色差儀CIEXYZ顏色空間是怎么表述顏色信息的?
2024-08-29
色差儀作為測色儀器,是在特定的顏色空間下將顏色信息用符號表示出來,不同的顏色空間表述顏色的方法是不同的。那么,色差儀CIEXYZ顏色空間是怎么表述顏色信息的?本文對此做了簡要介紹。
CIEXYZ顏色空間表述顏色信息的方法:
不同的人對顏色的感知判斷略有不同,為對色度學中的評價標準有一個客觀、理性的統一認識,國際照明委員會(CIE)于1931年通過對大量參與者進行顏色觀察實驗,定義了一個采用數學方式表達的色彩空間,即CIEXYZ色彩空間。
當我們需要用較為客觀的方式來描述人眼對色彩的感知結果時,需要用到三色刺激值。具體的說,就是需要使用三種基本的顏色值,通過將三種基本顏色進行疊加,即可得到各種不同的顏色,通過不同的基色及基色間的組合方式就構成了色彩空間。在此,我們需要注意,三種基本的顏色并不一定是我們可以識別的真正的顏色,即可以是無法客觀顯示出來,但可以通過數學方式描述的。在此色彩空間,我們也可通過對三基色的不同疊加融合得到其他顏色。若人眼感知的實際顏色標準中的這種顏色和三種基色疊加得到的結果相同,則這三種基本顏色的不同比例值就是這種顏色的三色刺激值。在XYZ空間,用X、Y、Z來表示三色刺激值。
XYZ空間的三色刺激值并不是受人眼的對光的感受產生的值,而是從紅、綠、藍三種顏色色中導出的一組參數值,被規定成為三個值,這些值不是真的顏色,并使用CIE1931XYZ色彩匹配函數計算。這三種基色并不對應于任何一種具體的可見顏色,且我們可見的全部色彩均可表示成這三種基本色的線性函數組合。根據相關實驗數據,CIE委員會在1931年規定了CIE1931XYZ色彩匹配函數,如下圖所示。
CIEXYZ色彩空間是其他色彩空間的基礎。在上圖中,橫向坐標代表光譜的波長,豎向坐標代表X、Y、Z的對應值,其中三條不同顏色的曲線表示X、Y、Z三色刺激值通過不同的函數組合方式可以產生可見光中的幾乎所有顏色。
一般情況下,顏色信息是包含有兩部分信息的:亮度信息和色度信息。例如,我們可以認為白色是比較明亮的顏色,而灰色則是不太明亮的白色,即我們認為白色和灰色的色度信息是一樣的,只是亮度信息不一樣。根據對XYZ空間中的規定,顏色的亮度信息用Y表示,色度信息則用x、y參量表示,x、y是用X、Y、Z為參量的計算結果,另一個結果z我們在這里不使用,如下式所示:
CIEXYZ顏色空間導出的CIExyY顏色空間:
由導出的x、y及Y參數可以定義一個新的色彩空間,稱作CIExyY色彩空間,在實際使用中常用來指定顏色。相應的X、Z三色刺激值也可以通過x、y、Y三色刺激值的相關函數計算得出,如下式所示:
如下圖所示,XYZ空間色度圖中的標定數字的曲線是光譜隨波長增加的變化軌跡,波長的單位是納米。橫向和縱向坐標軸是曲線包圍區域的投影軸,曲線區域中的不同位置代表著不同的顏色。
XYZ色度圖的外側弧形曲線表示所有可見光波長的軌跡,沿線標明的數字表示該位置處的可見光的波長,彩色區域的靠近中心位置是表示接近于太陽光的白色,此位置接近x=y=z=1/3的位置的電。圖中很明確的可以看出紅、綠、藍三種顏色區域的位置,連接光譜曲線兩端的直線成為紫色線。