[科普中国]-CIE光谱三刺激值

简介

在颜色匹配中，用于颜色混合以产生任意颜色的三种颜色叫做三原色 。通常加色混色中使用红、绿、蓝三种颜色光为三原色是为了得到最多的混合色。

颜色匹配实验中，当与待测色达到色匹配时所需要的三原色的数量，称为三刺激值，记作R、G、B。一种颜色与一组R、G、B值相对应，R、G、B值相同的颜色，颜色感觉(外貌)必定相同。1

光谱三刺激值：匹配等能光谱色的三原色数量。用符号表示。

色度坐标和色度图：三原色各自在R+G+B总量中的相对比例叫做色度坐标，用符号r，g，b来表示。

色度坐标与三刺激值的关系如下：

以色度坐标r，g表示的平面图称为色度图。

CIE-RGB 光谱三刺激值CIE-RGB 光谱三刺激值是 CIE 以 317 位正常视觉者，用 CIE 规定的红 、绿 、蓝三原色光，对等能光谱色从 380 ～ 780nm 所进行的专门性颜色混合匹配实验得到的。实验时，与光谱每一波长为 λ的等能光谱色对应的红 、绿 、蓝三原色数量，称为光谱三刺激值，记为 r(λ)、g(λ)、b(λ)。因此，匹配波长为 λ的等能光谱色 C(λ)的颜色方程为：

为了更好地理解上述颜色方程，将。光谱三刺激值的数据及单位量(R )=1 .0000，(G)=4 .5907，(B)=0 .0601代入上式中得到等能光谱色 C(λ)的相对亮度曲线(如图所示)。其中最大值为C(555)，即

从图中可以看出等能光谱色的相对亮度曲线与人眼的明视觉光谱光视效率曲线相同 。由于C(λ)的最大值为 C(555)，因此 C(λ)可以理解为相对亮度。假设等能光谱色的匹配实验中三原色光的实际亮度为。则有：

式中为等能光谱色实际色光的最大亮度 。所以CIE-RGB光谱三刺激值 ，是匹配光谱每一波长为λ的等能光谱色对应的红 、绿 、蓝三原色的实际数量，经过单位量换并进行归一化处理而得到的数值。

在λ=555nm时等能光谱色的亮度具有最大值，说明等能光谱色中绿色的亮度较高，使用红 、绿 、蓝三种单色光(原色光)混合白光时需要大量的绿光(比例为1 .0000:4.5907:0.060)，这说明在等能光谱中绿光波长段上的亮度总和较大，因此绿光在等能光谱中有很强的代表性。

CIE-XYZ 光谱三刺激值CIE-XYZ光谱三刺激值是由CIE-RGB光谱三刺激值经过数学变换得到的，记为。CIE-RGB 光谱三刺激值虽然通过式(1)能间接反映等能光谱色的相对亮废，然而很不直观。由分别乘以单位量得到的等能光谱色色光的相对亮度与人眼的明视觉光谱光视效率函数V(λ)，为了直观地表示颜色的亮度，CIE规定y(λ)=V(λ)，因此y(λ)不仅表示待配色 (等能光谱色)色光中绿原色的数量 。而且还表示待配色色光的亮度，用于计算颜色的亮度特性。由于 y(λ)符合明视觉光谱光视效率涵数，所以CIE-XYZ 光谱三刺激值 在物体色色度值的计算中代表人眼的颜色视觉特征参数 。2

结论（1）CIE-RGB光谱三刺激值，是匹配光谱每一波长为 λ的等能光谱色对应的红 、绿 、蓝三原色的实际数量，经过单位量换算并进行归一化处理而得到的数值。光谱三刺激值与颜色匹配实验中三原色实际数据关系由式(3)表示 。

（2）CIE-RGB光谱三刺激值分别乘以单位量为该波长等能光谱色色光的相对亮度，在 λ=555nm 时等能光谱色的亮废具有最大值，有

（3）等能光谱色色光相对亮度值的大小与人眼的明视觉光谱光视效率函数 V(λ)相同，因此CIE 规定。