色差仪的工作原理是模拟人眼的视觉系统,利用仪器内部的模拟积分光学系统,对光谱光度数据的三刺激值进行积分,得到颜色的数学表达式,从而计算出对比色的优良值和色差。 本文介绍了CIERGB光谱三刺激值和CIEXYZ光谱三刺激值的区别以及它们之间的转换
CIE用317个法向视觉者,使用CIE规定的红、绿、蓝三原色,以及380 780nm的等效能谱颜色,得到CIERGB光谱三刺激值。 在实验过程中,光谱各波长与等能光谱颜色对应的红、绿、蓝三原色数称为光谱三刺激值,表示为r( )g( )b( ),因此,等能光谱颜色c( )匹配波长的颜色方程为:c( )=r( )r) + g( )r) +b( )r)。
为了更好地理解上述颜色方程,将r( )g( )b( )光谱的三刺激值和单位量(r)=1的三刺激值数据0000,(g)=4.5907,(b)=0.将0601代入上式,得到等能光谱颜色c( )的相对亮度曲线,如下图所示。 最大值为 c(555),即 c(555) (555)(r) + g(555)(r) + b(555)(r) = 1000。
从上图可以看出,等能光谱颜色的相对亮度曲线与人眼的明视光谱发光效率曲线相同。 由于 c( ) 的最大值为 c(555),因此 c( ) 可以理解为相对亮度。 假设在等能光谱颜色的匹配实验中,三原色的实际亮度为r0( )g0( )b0( ),则有:
r(λ)=r0(λ)/m(r)
g(λ)=g0(λ)/m(g)
b(λ)=b0(λ)/m(b)
式中m=r0(555)+g0(555)+b0(555),即等能光谱颜色的实际色光的最大亮度。 因此,CIERGB光谱r( )g( )b( ))b( )的三刺激值是光谱中每个波长对应的红、绿、蓝三原色的实际数量,并按单位数量进行转换和归一化。
在=555nm处,等色色的亮度有一个最大值,表明在等光谱色中绿色的亮度较高,当白光与红、绿、蓝三种单色光(原色)混合时,需要大量的绿光(比例为1.)0000:4.5907:0.060),表示绿光在等能光谱中波段的亮度之和较大,因此绿光在等能光谱中具有很强的代表性。
CIEXYZ光谱三刺激值由CIERGB光谱三刺激值通过数学变换得到,表示为X( )Y( )Z( )CiERGB光谱三刺激值r( )g( )b( )光谱颜色c( )方程可以间接反映等能光谱颜色的相对亮度和浪费,但非常不直观。 为了直观地表示一种颜色的亮度,CIE规定y( )= v( ),所以y( )不仅表示要匹配的色光中绿色原色的数量(等能光谱色)。 它还指示要匹配的色光的亮度,用于计算颜色的亮度特性。 由于y( )符合明视光谱的发光效率,因此在计算物体色度值时,ciexyz光谱三刺激值x( )y( )z( )表示人眼的色觉特征参数。
为了克服RGB色彩空间不能产生所有颜色的缺点,在某些情况下,颜色值可能是负数,国际照明委员会(CIE)在2024年规定了一种称为XYZ色彩空间的新颜色系统。 它表示彩色光为:c = x (x) + y (y) + z (z)。 其中 (x)、(y) 和 (z) 是 XYZ 色彩空间的原色量,x、y 和 z 是三色尺度系数。
xyz 色彩空间必须满足以下三个条件:
1)三基比例系数x、y、z均大于零;
2)y的值正好是彩色光的亮度;
3)当x=y=z时,仍表示标准白光。
根据上述条件,可以得到RGB色彩空间和XYZ色彩空间的关系:
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