物體的顏色既取決于物理刺激,又取決于人眼的特性。為了定量的表示顏色,萊特和吉爾德分別進(jìn)行顏色匹配實(shí)驗(yàn),他們通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定給出了光譜色的光譜三刺激值。為了定量的表示顏色,1931年,國(guó)際照明委員(簡(jiǎn)稱CIE)總結(jié)萊特和吉爾德的顏色匹配實(shí)驗(yàn),推出了CIE 1931 RGB表色系統(tǒng)。
統(tǒng)就是根據(jù)萊特和吉爾德實(shí)驗(yàn)的測(cè)定結(jié)果,取二者的光譜三刺激值的平均值,作為該系統(tǒng)的光譜三刺激值。系統(tǒng)中全部的光譜三刺激值又常稱為CIE 1931 RGB色度觀察者。
萊特(W.D.Wright)在2°圓形視場(chǎng)范圍內(nèi),選擇650nm(紅),530nm(綠),460nm(藍(lán))三單色光作為三原色匹配等能光譜的各種顏色。三刺激值的單位為:相等數(shù)量的綠和藍(lán)原色匹配494nm的藍(lán)綠色,相等數(shù)量的紅和綠原色匹配582.5nm的黃色,得出相對(duì)亮度單位為I:lG:lz。由10名觀察者在其目視色度計(jì)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn),測(cè)得一套光譜三刺激值數(shù)據(jù)。
吉爾德(J.Guild)在其目視測(cè)色計(jì)上由7名觀察者做了類似的匹配實(shí)驗(yàn)。觀察視場(chǎng)也是20,選用三原色波長(zhǎng)為630nm,542nm,460nm,三刺激值單位以三原色相加匹配NPL(英國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室的縮寫)白色光源,認(rèn)為三原色的刺激值相等定出相對(duì)亮度單位為1:lG:lp,測(cè)得一套光譜三刺激值數(shù)據(jù)。CIE 將三原色轉(zhuǎn)換成700nm(R)、546.1nm(G)、435.8nm(B),以相等數(shù)量的三原色刺激值匹配等能白光(又稱為E光源)確定三刺激值單位,發(fā)現(xiàn)將兩個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果經(jīng)坐標(biāo)變換后繪制在新色品圖上的結(jié)果很一致。因此,1931年CIE采用兩實(shí)驗(yàn)的平均值定出匹配等能光譜色的RGB三刺激值,用r,g,b表示,稱為“CIE 1931 RGB系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)色度觀察一刺激值”,簡(jiǎn)稱“CIE 1931 RGB系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者”(數(shù)據(jù)見附表2-1),代表人眼2°視場(chǎng)的平均顏色視覺特性,這一系統(tǒng)叫做CIE 1931-RGB色度系統(tǒng)。選700nm,546.1nm和 435.8nm 三單色光為三原色是因?yàn)?00nm是可見光譜的紅色末端,516.1nm 和435.8nm為明顯的汞譜線,三者都能比較精確地產(chǎn)生出來。經(jīng)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算確定,匹配等能白光的(R),(G),(B)三原色單位的亮度比率為1.0000:4.5907:0.0601,輻亮度比率為72.0962:1.3791:1.0000。光譜三刺激值與光譜色色品坐標(biāo)的關(guān)系為
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圖是根據(jù)1931年CIE-RGB系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)觀察者三刺激值繪出的色品圖,在色品圖中偏馬蹄形曲線是所有光譜色色品點(diǎn)連接起來的軌跡稱為光譜軌跡。圖5-6是以三刺激值為縱坐標(biāo),波長(zhǎng)為橫坐標(biāo),繪出的光譜三刺激值曲線圖。
可以看到:r,g,b光譜三刺激值和光譜軌跡的色品坐標(biāo)有很大一部分出現(xiàn)負(fù)值,其物理意義可從匹配實(shí)驗(yàn)來理解,當(dāng)投射到半視場(chǎng)的某些光譜色用另一半視場(chǎng)的三原色來匹配時(shí),不管三原色如何調(diào)節(jié)都不能使兩視場(chǎng)顏色達(dá)到匹配,只有在光譜色半視場(chǎng)的原色用負(fù)值來表示,即出現(xiàn)負(fù)的色品坐標(biāo)值。色品圖(圖5-4)的三角形頂表示紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三原色。在色品圖上,負(fù)的色品坐標(biāo)落在原色三角形之外。在原色三角形以內(nèi)的各色品點(diǎn)的坐標(biāo)為正值。
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