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1、第一章第一章 视觉特性与三基视觉特性与三基色原理（色原理（2）第一章第一章 视觉特性与三基色原理（视觉特性与三基色原理（2）n n1.3 三基色原理与色度图 1.3.2 RGB色度系统 1.3.3 XYZ色度系统n n 1.4 彩色的重现 1.4.1 显象三基色 1.4.2 显象三基色的三刺激值亮度方程 1.3 1.3 三基色原理与色度图三基色原理与色度图1.3.2 RGB色度系统一.色匹配实验1.三基色的选定CIE选定做物理三基色(实际存在的光)波长为700nm的红基色光（R）波长为546.1nm的绿基色光（G）波长为435.8nm的蓝基色光（B）2.三基色单位量的确定三基色以单位量混合时应
2、得到E白光1.3 1.3 三基色原理与色度图三基色原理与色度图1.3.2 RGB1.3.2 RGB计色制计色制2.2.三基色单位量的确定三基色单位量的确定配出标准白光，三个基色光红，绿，蓝的光通量配出标准白光，三个基色光红，绿，蓝的光通量（F FR R，F FG G，F FB B）之比例为之比例为 CIECIE规规定定：光光通通量量为为1 1光光瓦瓦的的红红光光为为一一个个红红基基色色单单位位量量，记记为为RR；光光通通量量为为4.59074.5907光光瓦瓦的的绿绿光光为为一一个个绿绿基基色色单单位位量量，记记为为GG；光光通通量量为为0.06010.0601光瓦的蓝光作为一个蓝基色单位量，
3、记为光瓦的蓝光作为一个蓝基色单位量，记为BB。FFE E白白=R+G+B=R+G+B1.3 1.3 三基色原理与色度图三基色原理与色度图3.配色实验1.3 1.3 三基色原理与色度图三基色原理与色度图 二二.颜色方程与三刺激值颜色方程与三刺激值 对于白光：对于白光：FFE E白白=1R+1G+1B=1R+1G+1B白光的光通量为白光的光通量为 FFE E白白=1+4.5907+0.0601=5.6508(lm)=1+4.5907+0.0601=5.6508(lm)1.1.颜色方程颜色方程 F=RR+GG+BBF=RR+GG+BBF F彩色光由彩色光由R R份份RR、G G份份GG、B B份份B
4、B混合配出混合配出 2.2.三刺激值三刺激值 R R、G G、B B表表示示了了三三基基色色单单位位量量之之间间的的比比例例关关系系，称称为为三刺激值三刺激值 1.3 1.3 三基色原理与色度图三基色原理与色度图3.3.颜色方程的讨论颜色方程的讨论 a)a)混色光的光通量混色光的光通量|F|F|和亮度（和亮度（L LF F）|F|=|F|=（R+4.5907G+0.0601BR+4.5907G+0.0601B）(lm)(lm)实验测得三基色单位量的亮度（记为实验测得三基色单位量的亮度（记为L L）为为L LR R=1cd/=1cd/，L LG G=4.5907cd/=4.5907cd/，L L
5、B B=0.0601cd/=0.0601cd/LLF F=RL=RLR R+GL+GLG G+BL+BLB B=（R+4.5907G+0.0601BR+4.5907G+0.0601B）结论结论1:1:混色光的亮度决定于混色光的亮度决定于R R、G G、B B的数值的数值 b).b).混色光的色度混色光的色度 以以k k同同乘三刺激值乘三刺激值 R R、G G、B B，得，得另一色光另一色光FFF=F=kRR+kGG+kBBkRR+kGG+kBB=kRR+GG+BB=kRR+GG+BB=kFkF.1.3 1.3 三基色原理与色度图三基色原理与色度图F与F表示同一色度，只是亮度（或光通量）不同。可
6、见，R、G、B反映了混合色光的色度.结论2:R：G：B间的比例决定混合色光的色度c).配色方程的规范式令m=R+G+B色模：表示某彩色光所含有的三基色单位的总和。且令r=R/m,g=G/m,b=B/m称为色度坐标1.3 1.3 三基色原理与色度图三基色原理与色度图表表示示当当规规定定所所用用三三基基色色单单位位总总量量为为1 1时时，为为配配出出基基本本彩彩色色光光所所需需要要的的RR，或或GG，或或BB的的数数值。（归一化的色系数）值。（归一化的色系数）配色方程为配色方程为F=mrR+gG+bBF=mrR+gG+bBmm为色模，为色模，r,g,br,g,b为色度坐标。为色度坐标。显然，三色分
7、量为显然，三色分量为 mrRmrR,mgG,mgG,mbBmbB,由定义可知：由定义可知：r+g+b=1r+g+b=1所所以以，只只需需要要用用两两个个三三基基色色色色度度坐坐标标就就可可以以表表示示某混合色光的色度某混合色光的色度 1.3 1.3 三基色原理与色度图三基色原理与色度图三.RGB色度图（CIE色度图）F=mrR+gG+bBF=mrR+gG+bB|F|=mr+4.5907g+0.0601b|F|=mr+4.5907g+0.0601br=R/m,g=G/m,b=B/mr=R/m,g=G/m,b=B/mr+g+b=1r+g+b=1显然：用二个三基色色度坐标可以表示显然：用二个三基色色
8、度坐标可以表示 彩色的色度，因此，可以用二维平面坐标来表彩色的色度，因此，可以用二维平面坐标来表示各种彩色光的色度示各种彩色光的色度RGB色度图1.3 1.3 三基色原理与色度图三基色原理与色度图RGB色度图1.3 1.3 三基色原理与色度图三基色原理与色度图RGB色度图说明(a)舌形曲线的作法：选r,g作为平面坐标系，将自然界各种彩色用前面讲的比色实验法，测出其r,g的数值，并描在该坐标平面中.(b）舌形曲线并不是封闭的，在舌形曲线上的任一点，都代表着某一波长谱色光的色调；而舌形曲线与横坐标所包围的面积内任一点，均表示人眼所能看到的某一混合光的颜色。1.3 1.3 三基色原理与色度图三基色原
9、理与色度图(c).g=1点（b=0,r=0）,r=1点(b=0,g=0)和原点(b=1,r=g=0)所构成的三角形又称作彩色三角形，此面积内的色域是由物理三基色R，G，B相加所能形成的。(d).三角形的重心位置表示标准E白光，此点饱和度为零，曲线上的彩色饱和度为100，其它非三基色饱和度均小于100。1.3 1.3 三基色原理与色度图三基色原理与色度图 1.3.3XYZ1.3.3XYZ色度系统色度系统 *RGBRGB计色制的缺点：计色制的缺点：1 1对大部分的颜色存在负色坐标值；不宜计对大部分的颜色存在负色坐标值；不宜计算色坐标，并对正确实现色度测量带来困难。算色坐标，并对正确实现色度测量带来
10、困难。2 2对颜色的亮度计算较复杂对颜色的亮度计算较复杂*XYZXYZ计色制基本思想计色制基本思想:选取三个单位基色量选取三个单位基色量XX，YY，ZZ它所组成的它所组成的三角形将单色光频谱轨迹全部包围在内，而且三角形将单色光频谱轨迹全部包围在内，而且使三个色坐标中的一个坐标恰好等于色光的亮使三个色坐标中的一个坐标恰好等于色光的亮度（或光通量度（或光通量).).F=XX+YY+ZZF=XX+YY+ZZ1.3 1.3 三基色原理与色度图三基色原理与色度图一一.三基色单位三基色单位XX，YY，ZZ的确定的确定 1.XYZ1.XYZ计色制应满足的条件计色制应满足的条件 a).a).对于各种实际色光对
11、于各种实际色光,三刺激值三刺激值X,Y,ZX,Y,Z均为正值均为正值.b).b).三三刺刺激激值值中中,X,Z,X,Z只只表表色色度度,不不表表亮亮度度和和光光通通量量,(,(即即它它们们等等于于零零),),色色光光亮亮度度或或光光通通量量由由Y Y代代表表.并并规规定定1Y1Y的的光光通量为通量为1lm1lmc)c)选三基色单位量选三基色单位量,当当X=Y=ZX=Y=Z时时,仍代表等能白光仍代表等能白光 2.X,Y,Z2.X,Y,Z的确定的确定.(.(以以RGBRGB为变换基础为变换基础)(1).XYZ(1).XYZ三角形在三角形在RGBRGB系统中的方程系统中的方程*在在RGBRGB系统中
12、系统中,混合色光亮度为零的点混合色光亮度为零的点 即即 L LF F=0=01.3 1.3 三基色原理与色度图三基色原理与色度图L LF F=(R+4.5907G+0.0601B)=0=(R+4.5907G+0.0601B)=0=r+4.5907g+0.601b=0=r+4.5907g+0.601b=0r+g+b=1r+g+b=1 0.9399r+4.5306g+0.0601=0(1-20)0.9399r+4.5306g+0.0601=0(1-20)*长波长处的直线方程长波长处的直线方程r+0.99g-1=0(1-21)r+0.99g-1=0(1-21)*504nm*504nm点的切线方程点的
13、切线方程1.45r+0.55g+1=0(1-22)1.45r+0.55g+1=0(1-22)(2).X,Y,Z(2).X,Y,Z的确定的确定x:r1=1.2750,g1=-0.2778,b1=0.0028x:r1=1.2750,g1=-0.2778,b1=0.0028Y:r2=-1.7393,g2=2.7673,b2=-0.0280Y:r2=-1.7393,g2=2.7673,b2=-0.0280Z:r3=-0.7431,g2=0.1409,b3=1.6022Z:r3=-0.7431,g2=0.1409,b3=1.60221.3 1.3 三基色原理与色度图三基色原理与色度图XX、YY、ZZ在在
14、RGBRGB色度图中的位置色度图中的位置1.3 1.3 三基色原理与色度图三基色原理与色度图(3).X,Y,Z用R、G、B表示X=0.4185R-0.0912G+0.0009BY=-0.1587R+0.2524G-0.0025B（1-24）Z=-0.0828R+0.0157G+0.1786B二.颜色方程与三刺激值1.颜色方程在RGB坐标系中:F=RR+GG+BB在XYZ计色制中:F=XX+YY+ZZ2.三刺激值X、Y、Z与R、G、B的关系比较同一彩色在两种计色制中的表示，可得：1.3 1.3 三基色原理与色度图三基色原理与色度图X=2.7689R+1.7518G+1.1302BY=1.000R
15、+4.5907G+0.0601BZ=0.0000R+0.0565G+5.5943B三.XYZ色度图（CIE色度图)F=XX+YY+ZZ=mxX+yY+zZ式中：m=X+Y+Z,x=X/m,y=Y/m,z=Z/m显然：xy+z=1XYZ色度图（CIE色度图)1.3 1.3 三基色原理与色度图三基色原理与色度图1.3 1.3 三基色原理与色度图三基色原理与色度图四四.标准光源的色度坐标标准光源的色度坐标 五五.色度变化的其它表示方法色度变化的其它表示方法1.1.色域图色域图2.2.等色调波长线与等饱和度线等色调波长线与等饱和度线3.3.等等色差阈图色差阈图光源光源xxyyzzA AB BC CEE
16、D65D650.44760.44760.34840.34840.31010.31010.33330.33330.3130.3130.40750.40750.35160.35160.31620.31620.33330.33330.3290.3290.14500.14500.30000.30000.37370.37370.33330.33330.3580.3581.3 1.3 三基色原理与色度图三基色原理与色度图n n色域图1.3 三基色原理与色度图三基色原理与色度图 n n等色度线和等饱和度线1.3 三基色原理与色度图三基色原理与色度图n n等色差域图1.4彩色的重现彩色的重现 1.4.11.4
17、.1显象三基色显象三基色 一一.显象三基色的选择显象三基色的选择 1.1.显象三基色显象三基色 彩彩色色显显象象管管屏屏幕幕上上的的三三种种荧荧光光粉粉在在电电子子轰轰击击下下所发出的基色所发出的基色 或或LCDLCD所透过的三种基色所透过的三种基色 2.2.选择显象三基色的原则选择显象三基色的原则 a).a).用用所所选选三三基基色色混混色色时时，应应尽尽可可能能获获得得更更多多的的混色混色（色域面积大）色域面积大）b).b).基色的亮度应足够高基色的亮度应足够高 1.4彩色的重现彩色的重现 3.显象基色的色度坐标ReReGeGeBeC/D65BeC/D65NTSC制PAL制1.4彩色的重现
18、彩色的重现 二.电视图象重现色域1.4彩色的重现彩色的重现 1.4.2.显象三基色的三刺激值与亮度方程一.ReRe、GeGe、BeBe用用 X,Y,ZX,Y,Z表示表示 1.4彩色的重现彩色的重现二.Re、Ge、Be与X、Y、Z的关系（1-50)亮度方程：Y=0.299Re+0.587Ge+0.114Be(白光光源为C)当白光光源为D65时，Y=0.289Re+0.605Ge+0.104BePAL制：Y=0.222Re+0.707Ge+0.071Be1.4彩色的重现彩色的重现1.4.4.高清晰度电视的色域1.4彩色的重现彩色的重现PointerPointer彩色色域：彩色色域：由由576576
19、种颜色组成种颜色组成 CCIRCCIR将将PointerPointer彩色色域定义为彩色色域定义为HDTVHDTV的目标的目标色域色域 色域扩展：色域扩展：1 1）选择新的三基色荧光粉）选择新的三基色荧光粉2 2）在）在HDTVHDTV中，除规定常规色域外，在规中，除规定常规色域外，在规定一个范围更宽的传输色域（扩展色域，通过定一个范围更宽的传输色域（扩展色域，通过加大加大RGBRGB信号的动态范围实现）信号的动态范围实现）1.4彩色的重现彩色的重现n nITU-RBT.709-3规定的显像三基色坐标n nY=0.2126R+0.7152G+0.0722B基色与光源基色与光源红红绿绿蓝蓝光源光源色色坐标坐标X X0.6400.6400.3300.330 0.1500.1500.31270.3127Y Y0.3300.3300.6000.600 0.0600.0600.32900.3290Thanks