三基色亮度比值计算方法
第五章 色彩描述理论
第五章色彩描述理论第一节颜色立体一、色彩的心理属性（一）、心理颜色日常生活中观察的颜色在很大程度上受心理因素的影响，即形成心理颜色视觉。
在色度学中，颜色的命名是三刺激值（X，Y，Z）；（R，G，B）；色相，明度，纯度，主波长等。
然而在生产中则习惯用桃红、金黄、翠绿、天蓝、亮不亮、浓淡、鲜不鲜等来表示颜色，这些通俗的表达方法，不如色度学的命名准确，名称也不统一。
根据这些名称的共同特征，大致可分为三组。
将色相、色光、色彩表示的归纳为一组；明度、亮度、深浅度、明暗度、层次表示的归纳为一组；饱和度、鲜度、纯度、彩度、色正不正等表示的归纳为一组。
这样的分组只是一种感觉，没有严格的定义，彼此的含义不完全相同。
例如，色相不等于色光，明度也不等于亮度，饱和度也不等到于纯度、鲜度、深浅度。
但是在判断颜色时，它们也是三个变数，大致能和色度学中三个变数相对应。
主波长对应于色相。
人们常说的红色就有一定的波长范围，红色在色度图上也只是一个区域，人们绝不会把500nm的单色光称为红色。
色度学中的亮度对应于明度、亮度、主观亮度、明亮度、明暗度和层次等，在相同的背景上，亮度小的颜色一般总是比亮度大的颜色显得暗些。
色度学中的纯度对应于饱和度、鲜度、彩度、纯度等。
心理颜色视觉的名称，虽然和色度学中的几个物理量相对应，但这种对应关系，不是简单的正比关系，也不是一对一的关系，它们之间有许多不同的特征，例如，色度学中的纯度分为刺激纯和色度纯两种。
认为白光的纯度为零，一切单色光的纯度（不分刺激纯或色度纯）均为1。
色度纯的定义为，色光中所含单色光的比例，表示某颜色与某中性色或白光的接近程度，但是，心理颜色视觉在分辨色光与中性色的区别时，却认为各个单色光的纯度并不是一样的。
同样的单色光，黄、绿和白光的差别不大，红、蓝和白光的差别显著。
所以在心理上认为，黄色光尽管也是单色光，但纯度却比蓝色光低些。
这些心理上的颜色与白光的差别，通常称为饱和度，以区别于色度学上的纯度。
色力度计算公式
色力度计算公式全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：色力度计算公式是指根据颜色的RGB数值计算出颜色的亮度和饱和度的一种计算方法。
在图像处理和计算机视觉领域，色力度计算公式被广泛应用于图像处理、颜色匹配、颜色分类等应用中。
色力度计算公式可以帮助我们更直观地理解和描述颜色的属性，同时也可以用来量化和分析图像中的颜色信息。
要理解色力度计算公式，首先需要了解RGB颜色模型。
在RGB颜色模型中，颜色由红色（R）、绿色（G）和蓝色（B）三个基本颜色的混合产生。
每种颜色的取值范围是0到255，表示颜色的亮度或强度。
通过计算RGB值，我们可以得出图像中每个像素点的颜色信息。
色力度计算公式可以分为两部分：亮度（L）的计算和饱和度（S）的计算。
亮度表示了颜色的明亮程度，是颜色的亮度。
一般来说，亮度可以通过计算RGB值的平均值来获得。
具体的计算公式为：L = (R + G + B) / 3R、G、B分别表示红色、绿色、蓝色的RGB值。
通过计算这个平均值，我们可以得出颜色的亮度信息。
max = max(R, G, B)min = min(R, G, B)if max = 0, S = 0else S = 1 - min/max通过这个计算公式，我们可以得出颜色的饱和度信息。
饱和度越高，表示颜色越鲜艳；饱和度越低，表示颜色越灰暗。
第二篇示例：色力度计算公式主要用于计算颜色在图像中的深浅程度。
在数字图像处理中，我们常常需要对图像中的颜色进行分析和处理，而色力度计算公式就是一种用来衡量颜色深浅程度的工具。
下面我们来详细介绍一下色力度计算公式的原理和应用。
色力度计算公式是通过将RGB颜色模型中的红色、绿色和蓝色通道的数值相加，然后取平均值来计算颜色的深浅程度。
具体的计算公式如下：L = (R + G + B) / 3L代表色力度，R、G、B分别代表红色、绿色和蓝色通道的数值。
通常情况下，RGB颜色通道的数值范围是0~255，因此色力度计算公式得出的结果范围也是0~255。
三基色
三基色应用领域的三原色三基色是指红,绿,蓝三色,各自对应的波长分别为700nm,546.1nm,435.8nm;三原色原色，又称为基色，即用以调配其他色彩的基本色。
原色的色纯度最高，最纯净、最鲜艳。
可以调配出绝大多数色彩，而其他颜色不能调配出三原色。
三原色通常分为两类，一类是色光三原色，另一类是颜料三原色，但在美术上又把红，黄，蓝定义为色彩三原色。
配图中左图是光的三原色，右图是颜料的三原色。
原色的加减性质原色以不同比例混合时，会产生其他颜色。
在不同的色彩空间系统中，有不同的原色组合。
可以分为“叠加型”和“消减型”两种系统。
色光三原色——加色法原理人的眼睛是根据所看见的光的波长来识别颜色的。
可见光谱中的大部分颜色可以由三种基本色光按不同的比例混合而成， 这三种基本色光的颜色就是红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）三原色光。
这三种光以相同的比例混合、且达到一定的强度， 就呈现白色（白光）；若三种光的强度均为零， 就是黑色（黑暗）。
这就是加色法原理，加色法原理被广泛应用于电视机、监视器等主动发光的产品中。
颜料三原色——减色法原理而在打印、印刷、油漆、绘画等靠介质表面的反射被动发光的场合， 物体所呈现的颜色是光源中被颜料吸收后所剩余的部分， 所以其成色的原理叫做减色法原理。
减色法原理被广泛应用于各种被动发光的场合。
在减色法原理中的三原色颜料分别是青（Cyan）、品红（Magenta）和黄（Yellow）。
应用与实践美术色彩三原色：红，黄，蓝红、黄、蓝 为人们加入了感觉实际，是实际上的三原色。
美术教科书讲的是绘画颜料的使用，色彩调色是 红、黄、蓝为三原色。
美术色彩色光三原色——加色法原理 橙绿紫美术色彩颜料三原色——减色法原理 红黄蓝美术色彩三原色组成的六色体系 红黄蓝 橙绿紫 给人以实际色彩感受，符合客观实际，黄、品红、青是科学上精确的三原色。
不符合人的实际色彩感受，太吹毛求疵，不符合实际使用，如品红，先辈都没有给她以一个字的名字命名。
彩色三要素和三基色原理
彩色三要素和三基色原理1. 彩色三要素。
(1). 对于彩色光通常可由亮度、色调、色饱和度三个物理量来描述，这三个量常被称为彩色三要素。
A. 亮度：亮度，这里是指彩色光作用于人眼引起明暗程度的感觉，通常用Y来表示；亮度与色光的能量及波长的长短有关。
B. 色调：色调，系指彩色光的颜色类别。
通常所说的红色、绿色、黄色等等就是指其色调不同。
彩色光的色调取决于其光谱成分；而彩色物体的色调，则取决于物体在光线照射下，所反射（或透射）的光谱成分，当然也同样与照射它的光源有关。
C. 饱和度：饱和度，是指颜色的深浅程度，即颜色的浓度。
对于同一色调的彩色光，其饱和度越高，它的颜色就越深；饱和度越低，它的颜色就越浅。
在某一色调的彩色光中掺入白光，会使其饱和度下降，掺入的白光越多，其饱和度就越低。
(2). 色调和饱和度合称为色度。
色度即说明彩色光颜色的类别，又说明了颜色的深浅程度。
在彩色电视系统中，所谓传输彩色图像，实质上是传输图像像素的亮度和色度。
2. 三基色。
(1). 混色的含义：不同波长的光会引起人眼不同的彩色感觉，两种不同光谱成分的光经混合，能引起人眼有产生与某种单色光相同的彩色感觉，即单色光的颜色可以由几种颜色的混合光（复色光）来等效；这一现象称混色。
利用混色的方法，人们可以只用几种颜色的光来仿造出大自然中大多数的彩色，而不必去追究这些彩色光的光谱成分。
(2). 基色光与三基色：人们在进行混色实验时发现：只要选取三种不同颜色的单色光按一定比例混合就可以得到自然界中绝大多数色彩，具有这种特性的三个单色光叫基色光，对应的三种颜色称三基色。
彩色电视中所采用的三基色分别是红色、绿色和蓝色。
(3). 三基色原理：A. 三基色必须是相互独立的产生。
即其中任一种基色都不能由另外两种基色混合而得到。
B. 自然界中的大多数颜色，都可以用三基色按一定比例混合得到；或者说中的大多数颜色都可以分解为三基色。
C. 三个基色的混合比例，决定了混合色的色调和饱和度。
色调、亮度和饱和度
色调、亮度和饱和度基本资料定义彩色（colours），指除消色以外的各种颜色，各有不同的色调、亮度和饱和度。
彩色，可分为无彩色和有彩色两大类。
前者如黑、白。
灰，后者如红、黄．蓝等七彩。
有彩色就是具备光谱上的某种或某些色相，统称为彩调。
与此反，无彩色就没有彩调。
无彩色有明有暗，表现为白、黑，也称色调。
有彩色表现很复杂，但可以用三组特微值来确定。
其一是彩调，也就是色相；其二是明暗，也就是明度；其三是色强，也就是纯度、彩度。
明度、彩度确定色彩的状态。
称为色彩的三属性。
明度和色相合并为二线的色状态，称为色调。
有些人把明度理解为色调，这是不全面的。
明度谈到明度，宜从无彩色人手，因为无彩色只有一维，好辩的多。
（图）最亮是白，最暗是黑．以及黑白之间不同程度的灰，都具有明暗强度的表现。
若按一定的间隔划分，就构成明暗尺度。
有彩色即靠自身所具有的明度值，也靠加减灰、白调来调节明暗。
日本色研配色体系（P．C．C·S·）用九级，门塞儿则用十一级来表示明暗，两者都用一连串数字表示明度的速增。
物体表面明度，和它表面的反射率有关。
反射的多，吸收得少，便是亮的；相反便是暗的。
只有百分之百反射的光线，才是理想的白，百分之百吸收光线，便是理想的黑。
事买上我们周围没有这种理想的现象，因此人们常常把最近乎理想的白的硫化镁结晶表面，作为白的标准。
在P．C．C．S．制中，黑为’1，灰调顺次是2.4．3.5、4.5． 5.5、 6.5、 7.5、8.5，白就是9.5。
越靠向白，亮度越高，越靠向黑，亮度越低。
通俗的划分，有最高、高、略高、中、略低、低、最低七级。
在九级中间，如果加上它们的分界级，即 2、 3、 4、 5、 6、 7． 8、 9，便得十七个亮度级。
有彩色的明暗，其纯度的明度，以无彩色灰调的相应明度来表示其相应的明度值。
明度一般采用上下垂直来标示。
最上方的是白，最下方是黑，然后按感觉的发调差级，排入灰调。
‘这一表明明暗的垂直轴，称无彩色轴，是色立体的中轴。
PL光谱特性的参数
• 色度与膜厚关系
ｓｙ
R
b
a
c
膜厚
色度坐标系
注：1.当测量点的实际色度值在线上（a点）时，此时色度值随膜厚的增加其y值是不变的； 2.当测量点的实际色度值在线的上方（b点）时，此时色度值随膜厚的增加其 y值是减小的； 3.当测量点的实际色度值在线的下方（c点）时，此时色度值随膜厚的增加其 y值是增加的；
一定角度的位置上仍然能够正常的看见显示图像，这个角度范围就是液晶显示器的水平可 视角度；同样如果以水平法线为准，上下的可视角度就称为垂直可视角度。一般而言，可 视角度是以对比度变化为参照标准的。当观察角度加大时，该位置看到的显示图像的对比 度会下降，而当角度加大到一定程度，对比度下降到10∶1时，这个角度就是该液晶显示 器的最大可视角。
PL光谱特性的参数
影响PL光谱特性的参数
色坐标 色域 对比度
视角
Gamma 色偏 响应时间
影响PL光谱特性的参数
色度坐标
三基色是这样的三种颜色，它们相互独立，其中任一色均不能由其它 二色混合产生。它们又是完备的，即所有其它颜色都可以由三基色按 不同的比例组合而得到。有两种基色系统，一种是加色系统，其基色 是红、绿、蓝；另一种是减色系统，其三基色是黄、青、紫（或品 红）。
影响PL光谱特性的参数
视角
定义：也叫可视角度，所谓可视角度是指站在位于屏幕边某个角度时仍可清晰看见屏幕影 像所构成的最大角度。 例如：液晶显示器的可视角度包括水平可视角度和垂直可视角度两个指标，水平可视角度
表示以显示器的垂直法线(即显示器正中间的垂直假想线)为准，在垂直于法线左方或右方
影响PL光谱特性的参数
色域
定义：色域(Color Gamut)，色域的概念来自数学的定义，就 是指某种显示设备所能表达的颜色数量所构成的范围区域。 说明：比如右面的色度图中，自然界中所有的颜色包含于马蹄 型的面积中的点, 图中象征性的用颜色显示出了对应的颜色， 说“象征性”，是因为自然界有很多颜色是用三基色原理无法准 确再现的。图中有用三角形围成的区域，就是色域。三角形的 三个顶点是显示设备像素的原色色坐标，由这三基色可以配置 出的颜色就包含在三角形内的区域里面。显然，因某种显示设 备的三基色色坐标不同，三角形位置就不同，色域有差别，三 角形面积越大，色域就越大。
三基色、对比色、互补色之间的关系，图片调色基础
三基色、对比色、互补色之间的关系，图片调色基础在中学的物理课中我们可能做过棱镜的试验，白光通过棱镜后被分解成多种颜色逐渐过渡的色谱，颜色依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，这就是可见光谱。
其中人眼对红、绿、蓝最为敏感，人的眼睛就像一个三色接收器的体系，大多数的颜色可以通过红、绿、蓝三色按照不同的比例合成产生。
同样绝大多数单色光也可以分解成红绿蓝三种色光。
这是色度学的最基本原理，即三基色原理。
三种基色是相互独立的，任何一种基色都不能有其它两种颜色合成。
红绿蓝是三基色，这三种颜色合成的颜色范围最为广泛。
红绿蓝三基色按照不同的比例相加合成混色称为相加混色。
红色+绿色=黄色绿色+蓝色=青色红色+蓝色=品红红色+绿色+蓝色=白色黄色、青色、品红都是由两种及色相混合而成，所以它们又称相加二次色。
另外：红色+青色=白色绿色+品红=白色蓝色+黄色=白色所以青色、黄色、品红分别又是红色、蓝色、绿色的补色。
由于每个人的眼睛对于相同的单色的感受有不同，所以，如果我们用相同强度的三基色混合时，假设得到白光的强度为100%，这时候人的主观感受是，绿光最亮，红光次之，蓝光最弱。
除了相加混色法之外还有相减混色法。
在白光照射下，青色颜料能吸收红色而反射青色，黄色颜料吸收蓝色而反射黄色，品红颜料吸收绿色而反射品红。
也就是：白色-红色=青色白色-绿色=品红白色-蓝色=黄色另外，如果把青色和**两种颜料混合，在白光照射下，由于颜料吸收了红色和蓝色，而反射了绿色，对于颜料的混合我们表示如下：颜料(黄色+青色)=白色-红色-蓝色=绿色颜料(品红+青色)=白色-红色-绿色=蓝色颜料(黄色+品红)=白色-绿色-蓝色=红色以上的都是相减混色,相减混色就是以吸收三基色比例不同而形成不同的颜色的。
所以有把青色、品红、黄色称为颜料三基色。
颜料三基色的混色在绘画、印刷中得到广泛应用。
在颜料三基色中，红绿蓝三色被称为相减二次色或颜料二次色。
在相减二次色中有：(青色+黄色+品红)=白色-红色-蓝色-绿色=黑色用以上的相加混色三基色所表示的颜色模式称为RGB模式,而用相减混色三基色原理所表示的颜色模式称为CMYK模式,它们广泛运用于绘画和印刷领域。
电视原理第六版(俞斯乐)资料
第一章 视觉特性与三基色原理要点分析1.1 波长分别为400nm,550nm ，590nm ，670nm 及700nm 的五种单色光，每种光通量均为100lm ，计算合成光的光通量及辐射功率。
解：合成光的光通量为五种单色光光通量的和，即Φ=5⨯100lm=500lm查表得： V(400)=0.004 V(550)=0.995 V(590)=0.757 V(670)=0.032 V(700)=0.0041由 ⎰Φ=Φ780380)()(λλλd V K e V 可得Φe (400)=100/（683⨯0.004）=366(W) Φe (550)=100/（683⨯0.995）=0.147(W) Φe (590)=100/（683⨯0.757）=0.193(W) Φe (670)=100/（683⨯0.032）=4.575(W) Φe (700)=100/（683⨯0.0041）=35.710(W)因此：Φe =Φe (400)+ Φe (550)+ Φe (590)+ Φe (670)+ Φe (700) =406.6w合成光的辐射功率为406.6瓦。
1.2 光通量相同的光源，其辐射功率波谱是否相同？在同一照明环境中亮度感觉与色度感觉是否相同？在不同的照明环境中又如何？为什么？答：由于光通量是按人眼光感觉来度量的辐射功率，它与光谱光视效率V(λ)有关。
对各单色光来说，当其辐射功率相同时，λ=555nm 的单色光所产生的光通量最大。
在其它波长时，由于光谱光效率V(λ)下降，相同辐射功率所产生的光通量均随之下降，因此，光通量相同的各种单色光源，其辐射功率波谱并不相同。
对复合光来说，如果光源的辐射功率波谱为Φe (λ)，则总的光通量应为各波长成分的光通量之总和，即⎰Φ=Φ780380)()(λλλd V Ke V ，因此，光通量相同的各种光源，其辐射功率波谱并不一定相同。
由此可知，光通量相同的光源，由于其辐射功率波谱并不一定相同，因此在同一照明环境中亮度感觉虽然相同的，但色度感觉并不一定相同。
1A第一章 视觉特性与三基色原理
由彩色光的相加规律有：
或：
图解法：
在r－g直角坐标式或麦克斯韦三角形中，用图解法求合成光的色度坐
标；这种方法类似于力学中求两质点重心的位置。
33
整理： 其中：
r－g直角坐标式
麦克斯韦三角形
令m=r +g +b
有r =r /m g = g/m b=b /m
可得 r : g : b = r : g : b
三色系数 相对色系数 分布色系数
28
由于相对色系数r、g、b之和等于1。所以知道其中任意 二个（例如r和g）就可以算出第三个（例如b=1－r－ g）。因此，可以用r－g平面坐标作出包罗所有实际颜
35
1.3.3 XYZ计色制
RGB计色制的基础是配色试验，它的物理意义明确，但使用不 方便。因为，必须知道彩色光的三个色系数R、G、B，才能处出 其亮度（但不能从色度图中反映出亮度，黑、白灰在同一 点）； 分布色系数中存在负值，用求和法近似计算色系数时， 容易出错；自然界某些实色的相对色系数出现负值，它们的坐 标不全在第一象限，作图不方便。为了克服上述缺点，1931年 CIE在RGB计色制的基础上采用三个虚设的颜色作为计算三基色 单位，分别用[X]、[Y]、[Z]表示，从而建立了XYZ计色制，并 绘制了新的色度图－－CIE色度图。
波长（nm) 380--430 430--470 470--500 500--560 560--590 590--620 620--780
颜色 紫 蓝 青 绿 黄 橙 红
7
标准光源：（CIE）
A 光源：色温为2854K。 A光源的光 总带着橙红色。
5.1 颜色匹配与三刺激值
颜色科学描述颜色的方法可分为两大类：•1、显色系统表示法（Color Order system）大量汇集各种实际色样根据色彩外貌按直观颜色视觉的心理感受有系统、有规律的归纳、排列文字、数字标记固定的空间位置对号入座•混色系统表示法（Color Mixing System ）R、G、B 三原色混合匹配自然界各种不同色彩一、颜色匹配实验（色光混合实验）•把两种颜色调节到视觉上相同或相等的过程。
二、三刺激值与色品图• 1、三刺激值：匹配某一特定颜色所需的三原色的数量，记作R、G、B 。
Ø CIE色度学基本出发点：选定三原色，找到各色的三刺激值。
• 2、光谱三刺激值：匹配等能光谱色的三原色数量，用 表示，又称颜色匹配函数，是色度计算的基础。
b g r 、、380nm~780nm•3、颜色方程注意：不是所有的颜色都能用R、G、B混合匹配。
匹配光谱色或接近光谱色时，就不能获得满意的结果。
()()()()())()()B b G g R rC ++≡++≡λB B G G R R C 若将少量的三原色之一加到光谱色一侧，用其余的两原色光去匹配，会达到很好的效果。
()()()()()()B b G g R )C (G g R B b )C (-+≡+≡+r r λλ 所以三刺激值中可能会有负值存在。
•4、色品坐标和色品图（1）色品坐标——三原色各自在R+G+B总量中的相对比例。
用r、g、b表示，即r=R/(R+G+B)g=G/(R+G+B)b=B/(R+G+B)=1-r-g由于r+g+b=1，所以只用r、g即可表示一个颜色。
(G)标r，g表示的平面图。
麦克斯韦颜色三角形，为国际标准色品图。
色品坐标r，g分别为横、纵坐标。
三个顶点分别代表R、G、B三原色（一个单位）凡是三角形内部各点所表示的颜色，均可由R、G、B匹配；落于其外的颜色就不能由该三原色直接匹配得出。
麦克斯韦颜色三角形及色品坐标小 结Ø颜色匹配Ø三刺激值Ø颜色方程Ø色品坐标Ø色品图CIE表色系统。
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三基色亮度比值计算方法
当红、绿、蓝三色光的色坐标分别为(R R y x ,)，(G G y x ,)，(B B y x ,)，亮度分别为B G R L L L ,,，因此可以由式1求出三刺激值：
⎪⎪⎩⎪
⎪⎨
⎧
--====L y y x L y z Z L Y L y
x X 1
（1）
又因为混合色的三刺激值可以写为
B G R B
G R B G R Z Z Z Z Y Y Y Y X X X X ++=++=++=
（2）
将式(1)代入式(2)，可得：
B
B
B
B G G G G R R R R B G R B B
B G G G R R R L y y x L y y x L y y x Z L L L Y L y x L y x L y x X --+--+--=
++=++=
111
（3）
色品坐标为：
Z Y X Z
z Z
Y X Y
y Z
Y X X x ++=
++=
++=
（4）
又由于1=++z y x ，因此将式(3)代入式(4)可得到所需目标屏的色坐标(x,y):
B B
G G R R B G R B B G G R R B B
B G G G R R
R L y L y L y L L L y L y L y L y L y x L y x L y x x 111111++++=
++++=
(5)
将式(5)变换得到式(6):
B
R G R G G B R G R G B B G G R G G B
R G R g B B G B G R R L y y x x x x y y y y y y y x x x x y y y y y y x x y y y y y L L y y x x x x y y y y y x x x x y y y L )])(())()[(()]
)(())()[(()])(())[(()]
)(())([()]
)(())([(--+-----+---+--+--=
--+----+--= (6)
计算实例：如果我们需要得到目标屏的色坐标(x=0.33,y=0.33)，相当于色温
6500K ，将表1的RGB 三色的色坐标代入到式(6)，可得到：
B
G B R L L L L 901.3923.1==
若白光的发光亮度为100%
e Chromaticity coordinate 0.33
0.33 0.3127 0.329
Field Correlated color
temperature
6605K
6500K
如图1所示，马蹄形最大的范围是人眼可以分辨的色彩范围，然后是黑色三角形是29RGB 色彩空间包含的范围，红色三角形是SRGB 色彩范围。
由图可以看
出，该29RGB-LED 比sRGB 有更大的色域，因此在此三角形区域的颜色可以由此三色的LED 来混合而完，且颜色比sRGB 更丰富。
图1 在CIE1931xy 坐标上的分布情形
表2所示为按所计算的占空比放到TP 中仿真，仿真结果显示，色坐标偏绿，
Color coordinate
14.7% 1.76
3.24 530nm(Green) (x,y)=(0.130,0.690)
625nm(Red)
(x,y)=(0.693,0.306)
455nm(Blue)
(x,y)=(0.155,0.024)
sRGB
目标色坐标。