二、颜色
1．颜色与其描述方法
颜色大体分成 7种颜色，即 红、橙、黄、绿、青、蓝、紫 7个主色。
人眼受色光的刺激而产生的色视觉(称为 颜色 )由三个参量决定：色光的亮度、
色彩和色饱和度。 亮度,是色光强度的客观度量，也是人眼对色光明亮的程度
的主观评测； 色彩,是用以区分红、橙、黄、绿、青、蓝、紫 品红等谱色光
的术语； 色饱和度,是颜色被多少白色所稀释的程度。
在物理学中对上述三个主观描述量常用颜色的主波长、纯度、辉度三个客观
变量来描述。 主波长,是观察光线所能看到的那种颜色的波长； 纯度,对应颜
色的饱和度； 辉度,则是光能的数量。
下图是,主波长、纯度、辉度的光谱能量分布图
能
量
密
度
e2
e1
400紫 480青 780红
波长 mm
主波长
2.RGB三基色理论与 CIE色度图
人们对色和色视觉做过大量的试验和研究总结出色光的混合定律
⑴人的视觉只能分辨色光的三种参量的变化,即亮度、色彩和度。
⑵两个色光相加混合而成为一个合成色光，如果一个色光成分
连续变化，则合成光的颜色也会连续变化。
⑶任一色总可以找到它的补色(两色相加混合为白色，则两色
互为 补色 )
⑷任何两个非互补色相加可得出中间色，其色感由两相加色的
强度及其比例关系确定。
⑸多个色光相加混合，合成色光的色感只有各个相加色光的色
感确定，与谱结构无关。
⑹多个色光相加混合，合成色光的亮度等于各个相加色光的亮
度等于各个相加的亮度之和。
1931年国际照明委员会( CIE) 规定了 RGB三基色的波长,即红光：
700nm,绿光,546nm,蓝光,435nm。
白幕上 RGB相加混色效果图
R:红
G:绿
B:蓝
C:青
Y:黄
W:白
M:品
R
G
B
C YW
M
试验得出这三基色相加匹配成白光的亮度比例关系是
R:G:B=1, 4.5907, 0.0601
因此，可以规定红绿蓝白 4种颜色的相对亮度等级为 T单位。
如规定红基色 =10( nit) =1 T,绿基色 =45.907 ( nit) =1 T,蓝基 =0.601
( nit) =1 T,它们正好配成 3T的白光，
1T白光的绝对物理亮度 =
如果用 R个( R) 色,G个 ( G ) 色,B个( B) 色的三基色合成
一个复合色光( C),配色方程表示为
C( C) =R(R)+G(G)+B(B) (10-5)
其中 C=R+G+B; R G B分别是三基色刺激量的数值，把 (10-5)式两端
同除以 C得
1(C)=r(R)+g(G)+b(B) (10-6)
其中 r= g= b= 而 r+g+b=1,该方程代表在 RGB空间中的一个单位平
面，此式表明，色 C的 1T单位量中分别含有的三基色量之间的比例
关系。由于此式指出色 C的色饱和度与色彩，故称此式为 色度方程
r g b三系数为色度系数。由此式不难指出 R G B三基色本身的色度
系数，其中( r,g,b) 分别是 (1,0,0),(0,1,0),(0,0,1)。白光的色度系数
是 r=g=b=1/3 (10-7)
下面打开书 看书中两个例子( p245)
由于色是三维量(色彩，色饱和度，亮度)，在二维纸面 表示三维
量是困难的。而分析色的特征时主要关心基色的相互比例关系，即
色度，而不关心色光亮度的绝对水平。表明 r+g+b=1这个单位平面
上回出色度图特别有用。所谓 色度图,即根据每一组( r,g,b) 在
r+g+b=1单位平面上标相应的实色的色感点，并把实色色感点往 rg平
面上投影所得的结果。此时 CIERGB色度图如下
为了简化亮度的计算,1931CIE又采用了一个建立在三个假想基色
X,Y,Z基础上的色度坐标。
在 XYZ虚基色制中，色 C用 X,Y,Z基色匹配时对应的匹配方程为
C[C]=X[X]+Y[Y]+Z[Z] (10-10)
(C=X+Y+Z,X>0,Y>0,Z>0)
色度方程,1[C]=x[X]+y[Y]+z[Z] (10-11)
(x+y+z=1)
色度坐标：
1T单位量的色其亮度为 Lc=y (10-14)
CIERGB三基色与 CIEXYZ三基色的色度坐标与亮度之间的转换关系
下面的图形是 CIEXYZ的色度图。
图中舌形曲线与直线所包
围的区域就是全部的自然
界的色域，这个区域之外
的色度点不代表实际色，
称为 虚色点
另外，在舌形曲线上的色
彩具有 100%的高饱和度的
字眼谱色,曲线上已标出
对应的谱色的波长以及大
致 23个色区的色品。在直
线上的色彩是 100%的高饱
和度的非谱色，而这个边
界内的各色点七饱和度都
下降，直至 x=y=z=1/3起
饱和度为零
借助于 CIEXYZ色度图，可以把人们对颜色的主观概念与物理上的
客观定义相统一起来。如下图
样品色
白色点
连接 WC直线交舌形曲线 P点的谱
波长值为色 C的主波长，该波长
为 C的色调这样处理后，色彩能
用客观数值的方式来表示，色 C
的饱和度取决于 C点靠近 P点的程
度，即 C点靠近 P点则色 C的饱和
度高； C点靠近 W点则色 C的饱
和度低
饱和度可定义为：
u=
IEXYZ色图的 3个用途：
1.可以方便的却确定任意的量的 RGB三基色相加混合而匹配成的某种颜
色的色彩、色度和度以及其相应亮度。
2.任意给定一种颜色都能找到它的补色，而且能确定它的补色之间的权
重系数。
D E两点连线通过白点 C,D的权重 ωD=CE/DE,E的权重 ωE=CE/DE
所以 C= ωD*D+ ωE *E,若用 (x,y)坐标表示一个色度，则有
注意：此时 ωD+ ωE =1
3.能很明确的确定各种颜色变化范围。
参看书中图 10-13和图 10-14
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