将光的三原色RGB(红绿蓝)进行混合,可制作出各种颜色。使用RGB表示颜色的体系为“RGB色彩体系”( RGB color system)。现在使用的是国际照明委员会CIE( International Commission on Illumination)在1931年制定的 CIE-RGB色彩体系或称为RGB1931表色系

RGB1931表色系统颜色匹配函数

对各波长的光谱颜色的三原色的刺激值(敏感度)进行测定,得到的是“颜色匹配函数”( color matching function)。
因为是对单色光(光谱色)的三刺激值,也被称为“光谱三刺激值”,但是,RGB色彩体系是基于人类视觉的三原色,实验发现某些光谱颜色用RGB色彩体系的颜色匹配函数表示时出现负值,也就是说,存在用视觉三原色RGB无法表示的光谱颜色。CIE选用的RGB光为:700nm,546.1nm,435.8nm,因为这三者比较容易从光谱色中分离出来。负值的出现为当时仪器去表达颜色也造成了障碍,三色刺激值和负三色激励值,因此此类设备必须具有六个通道。魔咖色域认为这会增加仪器成本。
为此,在详细研究了用器械测定颜色、表示颜色的性能和人眼对光的波长的敏感性等方面之后,CIE在1931年制定了“XYZ色彩体系”( XYZ color system),也就是 CIE-XYZ色彩体系,该体系仅需要三个通道。


XYZ色彩体系颜色匹配函数

这个XYZ色彩体系的颜色匹配函数都是正数。而这个体系能标识用RGB无法标识的颜色,因此红色具有两个峰,呈现出有点奇怪的形状。
xy色度图

  • 想要表示颜色(表色),基本上需要3个数值。不过因为光的亮度是可变的,所以表示光的颜色只要色相(色调)和色度(彩度)两个颜色信息即可。实际应用时,三维色彩空间(例如孟塞尔色立体)表示起来很难,但如果用二维原色平面,则容易操作。
    具体来讲,比较常用的是XYZ色彩体系,牺牲亮度,将三维XYZ色彩空间变为二维xy平面的“xy色度图”( xy color diagram)。这个xy色度图也是国际照明委员会CE在1931年制定的,所以也被称为CIE色彩体系或CIE色度图在这个xy色度图中,使用与XYZ色彩体系的3个刺激值X、Y、Z的比例X:Y:Z相同比例的x:y:z来表示(其中,x+y+z=1) 以这样变换得到的x值作为横轴、y值作为纵轴,用以表示所有颜色的图就是xy色度图。z是自动决定的,因此没有使用。
    xy色度图中,各种颜色在xy坐标系上,都表现为吊钟状、马蹄形的区域。
  • 用色度图表示所有的颜色。也就是说,相对于图中央的白色(非彩色),越往周围颜色越鲜艳,色度图周围的边境的颜色是单色光(纯色)。这个马蹄形区域的外侧轨迹被称为“光谱轨迹”。底部的直线被称为红紫线或“纯紫轨迹”,这是光谱中不存在的颜色。

    我们将被光谱轨迹和纯紫轨迹圈起来的区域(有颜色的区域)的光的颜色称为“真色”( real color)。这个区域是区域的颜色称为“伪色”( imaginary color) 此外,RGB色彩体系是XYZ色彩体系的部分集合,在xy色度图上,相当于上图中的三角形区域。也就是,用真实的RGB来产生所有颜色,在理论上是不可能的。
    RGB为真实三原色
    XYZ为理想三原色(X代表红色,Y代表绿色,Z代表蓝色)
    XYZ被称为CIE1931XYZ系统光谱三刺激值