒng) 。 本節(jié)主要介紹物理 RGB計(jì)色系統(tǒng)和 XYZ計(jì)色系統(tǒng) 。 配色實(shí)驗(yàn)圖 光量調(diào)節(jié)三基色光源RGB待配彩色視場(chǎng)配色實(shí)驗(yàn) 圖所示的比色計(jì)中有兩塊互成直角的白板（屏幕）將觀察者的視場(chǎng)分為兩部分，它們對(duì)所有可見(jiàn)光譜幾乎全反射。將待配色光 F投射到屏幕左邊，三種基色光投射于屏幕右邊，分別調(diào)節(jié)它們的強(qiáng)度，直到它們的混合光與待色光 F的亮度完全一致為止。此時(shí)，整個(gè)視場(chǎng)將出現(xiàn)待配光的顏色。 調(diào)節(jié)三基色光的強(qiáng)度， 直至兩塊白板上彩色光引起的視覺(jué)效果完全相同。 記下三基色調(diào)節(jié)器上的光通量讀數(shù)， 便可寫(xiě)出配色方程 F＝ R(R)+G(G)+B(B) （ 13） ?式中， F為任意一個(gè)彩色光， (R)、 (G)、 (B)為 三基色單位量 ， R、 G、 B為 三色分布系數(shù) 。 要配出彩色量 F， 必須將 R單位的紅基色、 G單位的綠基色和 B單位的藍(lán)基色加以混合。 R、 G、 B的比例關(guān)系確定了所配彩色光的色度 (含色調(diào)和飽和度 )， R、 G、 B數(shù)值確定了所配彩色光的光通量（亮度）。 R(R)、 G(G)、 B(B)分別代表彩色量 F中所含三基色的光通量成分， 又稱為彩色分量。 ?配成標(biāo)準(zhǔn)白光 E白所需紅、 綠、 藍(lán)三基色的光通量比為 1∶ ∶ , 為了簡(jiǎn)化計(jì)算， 規(guī)定紅基色光單位量的光通量為 1 lm， 綠基色光和藍(lán)基色光單位量的光通量分別為 lm和 lm。 2 RGB計(jì)色系統(tǒng) ? RGB計(jì)色系統(tǒng)是利用物理三基色和規(guī)定的基色量 [ R ]、[ G ]、 [ B ]建立的一套計(jì)色系統(tǒng)，因此也稱為物理計(jì)色系統(tǒng)，用它可以對(duì)一切彩色進(jìn)行計(jì)量和表示。 在只考慮彩色光的色度而不考慮其光通量（即亮度）時(shí)，起作用的是三色系數(shù) R、 G、 B的比例關(guān)系，而不是其數(shù)值大小。所以，可以將三色系數(shù) R、 G、 B分別對(duì)三色系數(shù)總和（ R+G+B）進(jìn)行歸一化，得到 r、 g、 b三個(gè)數(shù)，即 ? ? 其中， m稱為色模，代表彩色光所含三基色單位的總量，也是三色系數(shù)的總和； r、 g、 b稱為相對(duì)色系數(shù)，也稱色坐標(biāo)，分別表示當(dāng)三基色單位總量為 1時(shí)，混配某一色光所需的 [ R ]、 [ G ]、 [ B ]的系數(shù)。顯然， r+g+b=1。 ? 由于相對(duì)色系數(shù)的總和為 1，所以 r、 g、 b三個(gè)值中只有任兩個(gè)值是獨(dú)立的，也就是說(shuō)，用其中的兩個(gè)量就可以明確表示色度。這樣一來(lái)，各種彩色的色度就可以用二維的色度圖來(lái)表示。一般采用 r、 g兩個(gè)參量，并以 rg平面直角坐標(biāo)標(biāo)記色度。即以 r、 g兩值為坐標(biāo)值，每種顏色的色度可在 rg直角坐標(biāo)系中一一表示出來(lái)。這樣得到的平面幾何圖形稱為RGB色度圖或 rg色度圖，如 下頁(yè) 圖 示 RGB色度圖 。 RGB色度圖 由圖可見(jiàn)，紅基色單位 [ R ]的色度坐標(biāo)為 r＝ 1， g＝ b＝ 0；綠基色單位 [ G ]的色度坐標(biāo)為 g＝ 1， r＝ b＝ 0；藍(lán)基色單位 [ B ]的色度坐標(biāo)為 b＝ 1， r＝ g＝ 0。而 r＝ g＝ b＝ 1/3表示前述的等能白光 。通常將圖 610中的 [ R ]、 [ G ]、 [ B ]三點(diǎn)連成的三角形稱為彩色三角形，其重心位置即為等能白光的位置。在彩色三角形內(nèi)部， r與 g的和均小于或等于 1，且 r、 g、 b都為正值，說(shuō)明三基色相加混配出的各種彩色光均在三角形內(nèi)。 對(duì)某些飽和度很高的色光來(lái)說(shuō)，無(wú)論怎樣的 r、 g、 b比例都無(wú)法用三基色混配得出，而必須把一個(gè)或兩個(gè)基色光移到待配光一側(cè)，才能使白板兩側(cè)的光有相同的顏色。這時(shí)，被移置的基色光的系數(shù)可看作是 “負(fù) ”的，或者說(shuō)相應(yīng)的基色分量是 “負(fù)光 ”。具有這類(lèi)性質(zhì)的光均在彩色三角形之外。 用 RBB色度圖不能相加配處所需要的顏色，因此國(guó)際照明委員會(huì)（ CIE）規(guī)定了 XYZ計(jì)色制。 物理三基色混色曲線 為了便于計(jì)算己知輻射功率譜的光源在 rg色度圖中的坐標(biāo)位置，需要首先求出輻射功率為 1W的各譜色光的三色系數(shù) R1W、 G1W、B1W，并專(zhuān)門(mén)稱之為分布色系數(shù)， 用 、 、 表示。 、 、 的變化曲線稱為物理三基色混色曲線，也稱三基色光譜響應(yīng)曲線或譜色三刺激值曲線，如 圖示物理三基色混色曲線 。 、 ? 3. XYZ制色度圖 RGB計(jì)色系統(tǒng)采用物理三基色 ， 因而物理意義清楚 ， 但使用起來(lái)卻很不方便 。 為此 ， CIE規(guī)定了另一種計(jì)色系統(tǒng) ，即 XYZ計(jì)色系統(tǒng) ， 又稱標(biāo)準(zhǔn)計(jì)色系統(tǒng) 。 在 XYZ計(jì)色系統(tǒng)中 ， 基色 XYZ并不是實(shí)際存在的顏色 ，它們只是假想的三基色 ， 但是借助它們來(lái)計(jì)算各種實(shí)際顏色卻十分方便 。 選擇 XYZ計(jì)色系統(tǒng)的目的就是為了克服 RGB計(jì)色系統(tǒng)的缺點(diǎn) ， 因此 ， 在確定基色量 [X]、 [Y]、 [Z]時(shí)有一些特定的要求： 用配色方程 F＝ X[X]＋ Y[Y]＋ Z[Z]配色時(shí)，三個(gè)色系數(shù)均應(yīng)為正值； 為便于計(jì)算，合成彩色光 F的亮度應(yīng)僅由 Y[Y]項(xiàng)的系數(shù) Y決定，與 X、 Z值無(wú)關(guān)，且要求 1[Y]的亮度即為 1lw。不過(guò)，合成光 F的色度仍由 X、 Y、 Z的比例關(guān)系決定。 X＝ Y＝ Z時(shí)，仍代表等能白光，且其光通量為 1lw。 根據(jù)這三點(diǎn)要求，可在 RGB色度圖上確定 [X]、 [Y]、 [Z]的位置，如下頁(yè) 圖示 [X]、 [Y]、 [Z]三基色在 RGB色度圖上的位置 所示。 圖 [X]、 [Y]、 [Z]三基色在 RGB色度圖上的位置 可見(jiàn)，整個(gè)舌形圖全部包含在由 X、 Y、 Z連成的三角形內(nèi)。 另外，還可找出 XYZ計(jì)色系統(tǒng)與 RGB計(jì)色系統(tǒng)之間的關(guān)系，即XYZ計(jì)色系統(tǒng)中的三基色單位量 [X]、 [Y]、 [Z]與 RGB計(jì)色系統(tǒng)中的三基色單位量 [R]、 [G]、 [B]的關(guān)系為 RGB與 XYZ的變換關(guān)系如下： （ X） =（ R） （ G） +（ B） （ Y） =（ R） +（ G） +（ B） （ Z） =（ R） +（ G） +（ B） (14) 與 RGB計(jì)色系統(tǒng)相仿， XYZ計(jì)色系統(tǒng)也可以引入相對(duì)色系數(shù) x、 y、 z。于是，可以用 xy直角坐標(biāo)系來(lái)表示各種彩色光的色度，這樣就得到了 XYZ色度圖或稱 xy色度圖，可以作出 XYZ色度圖 。 令： 則相對(duì)三色系數(shù) ： ， 由于 x、 y、 z滿足 故可用 xy直角坐標(biāo)系表示種彩色的色度，得到 XYZ色度圖 m X Y ZXXxX Y Z mYYyX Y Z mZZzX Y Z m? ? ????????????? 圖中從 380nm到 780nm的譜色軌跡形成一條舌形曲線全部位于第一象限內(nèi)，舌形曲線上的每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)于一種波長(zhǎng)的 譜色光 。將 380nm和780nm兩點(diǎn)連接起來(lái)的連線是非譜色光 ，代表不同的（偏紅或偏藍(lán)）品色。從而得到一個(gè)封閉的舌形曲線，自然界中一切實(shí)際彩色的色度在舌形區(qū)內(nèi)都有對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)位置。 E白 的色度坐標(biāo)應(yīng)是x=y=z=1/3。圖中還同時(shí)標(biāo)出了各種 基準(zhǔn)白的色度坐標(biāo)位置 。 E白為飽和度為 0％的白色區(qū)域，舌形曲線邊緣是飽和度為 100％的各種譜色色調(diào)，中央到邊緣是飽和度自 0％向100％漸增的各種色調(diào) 非譜色光 E白 E白為飽和度為0％的白色區(qū)域，舌形曲線邊緣是飽和度為 100％的各種譜色色調(diào)，中央到邊緣是飽和度自 0％向 100％漸增的各種色調(diào)。 在色度圖上，可用主波長(zhǎng)和色飽和度表征顏色的色調(diào)和色飽和度。由于色光的色調(diào)與波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)，故將色度圖上的坐標(biāo)點(diǎn)與基準(zhǔn)白（如 E白）連線的延長(zhǎng)線與譜色軌跡交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)稱為色光的主色波長(zhǎng)，它與色調(diào)相對(duì)應(yīng)。 和 圖中 的主波長(zhǎng) F?和 F都為 λ1。因?yàn)檫@條線上各色光的波長(zhǎng)都相同，稱為同主波長(zhǎng)線。同主波長(zhǎng)線也可稱為等色調(diào)線。 在圖中色三角形 ERB內(nèi)的彩色不存在主波長(zhǎng)線，這時(shí)可將輻射線反向延長(zhǎng)后的主波長(zhǎng)線作為表征它的補(bǔ)色波長(zhǎng)。如光色 K與 K? 的主波長(zhǎng)是 λ1 。 與 的主波長(zhǎng)是 λ1。 一種彩色的色度 色調(diào)和色飽和度在 rg色度圖或 xy色度圖上都可由兩個(gè)坐標(biāo)值表征。各組的兩個(gè)參數(shù)值之間存在著線性變換關(guān)系。 另外， XYZ計(jì)色系統(tǒng)也有相應(yīng)的分布色系數(shù)， 即 、 、 ，它們與 、 、 的關(guān)系為 相應(yīng)的混色曲線稱為標(biāo)準(zhǔn)三基色混色曲線或 XYZ三基色光譜響應(yīng)曲線，如 圖示 標(biāo)準(zhǔn)三基色混色曲線 所示，這是一組沒(méi)有負(fù)值的曲線。 XYZ計(jì)色系統(tǒng)分布色系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)見(jiàn)相關(guān)資料： 資料 XYZ計(jì)色系統(tǒng)中的相對(duì)色系數(shù)與分布色系數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)三基色混色曲線 圖 18 標(biāo)準(zhǔn)色度圖和顯象三基色 y0 . 10 . 20 . 30 . 40 . 50 . 60 . 70 . 80 . 90 . 1 0 . 3 0 . 5 0 . 7 0 . 9 x700600620590570550530520510505500490470440E白 顯像三基色和亮度公式 1. 顯像三基色 彩色電視重現(xiàn)圖像是靠彩色顯像管屏幕上三種熒光粉在電子束轟擊下發(fā)出紅 、 綠 、 藍(lán)三種基色光混合而得到的 ， 這三種基色稱為顯像三基色 。 我們希望選出的顯像三基色在色度圖上的三角形面積盡可能大些 ， 這會(huì)使混合出來(lái)的色彩更豐富 ， 同時(shí)還要求熒光粉的發(fā)光效率盡可能高 。 電視三基色指的是電視系統(tǒng)中實(shí)際應(yīng)用的紅、綠、藍(lán)基色光，它們完全取決于電視顯示裝置中采用的紅、綠、藍(lán)三色光源或發(fā)光材料，因此，電視三基色也可稱為顯像三基色。顯然，顯像三基色不能采用標(biāo)準(zhǔn)三基色，因?yàn)樗鼈冊(cè)趯?shí)際中并不存在，是只供計(jì)算用的虛擬三基色。也不宜采用物理三基色，因?yàn)槲锢砣鶠樽V色光，而用于顯像的發(fā)光材料（如熒光粉）通常只能發(fā)出復(fù)合光。因此，顯像三基色需要在標(biāo)準(zhǔn)三基色和物理三基色之外重新選取。選取顯像三基色時(shí)有下列兩點(diǎn)考慮： 應(yīng)使三基色盡量靠近適當(dāng)?shù)淖V色，以求顯像三基色構(gòu)成的彩色三角形面積（也稱重現(xiàn)色域）盡量大； 應(yīng)使三基色發(fā)光材料的發(fā)光效率盡量高，以求彩色圖像有足夠高的亮度。 另外，傳統(tǒng)的電視顯示裝置是依靠熒光粉發(fā)光實(shí)現(xiàn)圖像顯示的，因而，采用什么樣的顯像三基色又取決于實(shí)際能生產(chǎn)出怎樣的基色熒光粉。 表 顯像三基色和標(biāo)準(zhǔn)白光的色度坐標(biāo) 從上個(gè)世紀(jì)五十年代初彩色電視創(chuàng)始至今，有關(guān)組織和機(jī)構(gòu)已規(guī)定或選用過(guò)若干套顯像三基色，它們都