31、CIE生理基础色匹配函数与色度图解析

CIE生理基础色匹配函数与色度图解析

1. 基本定义

人类的色觉是三色的，这是因为长、中、短波长敏感（L、M 和 S）的锥体细胞对光的响应是单变量的。三色匹配依赖于这三种锥体的光谱灵敏度，也就是基本色匹配函数（CMFs）：$l(\lambda)$、$m(\lambda)$ 和 $s(\lambda)$。每个锥体的光谱灵敏度反映了其灵敏度随波长的变化。在角膜处测量，L、M 和 S 锥体的量子光谱灵敏度峰值分别约为 566、541 和 441 nm。这些基本的 CMFs 是其他测量得到的 CMFs 的生理基础，其他 CMFs 都应该是基本 CMFs 的线性变换。

国际照明委员会（CIE）采用了 Stockman 和 Sharpe 的估计值，明确定义了一套基于生理的标准基本 CMFs（或锥体基本函数），适用于 2 度和 10 度视野。这些估计基于对正常三色视者、红绿色二色视者、蓝锥单色视者和 Tritanopes（一种色觉异常者）的心理物理测量，以及对 Stiles 和 Burch 的颜色匹配数据的直接分析。

10 度锥体基本函数被定义为 Stiles 和 Burch 的 10 度 CMFs 的线性组合，并对较长波长的 $s(\lambda)$ 进行了一些调整。2 度锥体基本函数的定义类似，但也进行了调整以适用于 2 度视野。

CIE 锥体基本函数基于生理，反映了锥体光感受器（光的初始生理转换器）的光谱灵敏度。原则上，任何一组 CMFs 都可以线性变换回基本 CMFs。然而，流行的 CIE 1931 CMFs 存在严重缺陷，尤其是在较短波长处，因此不能用于准确建模锥体光感受器或人类色觉。使用基于生理的相关函数的一个优点是，它们可以很容易地扩展来表示锥体信号到色觉（L