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色彩亮度解析

彩色视觉三色理论为色彩的每个知觉假定了一个坐标,分别给出了色彩的红、绿、蓝量,因为达到视网膜的光量取决于有效光量,这三个坐标值[三刺激值x(λ)、y(λ)、z(λ)就是用照明的三刺激值加权的反射率值,计算时通常把照明的y(λ)刺激值整规化为100。

三刺激值中的y(λ)值是视觉亮度响应的度量(根据大约200个观察者得到的平均值),三刺激值中的x(λ)值和z(λ)值分别表达红量和蓝量。

因为电视技术主要跟光的加色混合有关,所以电视工程师会解释道:三刺激值是用荧光屏上的红、绿、蓝荧光粉模拟的。就像任何一个色彩(荧光屏的色域内)可以通过正确选择红、绿、蓝荧光粉的组合强度产生一样,任何一个色彩可以用三个刺激值的适量组合产生。但可惜的是,三刺激值是想象的,因为三刺激值必须比光谱色彩更饱和。

三刺激值x(λ)、y(λ)和z(λ)的视觉感受没有均匀的距离,在亮区产生的5个单位色差比暗区产生5个单位色差要小得多。我们可以回忆一下过去学过的知识,三刺激值是与反射率值成正比的,所以反射率值给视觉的感受也不是均匀分布的,即使对于中性色也是这样。正因为如此,对三刺激值的转换方法作了许多的研究。

因为反射率值相对于眼睛不是等距分布的,为了得到一个相对均匀的亮度标度,可以将y(λ)刺激值加以变换。第一个均匀亮度标度是孟塞尔值标度,它把三刺激值y(λ)的平方根作为亮度,1943年它又被重新定义,亮度不再作为Y的函数对待。

立方根亮度标度是由拉德和皮尼提出,后又经哥拉塞等人重新定义,其表达式为:

L*=116/y(λ)/y(λ)0-16

式中:L*——亮度;

y(λ)0——照明的三刺激值(通常为100)。

通过上式可以使亮度变成一个视觉均匀的彩色空间坐标,另外两个刺激值x(λ)、z(λ)也必须变成视觉均匀的坐标。