2.3.3 经典三原色函数(Trichromatic Primaries Functions)

1921 年左右,威廉·大卫·赖特(W. David Wright,1906 - 1997) [26]约翰·吉尔德(John Guild,1889 - 1976) [27] 分别对光学三原色的基本度量系数进行了更为科学的测定,并分别于1928年 、1932年以论文形式发表了自己的结果。这两个实验,为 CIE 经典三原色函数(Trichromatic Primaries Functions)标准 的制定提供了极为关键的帮助。

我们将代表不同可见光波长对人眼视锥细胞的刺激程度的函数,称为色感函数,也就是选取人眼为传感器的 光谱响应函数(SPF [Spectral Response Function])。由色感函数在可见光波段所构成的曲线,称为色感曲线。由实验所拟合的三原色的色感曲线,在 435.8nm(蓝)、 546.1nm(绿)、 700nm(红)处达到最大峰值,如下图:

图 2.3.3-1 CIE 1931 RGB 采用的三原色色感函数

CIE 在两者实验的基础上,确定了以 光谱功率分布(SPD [Spectral Power Distribution]) 为基准的混合波三色分离函数:

R=0S(λ)r(λ)dλG=0S(λ)g(λ)dλB=0S(λ)b(λ)dλ {\displaystyle \begin{aligned} &{\displaystyle R =\int _{0}^{\infty }S(\lambda )\,{\overline {r}}(\lambda )\,d\lambda } \\ &{\displaystyle G =\int _{0}^{\infty }S(\lambda )\,{\overline {g}}(\lambda )\,d\lambda } \\ &{\displaystyle B =\int _{0}^{\infty }S(\lambda )\,{\overline {b}}(\lambda )\,d\lambda } \\ \end{aligned} }

其中, 以 r(λ){\overline {r}}(\lambda )g(λ){\overline {g}}(\lambda )b(λ){\overline {b}}(\lambda ) 即为基准三原色实验测得的拟合结果的色感函数,存在关系:

0r(λ)dλ=0g(λ)dλ=0b(λ)dλ {\displaystyle \int _{0}^{\infty }{\overline {r}}(\lambda )\,d\lambda =\int _{0}^{\infty }{\overline {g}}(\lambda )\,d\lambda =\int _{0}^{\infty }{\overline {b}}(\lambda )\,d\lambda }

S(λ)S(\lambda ) 为目标波长 λ\lambda 的光谱功率分布函数:

S(λ)=Le(λ)θ=2d2Φe(λ)dAdΩ=dEe(λ)dΩ {\displaystyle S(\lambda) = L_{\mathrm {e}}(\lambda)_{\theta=2^{\circ}} \approx {\frac {\mathrm {d} ^{2}\Phi _{\mathrm {e} }(\lambda)}{\mathrm {d} A\,\mathrm {d} \Omega }} ={\frac {\mathrm {d} E _{\mathrm {e} }(\lambda)}{d \Omega }} }

SPD 公式式中,LeL_{\mathrm {e}} 为辐射亮度, Φe\Phi _{\mathrm {e}} 为辐射通量为, EeE _{\mathrm {e}} 为辐射照射度。

通过这几个属于 辐射度学(Radiometry) 中的可被测量物理量,指定波长 的光线,就能被相对化表示为:

Ray(λ)=C(R,G,B) Ray(\lambda)= C(R,G,B)

由于 CIE RGB 所采用的改进后的配色实验,仍然存在亥姆霍兹配色实验里就存在的红光波段的负色匹配。

因此还需要进一步改进才能用于工业应用。

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