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(xué)中的評價標(biāo)準(zhǔn)有一個客觀、理性的統(tǒng)一認(rèn)識,國際照明委員會(CIE)于1931年通過對大量參與者進(jìn)行顏色觀察實(shí)驗(yàn),定義了一個采用數(shù)學(xué)方式表達(dá)的色彩空間,即CIEXYZ色彩空間。
當(dāng)我們需要用較為客觀的方式來描述人眼對色彩的感知結(jié)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(jìn)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(gòu)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(shù)學(xué)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(shí)際顏色標(biāo)準(zhǔn)中的這種顏色和三種基色疊加得到的結(jié)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(chǎn)生的值,而是從紅、綠、藍(lán)三種顏色色中導(dǎo)出的一組參數(shù)值,被規(guī)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(shù)計算。這三種基色并不對應(yīng)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(shù)組合。根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),CIE委員會在1931年規(guī)定了CIE1931XYZ色彩匹配函數(shù),如下圖所示。
CIEXYZ色彩空間是其他色彩空間的基礎(chǔ)。在上圖中,橫向坐標(biāo)代表光譜的波長,豎向坐標(biāo)代表X、Y、Z的對應(yīng)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(shù)組合方式可以產(chǎn)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(rèn)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(rèn)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(jù)對XYZ空間中的規(guī)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(jié)果,另一個結(jié)果z我們在這里不使用,如下式所示:
CIEXYZ顏色空間導(dǎo)出的CIExyY顏色空間:
由導(dǎo)出的x、y及Y參數(shù)可以定義一個新的色彩空間,稱作CIExyY色彩空間,在實(shí)際使用中常用來指定顏色。相應(yīng)的X、Z三色刺激值也可以通過x、y、Y三色刺激值的相關(guān)函數(shù)計算得出,如下式所示:
如下圖所示,XYZ空間色度圖中的標(biāo)定數(shù)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(biāo)軸是曲線包圍區(qū)域的投影軸,曲線區(qū)域中的不同位置代表著不同的顏色。
XYZ色度圖的外側(cè)弧形曲線表示所有可見光波長的軌跡,沿線標(biāo)明的數(shù)字表示該位置處的可見光的波長,彩色區(qū)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(lán)三種顏色區(qū)域的位置,連接光譜曲線兩端的直線成為紫色線。