15、色彩系统与RGB技术解析

色彩系统与RGB技术解析

1. 色彩基础理论

1.1 三刺激值与CIE系统

在色彩计算中，无论使用何种光源进行计算，都能得到一个完美的白色表面。计算三刺激值时，除常规方法外，还可使用权重表的替代方法，这种表会预先计算每个波长下的光源和颜色匹配函数。1931年的CIE系统是基于2°视角的刺激场大小推导出来的。到了1964年，又基于10°视角推导出了一组额外的颜色匹配函数，该组函数被称为1964或10°标准观察者，在许多实际应用中更受青睐。

若将[X]、[Y]和[Z]三原色视为向量分量，由此构建的三维空间可用于颜色的几何表达，这一空间被称为颜色空间。特定颜色的三刺激值能将该颜色定位在颜色空间中。

1.2 色度图

颜色的概念可分为亮度和色度两部分。CIE 1931 XYZ系统经过精心设计，使Y三刺激值成为亮度的度量。颜色的色度则可通过另外两个值以及色度坐标x和y的计算来确定：
- (x = \frac{X}{X + Y + Z})
- (y = \frac{Y}{X + Y + Z})

通过这些公式，色度可以绘制在色度图中。色度图呈现出光谱轨迹的特征马蹄形。有时，提及颜色的主波长和纯度会很方便。主波长可通过从白点延伸一条线穿过颜色刺激到光谱轨迹，并记录交点的波长来获得；纯度则是颜色刺激从白点到光谱轨迹上该交点的比例距离。如果格拉斯曼定律成立，那么两种光相加混合产生的颜色将落在色度图中连接代表这两种光的两点的直线上。

不过，CIE 1931（和1964）系统虽然在颜色指定方面非常有效，但相应的颜色空间和色度图在视觉上并不均匀。也就是说，空间中两点之间的距离与这两点所代表的两种颜色刺