二、颜色

1．颜色与其描述方法

颜色大体分成 7种颜色，即 红、橙、黄、绿、青、蓝、紫 7个主色。

人眼受色光的刺激而产生的色视觉(称为 颜色 )由三个参量决定：色光的亮度、

色彩和色饱和度。 亮度,是色光强度的客观度量，也是人眼对色光明亮的程度

的主观评测； 色彩,是用以区分红、橙、黄、绿、青、蓝、紫 品红等谱色光

的术语； 色饱和度,是颜色被多少白色所稀释的程度。

在物理学中对上述三个主观描述量常用颜色的主波长、纯度、辉度三个客观

变量来描述。 主波长,是观察光线所能看到的那种颜色的波长； 纯度,对应颜

色的饱和度； 辉度,则是光能的数量。

下图是,主波长、纯度、辉度的光谱能量分布图

能

量

密

度

e2

e1

400紫 480青 780红

波长 mm

主波长

2.RGB三基色理论与 CIE色度图

人们对色和色视觉做过大量的试验和研究总结出色光的混合定律

⑴人的视觉只能分辨色光的三种参量的变化,即亮度、色彩和度。

⑵两个色光相加混合而成为一个合成色光，如果一个色光成分

连续变化，则合成光的颜色也会连续变化。

⑶任一色总可以找到它的补色(两色相加混合为白色，则两色

互为 补色 )

⑷任何两个非互补色相加可得出中间色，其色感由两相加色的

强度及其比例关系确定。

⑸多个色光相加混合，合成色光的色感只有各个相加色光的色

感确定，与谱结构无关。

⑹多个色光相加混合，合成色光的亮度等于各个相加色光的亮

度等于各个相加的亮度之和。

1931年国际照明委员会( CIE) 规定了 RGB三基色的波长,即红光：

700nm,绿光,546nm,蓝光,435nm。

白幕上 RGB相加混色效果图

R:红

G:绿

B:蓝

C:青

Y:黄

W:白

M:品

R

G

B

C YW

M

试验得出这三基色相加匹配成白光的亮度比例关系是

R:G:B=1, 4.5907, 0.0601

因此，可以规定红绿蓝白 4种颜色的相对亮度等级为 T单位。

如规定红基色 =10( nit) =1 T,绿基色 =45.907 ( nit) =1 T,蓝基 =0.601

( nit) =1 T,它们正好配成 3T的白光，

1T白光的绝对物理亮度 =

如果用 R个( R) 色,G个 ( G ) 色,B个( B) 色的三基色合成

一个复合色光( C),配色方程表示为

C( C) =R(R)+G(G)+B(B) (10-5)

其中 C=R+G+B; R G B分别是三基色刺激量的数值，把 (10-5)式两端

同除以 C得

1(C)=r(R)+g(G)+b(B) (10-6)

其中 r= g= b= 而 r+g+b=1,该方程代表在 RGB空间中的一个单位平

面，此式表明，色 C的 1T单位量中分别含有的三基色量之间的比例

关系。由于此式指出色 C的色饱和度与色彩，故称此式为 色度方程

r g b三系数为色度系数。由此式不难指出 R G B三基色本身的色度

系数，其中( r,g,b) 分别是 (1,0,0),(0,1,0),(0,0,1)。白光的色度系数

是 r=g=b=1/3 (10-7)

下面打开书 看书中两个例子( p245)

由于色是三维量(色彩，色饱和度，亮度)，在二维纸面 表示三维

量是困难的。而分析色的特征时主要关心基色的相互比例关系，即

色度，而不关心色光亮度的绝对水平。表明 r+g+b=1这个单位平面

上回出色度图特别有用。所谓 色度图,即根据每一组( r,g,b) 在

r+g+b=1单位平面上标相应的实色的色感点，并把实色色感点往 rg平

面上投影所得的结果。此时 CIERGB色度图如下

为了简化亮度的计算,1931CIE又采用了一个建立在三个假想基色

X,Y,Z基础上的色度坐标。

在 XYZ虚基色制中，色 C用 X,Y,Z基色匹配时对应的匹配方程为

C[C]=X[X]+Y[Y]+Z[Z] (10-10)

(C=X+Y+Z,X>0,Y>0,Z>0)

色度方程,1[C]=x[X]+y[Y]+z[Z] (10-11)

(x+y+z=1)

色度坐标：

1T单位量的色其亮度为 Lc=y (10-14)

CIERGB三基色与 CIEXYZ三基色的色度坐标与亮度之间的转换关系

下面的图形是 CIEXYZ的色度图。

图中舌形曲线与直线所包

围的区域就是全部的自然

界的色域，这个区域之外

的色度点不代表实际色，

称为 虚色点

另外，在舌形曲线上的色

彩具有 100%的高饱和度的

字眼谱色,曲线上已标出

对应的谱色的波长以及大

致 23个色区的色品。在直

线上的色彩是 100%的高饱

和度的非谱色，而这个边

界内的各色点七饱和度都

下降，直至 x=y=z=1/3起

饱和度为零

借助于 CIEXYZ色度图，可以把人们对颜色的主观概念与物理上的

客观定义相统一起来。如下图

样品色

白色点

连接 WC直线交舌形曲线 P点的谱

波长值为色 C的主波长，该波长

为 C的色调这样处理后，色彩能

用客观数值的方式来表示，色 C

的饱和度取决于 C点靠近 P点的程

度，即 C点靠近 P点则色 C的饱和

度高； C点靠近 W点则色 C的饱

和度低

饱和度可定义为：

u=

IEXYZ色图的 3个用途：

1.可以方便的却确定任意的量的 RGB三基色相加混合而匹配成的某种颜

色的色彩、色度和度以及其相应亮度。

2.任意给定一种颜色都能找到它的补色，而且能确定它的补色之间的权

重系数。

D E两点连线通过白点 C,D的权重 ωD=CE/DE,E的权重 ωE=CE/DE

所以 C= ωD*D+ ωE *E,若用 (x,y)坐标表示一个色度，则有

注意：此时 ωD+ ωE =1

3.能很明确的确定各种颜色变化范围。

参看书中图 10-13和图 10-14