【正文】 單獨觀看時，只能看到紅光或綠光；當(dāng)兩眼同時觀看 時，正好是黃色，這就是生理混色法。 麥克斯韋計色三角形 麥克斯韋（ ）首先用等邊三角形簡單而直觀地表示顏色的色度，這個三角形稱為 Maxwell顏色三角形， 麥克斯韋計色三角形 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 它的三個頂點分別表示 [R]、 [G]、 [B]，三角形內(nèi)任一點都代表自然界的一種顏色， 如果設(shè)每個頂點到對邊的距離為 1，則三角形內(nèi)任一點 P到三邊距離之和等于 1（這由幾何知識不難證明） 。 如果令 P點到紅、綠、藍三頂點對應(yīng)的三邊的距離分別為 r、 g、 b，則 r、 g、 b就是 P點所代表彩色的色度坐標(biāo)，表列出了紅、橙、黃、綠、青、藍、品紅、 E白的色度坐標(biāo)值，由這些色度坐標(biāo)值就可以確定它們在麥克斯韋顏色三角形中的位置。 四 、 計色制與色度圖 前面介紹了顏色的視覺理論 ， 并從定性的角度介紹了顏色的混合規(guī)律 。 在彩色電視實際工程中往往需要對顏色進行計量和對顏色的混合進行定量計算 ，CIE為此制定了一整套顏色測量和計算的方法 ， 稱為CIE標(biāo)準色度學(xué)系統(tǒng) 。 其中 ， 它包括好幾種不同的計色系統(tǒng) 。 本節(jié)主要介紹物理 RGB計色系統(tǒng)和 XYZ計色系統(tǒng) 。 配色實驗圖 光量調(diào)節(jié)三基色光源RGB待配彩色視場配色實驗 圖所示的比色計中有兩塊互成直角的白板（屏幕）將觀察者的視場分為兩部分，它們對所有可見光譜幾乎全反射。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，整個視場將出現(xiàn)待配光的顏色。 調(diào)節(jié)三基色光的強度， 直至兩塊白板上彩色光引起的視覺效果完全相同。 記下三基色調(diào)節(jié)器上的光通量讀數(shù)， 便可寫出配色方程 F＝ R(R)+G(G)+B(B) （ 13） ?式中， F為任意一個彩色光， (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)準白光 E白所需紅、 綠、 藍三基色的光通量比為 1∶ ∶ , 為了簡化計算， 規(guī)定紅基色光單位量的光通量為 1 lm， 綠基色光和藍基色光單位量的光通量分別為 lm和 lm。 2 RGB計色系統(tǒng) ? RGB計色系統(tǒng)是利用物理三基色和規(guī)定的基色量 [ R ]、[ G ]、 [ B ]建立的一套計色系統(tǒng)，因此也稱為物理計色系統(tǒng)，用它可以對一切彩色進行計量和表示。 在只考慮彩色光的色度而不考慮其光通量（即亮度）時，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分別對三色系數(shù)總和（ R+G+B）進行歸一化，得到 r、 g、 b三個數(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，混配某一色光所需的 [ R ]、 [ G ]、 [ B ]的系數(shù)。顯然， r+g+b=1。 ? 由于相對色系數(shù)的總和為 1，所以 r、 g、 b三個值中只有任兩個值是獨立的，也就是說，用其中的兩個量就可以明確表示色度。這樣一來，各種彩色的色度就可以用二維的色度圖來表示。一般采用 r、 g兩個參量，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。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 圖 示 RGB色度圖 。 RGB色度圖 由圖可見，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，說明三基色相加混配出的各種彩色光均在三角形內(nèi)。 對某些飽和度很高的色光來說，無論怎樣的 r、 g、 b比例都無法用三基色混配得出，而必須把一個或兩個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，被移置的基色光的系數(shù)可看作是 “負 ”的，或者說相應(yīng)的基色分量是 “負光 ”。具有這類性質(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，因此國際照明委員會（ CIE）規(guī)定了 XYZ計色制。 物理三基色混色曲線 為了便于計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，并專門稱之為分布色系數(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計色系統(tǒng)采用物理三基色 ， 因而物理意義清楚 ， 但使用起來卻很不方便 。 為此 ， CIE規(guī)定了另一種計色系統(tǒng) ，即 XYZ計色系統(tǒng) ， 又稱標(biāo)準計色系統(tǒng) 。 在 XYZ計色系統(tǒng)中 ， 基色 XYZ并不是實際存在的顏色 ，它們只是假想的三基色 ， 但是借助它們來計算各種實際顏色卻十分方便 。 選擇 XYZ計色系統(tǒng)的目的就是為了克服 RGB計色系統(tǒng)的缺點 ， 因此 ， 在確定基色量 [X]、 [Y]、 [Z]時有一些特定的要求： 用配色方程 F＝ X[X]＋ Y[Y]＋ Z[Z]配色時，三個色系數(shù)均應(yīng)為正值； 為便于計算，合成彩色光 F的亮度應(yīng)僅由 Y[Y]項的系數(shù) Y決定，與 X、 Z值無關(guān)，且要求 1[Y]的亮度即為 1lw。不過，合成光 F的色度仍由 X、 Y、 Z的比例關(guān)系決定。 X＝ Y＝ Z時，仍代表等能白光，且其光通量為 1lw。 根據(jù)這三點要求，可在 RGB色度圖上確定 [X]、 [Y]、 [Z]的位置，如下頁 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，整個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計色系統(tǒng)與 RGB計色系統(tǒng)之間的關(guān)系，即XYZ計色系統(tǒng)中的三基色單位量 [X]、 [Y]、 [Z]與 RGB計色系統(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計色系統(tǒng)相仿， XYZ計色系統(tǒng)也可以引入相對色系數(shù) x、 y、 z。于是，可以用 xy直角坐標(biāo)系來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對應(yīng)于一種波長的 譜色光 。將 380nm和780nm兩點連接起來的連線是非譜色光 ，代表不同的（偏紅或偏藍）品色。從而得到一個封閉的舌形曲線，自然界中一切實際彩色的色度在舌形區(qū)內(nèi)都有對應(yīng)的坐標(biāo)位置。 E白 的色度坐標(biāo)應(yīng)是x=y=z=1/3。圖中還同時標(biāo)出了各種 基準白的色度坐標(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)與波長對應(yīng)，故將色度圖上的坐標(biāo)點與基準白（如 E白）連線的延長線與譜色軌跡交點對應(yīng)的波長稱為色光的主色波長，它與色調(diào)相對應(yīng)。 和 圖中 的主波長 F?和 F都為 λ1。因為這條線上各色光的波長都相同，稱為同主波長線。同主波長線也可稱為等色調(diào)線。 在圖中色三角形 ERB內(nèi)的彩色不存在主波長線，這時可將輻射線反向延長后的主波長線作為表征它的補色波長。如光色 K與 K? 的主波長是 λ1 。 與 的主波長是 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坐標(biāo)值表征。各組的兩個參數(shù)值之間存在著線性變換關(guān)系。 另外， XYZ計色系統(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)準三基色混色曲線 所示，這是一組沒有負值的曲線。 XYZ計色系統(tǒng)分布色系數(shù)的標(biāo)準數(shù)據(jù)見相關(guān)資料： 資料 XYZ計色系統(tǒng)中的相對色系數(shù)與分布色系數(shù) 標(biāo)準三基色混色曲線 圖 18 標(biāo)準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 ， 這會使混合出來的色彩更豐富 ， 同時還要求熒光粉的發(fā)光效率盡可能高 。 電視三基色指的是電視系統(tǒng)中實際應(yīng)用的紅、綠、藍基色光，它們完全取決于電視顯示裝置中采用的紅、綠、藍三色光源或發(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)準三基色，因為它們在實際中并不存在，是只供計算用的虛擬三基色。也不宜采用物理三基色，因為物理三基色均為譜色光，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)準三基色和物理三基色之外重新選取。選取顯像三基色時有下列兩點考慮： 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際能生產(chǎn)出怎樣的基色熒光粉。 表 顯像三基色和標(biāo)準白光的色度坐標(biāo) 從上個世紀五十年代初彩色電視創(chuàng)始至今，有關(guān)組織和機構(gòu)已規(guī)定或選用過若干套顯像三基色，它們都是基于彩色熒光粉顯示材料的。這幾套顯像三基色的具體參數(shù)如 表