计色制及色度图

计色制及色度图

给定一种颜色，可以找到配出这种颜色所需的三基色的混合比例，确定三基色分量与所需颜色的数值关系由配色实验来完成。

1. 配色实验。

(1). 配色实验可通过比色计来进行，如下图所示：

比色时有两块互成直角放置的全反射面，由它将观察者的视场分为两等分。把待配色的彩色光投射到屏幕的一边，而将三基色光投射到屏幕的另一边，分别调节三个基色光的强度，直到混合后产生的彩色与待配色的色度和亮度完全一致为止。从基色调节装置上分别读出各个基色的数值，由此就可写出配色方程式。

(2).配色方程式：

式中F表示待配色的彩色光的彩色量；（R）、（G）、（B）分别为红（波长700nm）、绿（波长546.1nm）、蓝（波长435.8nm）三基色的单位量，其中，1（R）= 1 cd，1（G）= 4.5907cd，1（B）= 0.0601cd；R、G、B分别为三基色的调节器的读数，也称为三基色系

数。

式（1-6）的配色方程式，适合于配置一切彩色，只不过对于不同彩色三色系数不同而已。 (3). 对于等能白光，R = B = G = 1，即：

其光通量为：

2. 计色制及色度图。

(1). RGB计色制及其色度图：

A. RGB计色制：

以（R）、（G）、（B）为单位量，用配色方程进行彩色量度和计算的系统称为RGB计色制。

B. 实际中，彩色质的区别决定于色调和饱和度，即色度。色度与三基色系数的比例有关。为此，引入三基色相对系数r、g、b。

C. 三基色相对系数r、g、b：

m = R + G + B ，则r、g、b分别为：

因为R、G、B三个色系数的比例关系与r、g、b的比例关系相同，所以它们都可以表示同一彩色的色度，且

D. 由于r、g、b三者之和为1，所以只要知道其中两个的值，就可以确定第三个的值。因此，只要选两个三基色相对系数，就可用二维坐标来表示各种彩色光的色度。RGB色度图就是在

r——g直角坐标系数中表示各种彩色光的平面图。

(2). XYZ计色制及其色度图：

A. RGB色度图的缺点：

由于RGB色度图对有些颜色出现负坐标，即说明三基色系数中有的为负，这样就不能根据（1-6）由相加混出所需颜色。为此国际照明委员会（CIE）规定了另一种计色系统，即XYZ计色制。

B. XYZ计色制所选的三基色单位量分别为（X）、（Y）、（Z），它并不代表实际彩色，也不能通过物理三基色相混合而得到，只能由计算求得，故常称（X）、（Y）、（Z）为计算三基色。

C. 计算三基色具有如下特点：

a. 可根据F = X(X) + Y(Y) + Z(Z)方程式配出实际颜色，且三个色度系数X、Y、Z均不

为负。

b. 规定系数Y在数值上等于彩色光的全部亮度，合成光的色度仍由X、Y、Z三个系数的比值决定。

c.

D. 根据计算三基色的特点，可求出两种计色制三基色单位量及三基色系数之间的对应关系。

E. 三基色相对色系数x、y、z：

设X + Y + Z = M，则x、y、z分别为：

所以x+ y + z = 1，同样可在x-y平面直角坐标系中描绘出XYZ色度图。

F. XYZ色度图的特点。(如下图所示)

a. 舌形曲线全部位于第一象限，所有的单色光都位于舌形曲线上。

b. 舌形曲线上任一点与E白点的连线称为等色调线。

c. 不在同一等色调线上的任意两点，表示了两种不同的颜色，由这两种颜色组成的全部混合色都处在这两点的连线上。

d. 饱和度相同的彩色所对应的各点的连线称为等饱和线。

e. 在谱色曲线内任取三点对应的彩色作基色，则由此三基色混合成的所有彩色都包含在以这三点为顶点的三角形内。三角形外的彩色不能由所选基色混合得到。因此，彩色电视中选择三基色，在色度图上应能包含尽量大的面积，而且与之对应的三基色荧光粉还应具有较高的发光效率。

3．亮度方程

(1). 在XYZ计色制中，只有Y代表亮度，故可方便地给出彩色光的亮度Y与三基色（R、G、B）的关系式：

(2). 在不同的彩色电视制式(后续章节介绍)中，由于所选的标准白光和显像三基色(即显像管

荧光粉对应的三个基色)不同，导致亮度方程也互有差异。

(3). 由于NTSC制彩色电视广播发展较早，大量的电视设备都是按它设计的，所以PAL制中没有采用自己的亮度方程，而是延用了NTSC的亮度方程式，使用了与NTSC制彩色电视相同的显像三基色（显像管）。为了书写方便，一般应用中，略去显像三基色系数下标，并被近似地写为：

此亮度方程可由下图说明。

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