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CIE1931RGB & CIE1931XYZ

时间:2020-06-04 13:36来源:未知 作者:Han 点击:
CIE是由国际照明工程领域中光源制造、照明设计和光辐射计量测试机构组成的非政府间多学科的世界性学术组织,负责国际颜色标准的研究开发,是技术、科学、文化方面的非营利性组
    CIE是由国际照明工程领域中光源制造、照明设计和光辐射计量测试机构组成的非政府间多学科的世界性学术组织,负责国际颜色标准的研究开发,是技术、科学、文化方面的非营利性组织,总部设在奥地利维也纳。CIE在光和照明的科学、技术和工艺领域提供国际论坛,并在成员国之间开展促进照明工程学研究的合作与交流;制定光和照明领域的基本标准和计量规程;在制定光和照明领域的国际和国家标准中提供原则和规程的应用指南;在与光和照明领域的科学、技术和工艺有关的所有事项方面制定和发布标准、报告和其他出版物。
    CIE标准色度系统源于颜色匹配实验,它规定了一套包括标准基色、标准观察者、颜色匹配以及匹配函数标准。标准观察者是指普通人眼对颜色的响应,代表普通人眼平均水平的一组人,一般由15到20人组成,其颜色匹配函数就是标准观察者对颜色的响应。根据视场大小,分别有1931年2°标准观察者和1964年增补的10°标准观察者。无特别声明,CIE一般假设为2°标准观察者。

图1. 人眼的颜色匹配函数和各种红绿蓝三基色彩色设备光谱响应函数,横坐标代表可见光波长。(a)人眼
CIE 1931 RGB颜色匹配函数;(b)CIE 1931 XYZ色度系统颜色匹配函数 ;(c)桌面扫描仪光谱响应函数;(d)、(e)、(f)分别是三种显示器显示光谱分布函数。

    按照三基色原理,颜色也是物理量,人们对物理量就可以进行计算和度量。根据这个原理就产生了用红、绿和蓝单光谱基色匹配所有可见颜色的想法,并且做了许多实验。表 1列出了曾经在 2°视场颜色匹配实验中红、绿、蓝三原色的不同选择。
 
表 1. 红、绿、蓝三原色颜色匹配实验
 
    1931年国际照明委员会综合了不同实验者的实验结果,得到了RGB颜色匹配函数(colormatching functions),如图2。横坐标表示光谱波长,纵坐标表示用以匹配光谱各色所需要三基色刺激值,这些值是以等能量白光为标准的系数,是观察者实验结果的平均值。为了匹配在438.1 nm和546.1 nm之间的光谱色,出现了负值,这就意味匹配这段里的光谱色时,混合颜色需要使用补色才能匹配。虽然使用正值提供的色域还是比较宽的,但像用RGB相加混色原理的CRT虽然可以显示大多数颜色,但不能显示所有的颜色
 
 
 

图2.  CIE 1931-RGB 颜色匹配函数。三原色波长分别是700.0nm, 546.1nm, 435.8nm。

    CIE 1931 RGB 使用红、绿和蓝三基色系统匹配某些可见光谱颜色时,需要使用基色的负值,不仅不容易理解,而且使用也不方便。由于任何一种基色系统都可以从一种系统转换到另一种系统,因此人们可以选择想要的任何一种基色系统,以避免出现负值,而且使用也方便。1931 年国际照明委员会采用了一种新的颜色系统,叫做 CIE XYZ 系统。这个系统采用想象的 X,Y 和 Z 三种基色,它们与可见颜色不相应。CIE 选择的 X,Y 和 Z 基色具有如下性质:
    (1)所有的 X,Y 和 Z 值都是正的,匹配光谱颜色时不需要一种负值的基色;
    (2)用 Y 值表示人眼对亮度(luminance)的响应;
    CIE 1931 XYZ采用三个假想的三原色X、Y、Z,由CIE 1931-RGB系统推导,得到匹配等能光谱得到颜色匹配函数,它被命名为“CIE 1931 标准色度观察者光谱三刺激值”,简称“CIE 1931标准色度观察者”,如图3。这个系统叫做“CIE 1931 标准色度系统”,也称作“2°视场XYZ色度系统”,适合在人眼观察视角1°∼4°。

图3. CIE 1931对2°标准观察者的颜色匹配函数 
(责任编辑:德光浦)
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