显示杂谈(7)-色坐标图的来源1

显示行业，总是离不开色度学，学会了色度学，对于显示行业的光学知识，算是了解了不少。屏幕总是要看发光的，发光总是离不开色度，所以，如果身处显示行业，不了解色度，那是万万不行滴！

今天我给大家讲一讲色度学中的色坐标图的来源。

我的说明，并不会说很多专业的问题，我就大致讲一讲色坐标是怎么来的，如有不足，还请指正。

自古以来，我们的眼睛都能接受到光，而光是有颜色的，我们可以分辨不同的颜色，大自然很神奇，我们的眼睛更神奇。

自从牛顿用三棱镜把白色光分解成单色光以后，我们才真正知道，原来世间的光，只有红橙黄绿青蓝紫是单色的，麦克斯韦完成电磁理论，我们才意识到，原来光是电磁波，只是波段不同，显示的颜色不同。

于是有人说了，红色和蓝色明显不一样，他们差异多大呢，能不能像1+1＝2一样，写在书本上呢。当然不可以，他们是颜色啊，颜色怎么用数字去表示呢？

于是有人去这样研究了。

如何把光的颜色的差异展示在数学式子中，是一个很漫长的过程。

起初有人说，人的眼睛是由红绿蓝细胞组成的，世界上任何的光都有红绿蓝细胞接收，然后传到中枢神经，给大脑造成视觉响应，当然，在之前这是很难证明的，后来在20世纪才由解剖学证明，但这是后来的事了。

红绿蓝三种细胞的提出，并不是毫无依据的，那之前人们发现，红绿蓝三种颜色以不同的亮度配比，可以混合成很多种颜色，甚至世界上的五颜六色，都可以有RGB三原色以不同配比方式组成，那么人们开始了更深沉次的研究。

于是有一个很有名但又不太出名的实验出来了，
如下图所示，当一个人看一个暗盒中的一个白纸时，白纸的一侧用一个待测颜色照亮，这个颜色可以是任何一种颜色，比如他是紫色。

那么另一侧用RGB三种颜色照亮，当RGB三种颜色的亮度进行不断地调节时，可以调节出和待测颜色相同的颜色，使我们的眼睛看上去两边颜色一样，以至于我们不能分辨出这张白纸的两侧是用不同的灯照亮的。

那么可以给这样的颜色画一个等号；

也即是待测颜色C=R®+G(G)+B(B)，

其中的括号内的为颜色，括号外的R,G,B为系数，可以暂时理解为亮度，因为我们肯定要用每个颜色的亮度去表示的，待测颜色也是有亮度的。那么如果我们取待测颜色的亮度为1，也就是归一化，亮度守恒，那么R+G+B系数相加肯定也是等于1的，那此时有

其实R+G+B=1，这个式子仍然没有变化，还是和原来的那一个是一样的，只是写的另一种形式。

那有没有RGB的三个系数其中为负数的时候呢，其实是有的，自然界的颜色多种多样，我们的三原色并不是万能的，他可以混合成多种多样的颜色，但确有部分颜色也是无能为力的，这个时候，RGB中的系数一旦为负值，也就意味着，这种颜色任凭我们RGB三色如何变化，也混合不出来这种颜色。这个后面再说；

那以上的说明还请大家记住，这个就是传说中的三刺激值：在三色系统中，与待测光达到色匹配所需的三种原刺激的量。

传说中的实验的进一步实验
我们的RGB三原色，颜色不变，但亮度，也就是我们所说的那个系数，这个是到处变化的，不同的待测颜色，那么这个RGB的三个颜色的亮度系数（以下我们称为系数）也不同。

首先我们需要定义一下RGB的颜色波长，因为RGB颜色都是一个范围，如果RGB不确定，那么这个三刺激值也就无从确定，所以，这三个RGB必须是确定的波长；

三原色波长分别为700nm (R）、546.1nm (G）、435.8nm (B）（好像是汞弧光灯滤波出来的）以这三种单色光作为RGB的标准，来衡量待测颜色。

我们的颜色有很多种，我们知道光的颜色是由于光的波长不同，从可见光的380nm-760nm，每个波长的光都是一种不同的颜色。

我们把这个实验的待测试的颜色，从380nm到760nm的可见光，一一的测试出来，每个波长的光都对应一组RGB的系数，那么从380nm-760nm全部测试完之后，R光的系数也从380nm-760nm对应出一条曲线，GB也是一样的，那么画出图来，就是这样的一张；

这一张图中我多画了一条直线，也就是600nm处的黑色的直线，如果不理解，我再说一下，比如600nm处的那条黑色的线，也就是说待测的颜色是600nm处的颜色，差不多是橙红色，黑色的线和RGB三个曲线的交点的纵坐标，就是我们需要的RGB三原色的量，也就是刚才我们说的系数，那么这个600nm的颜色，是可以用这么多的量的RGB组成混合而成；

所以，可见光的每个波长，都可以由RGB三色混合，其中有一些颜色，我们发现红色的光谱竟然是负的，也就是刚才我们说的，这个颜色混合不成，不过别在意，后面还有说明，他总会解决的，因为我们是聪明的人类。

那么有一个定义出来了：光谱三刺激值：在三色系统中，等能单色辐射的三刺激值。

用我们的大白话，也就是从380nm-760nm的可见光阶段每个单色光对应的三组RGB的系数所组成的三条曲线，也就是我们上图中的三条曲线，这三条曲线就是我们的光谱三刺激值，他们是相辅相成的，必须同时出现，才有意义。

说到这里我们应该已经了解，在色度学中经常看到的那三条曲线了。

重点来了
令

首先看看这个式子，是不是很熟悉，我尽量少用公式，这个rgb就是刚才我们的系数，是每个RGB以700nm (R）、546.1nm (G）、435.8nm (B）为标准色的光谱三刺激值的系数，当然可以确定的是r+g+b=1，这个等式不用说，大家动笔一算就可以得到。

那么总有r+g=1-b，所以只要确定了r和g，那么b也就确定了，所以我们用r为一个坐标轴，g为另一个坐标轴，做一个二维坐标系，每个r对应一个g，把这些点全部在二维坐标系中可以画出一个离散点的图形来，那么离散点的图形就是单色光对应的系数，也就是对应的r和g，离散点连起来，就是下图，好像很近了，是不是。

大家可以从这个图形上，这个扁的马蹄形的周围的边，对应就是单色光；

由于这个色坐标图形里面是有负的数据，不利于我们理解，所以就有了后来的1931马蹄图，就是我们日常用的！

后面怎么转化，我只知道是一个矩阵转化，但具体原理还不清楚，回头学习再写！

下一节，色坐标来源2

讲一讲怎么转化的，还有1976的色坐标图形

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