RGB颜色空间与XYZ颜色空间是测色仪器常用的测色空间,其中XYZ颜色空间是在RGB颜色空间的基础上发展出来的一个颜色空间,都是用三刺激值对颜色进行描述。本文对RGB三刺激值与XYZ三刺激值转换式做了介绍。
RGB颜色空间以R(红)、G(绿)B(蓝)三种色光为基础,通过三种分量不同比例强度叠加,继而得到各式各样的颜色,称为三基色模式,用基色光单位表示光通量,任意色光C可用R、G、B三种单色光通过相加混合来表示。
RGB颜色空间几乎包括人类视觉所能感知的全部颜色,是目前应用最多的颜色空间之一。RGB颜色空间组成依据是模拟人类感知颜色的原理,其用红绿蓝三种分量混合来产生不同颜色,每一种颜色按照亮度分成256个灰度值。各颜色参数的取值范围是:R(0-255);G(0-255);B(0-255)。当红绿蓝三种色光按不同灰度比例混合时,就可以产生各种中间色。每一种红绿蓝取值全部组合起来可表征中不同颜色。三个颜色分量的数值越大,表示亮度最高;数值越小,表示亮度越低。例如(255,255,255)表示白色,(0,0,0)则表示黑色。
标准的1931CIERGB色度学系统是依据颜色匹配实验得到的。人眼感受到的颜色知觉不仅决定于外界光学刺激,又决定于人眼视觉特性。颜色匹配实验就是研究人眼的平均视觉特性,选择三种不同色光混合得到中间其他颜色。在实验室内,投射一种颜色光到白屏一侧,在相邻另一侧投射红绿蓝三种色光,调节红绿蓝色光的强度比例,就可以产生与另一侧颜色光相同的混合色。
1931CIE-RGB规定,选择波长为700nm的红光,546.1nm的绿光,435.8nm的蓝光作为三原色,三者的亮度相对关系为1.0000:4.5907:0.0601。在2°视场范围内,利用色匹配实验来匹配等能光谱色的RGB分量,作为1931CIE-RGB色度系统标准色度观察者光谱三刺激值。光谱三刺激值与色度坐标的转换关系如下:
其中r、g、b表示色度坐标,r、g、b表示光谱三刺激值。
由于在1931CIE-RGB色度系统中用来标定光谱色的r、g、b出现负值,这给大量数据处理带来不便且不易理解。为了使光谱三刺激值都为正值,1931年国际照明委员会选用三个设想的原色红(X),绿(Y),蓝(Z)建立了1931CIE-XYZ系统。XYZ系统中,X刺激值既代表亮度又代表色度值,X、Z刺激值亮度为零,仅代表色度。等能白点在XYZ系统中色度坐标定为(0.3333,03333)。用来匹配等能光谱色的XYZ三刺激值称为CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值数据。可以看到,XYZ 三刺激值均为正值。
依据1931CIE-XYZ系统,将匹配等能光谱色的的XYZ刺激值归一化,归一化后的等能光谱色品坐标连成的曲线,称为CIE1931色度图,如下图所示。从色度图中看到,从红波到 560nm光谱色范围内,光谱轨迹近似于一条直线,然后光谱色轨迹成弧形到蓝紫色短波区域,蓝紫光谱色在色品图中占很小一段。连接红端和蓝端的直线叫做紫线。紫线和光谱色轨迹围成的区域,呈马蹄形,该区域包含了一般人可见的所有颜色,称为人类视觉的色域。设想的红绿蓝XYZ三原色落在马蹄形色域之外,所以这三种色光是不存在或物理上不能实现的。
同一颜色可以由不同的颜色空间表示,不过对于不同的测色系统,两者之间的转换关系有所不同。在标准观测条件下,由1931CIE-RGB 空间到1931CIE-XYZ空间的转换关系为:
电话:13376066805
邮件:sales0019@3nh.com