数字影像的色彩管理与色彩控制（之四）
2008-1-7 11:43:25 钱元凯 中国摄影

     在上一讲中我们提到两种形成颜色的方法  加色法与减色法，它们又分别对应着两种描述颜色的色彩系统RGB与CMYK，还提到色彩有三个重要的属性色相、饱和度与明度。但是用RGB与CMYK命名颜色时{如西红柿与苹果的RGB值)却难于直接判断相应颜色的三个色彩特征。为了能够直观地体现出颜色的三个特征，人们提出了许多表示颜色的色彩模型，其中又可分成色彩的混色表示法和色彩的显色表示法两大类。
    色彩的混色表示法
    混色系统认为各种颜色均是以红、绿、蓝三种色光混合后形成的。对于不发光的色料．其颜色则是由它所反射或透射的三原色色光的比例确定的。因此可通过测定色彩中三原色的比例确定色彩的特性。混色系统最常用的几种表色法都是由国际照明委员会{C，E)制定的。因此这些色彩模型又称CIE表色法。混色法既可用于光源也可以用于反光或透光的物体。
    1 CIE1931、CIEl964色度图与CIE-XYZ色彩系统
    在上一讲中曾提到色光可以用其中所包含的三种原色光的数值日、G、B表示．称为该颜色的三刺激值。我们把以下三千量称为该颜色的色度坐标： r=R／(R+G+B)．g-／(R+G十B): b=B／(R+G+B)。  

    根据以上三个公式不难看到三个色度坐标间存在着r+g+b=1的关系。此时某颜色C的色彩特性可以表示为C：    为了便于使用，CIE在1931年对上述色度坐标进行了适当的变换，用3千理想的原色光x(红光)、Y(黄光)Z(绿光)代替RGB，用XYZ的色度坐标xyz代替rgb．此时三个色度坐标间仍满足x+y+z=l的关系，得到了著名的CIEl931标准色度系统及相应的色度囤(图1)。色度图又称色晶图．CIE1931色度图呈马蹄型包括了人眼可以见到的所有颜色。色度图中的弧形边界对应于所有光谱中的单色光，最右下侧是波长为700nm的红光，最左下侧是波长380nm的蓝紫光，色度图下侧的直线边界表示不同强度的红光与蓝光可以混合出的各种品色光，这些光线在光谱中没有．只能靠人工合成出来。色度图的边界色是人眼所能见到的饱和度最高的颜色。马蹄型区域内则包括了人眼可以见到的所有颜色的色度(色相与饱和度)值，相应颜色的明度则由垂直于xy平面的高度Y表示。在xy色度图中x=y=0．333刚点E也表示白点，过E点垂直于xy平面的垂线是明度轴轴上的点代表了所有黑、白、灰的中性色(图2)，

    因此我们得到了一个用以表示颜色的立体模型其中的每一千点(例如A点)对应于一个特定的颜色，点A的高度Y表示此颜色的明度，点在xy平面上的投影A，表示此点的色度：从白点E过A引直线与曲线轮廓相交，交点的波长表示颜色A的主波长从而表示出颜色A的色相，A到E的距离表示了该颜色的饱和度，色度坐标距离E越近饱和度越低。通过计算可以得到在2°的观察角D65的光源下，上期图1中西红柿A区在XYZ系统中的色坐标是明度Ya=10。色度xa 0. 59、ya=0 34，图中A点就是西红柿A部在色度图的xy平面上的投影点。而苹果B区的色度坐标则为Yb=8。xb=0．57．yb=0.29。它对应于色度图中的B，点，直线EA’及EB’与色度图的曲线轮廓分别交汇于A”与B”处．可见西红柿的红比苹果略偏黄(图1)。Ya>Yb表明西红柿更亮些色度图不仅能表达各种颜色的色彩特性，还能褒现出各种相关色彩间的关系：