在两级积分变换里,设定一个时间T,于是原本在时域t里光的动态频率v映射在复频谱上变成了复频域静态θ的相位。式Z=reiθ就是光色变换复频谱数学模型的表达式。拉普拉斯变换只是复数平面,Z变换则将复数平面进一步变换为周期循环的相平面。......
2023-11-18
不同的色光或色料混合在一起,会产生新的颜色。人们一般把这种混合分为加法混合(additive mixing)和减法混合(subtractive mixing)。色光混合属于加法混合;色料混合则属于减法混合。这两种混合表面看起来有很大不同,其实质既有不同的一面,也有相同的一面。
几种色光混合在一起,在复频谱上是这些色光中白色与白色在能量层级上标量相加,白色越多,整体颜色则越加越亮;色矢量与色矢量相加,产生中间色。色光加法混合就是相加,计算比较简单。色料则不同,每种色料对入射光有选择性吸收的性能。把这些色料混合在一起,每种色料都力图从其他色料出射光中吸收掉它该吸收的部分色光。混合的色料越多,吸收的也越多,亮度也越低。但是所有的色料吸收后剩余的色光进入人的视觉系统,仍然是按照色光加色混合的规律显示颜色。因此,从颜色视觉来说,加色混合的规律是基本规律,而色矢量则是揭示加色规律的关键因子。
在《颜色测量技术》15页有这样一段话:“大量证据表明,由锥体细胞输出的信号,与被吸收的光量不成正比例,而更近似于其平方根。”我们知道,光的概率振幅的平方正比光的能量。反过来说,光的相对能量的平方根则正比于光的振幅。复频谱分光光度计测量颜色,输入分光光度计的是某个频率的光在能量层级上的相对值。而在复频谱色度图上记录的却是该频率对应相位输入值的平方根,即这个相位的色矢量r(θi)。这里θi是相位,对应的是光的频率。是不是可以说,光在进入人眼以前仍然是光,而从视网膜锥体细胞输出的则是将光的能量转变为色矢量信号了。
复频谱色度计算原理并不复杂,就是将所有不同相位的色矢量一一相加,集成为四个分色矢量:X+、X-、Y+、Y-。复频谱所有颜色特征数值色相H、色彩强度C、亮度L、饱和度S及白度W都是由这四个分色矢量解析推导出来的。这就是复频谱能在二维复平面上推导出颜色一切性能的原因了。
复频谱理论的核心观点是光的复振幅在时域具有动态相矢量的本征特性,映射在复频谱上则变成静态色矢量了。由此可以说由光产生的颜色的一切变化,如颜色合成、颜色分解、颜色平衡,都可以用色矢量进行计算。
1931CIE-RGB系统标准色度观察者是利用红(R)、绿(G)和蓝(B)三个基本色准单色光,通过实验在人眼视觉中匹配任意一个光谱色所用光量的相对比值称三刺激值。
用CIE的RGB三个基本色,在匹配光谱色时,真正起作用的不是基本色给出的光量的大小,而是每个基本色映射在复频谱中隐藏在光量中人眼看不见的色矢量的大小。下面把CIE所用的RGB三个基本色按照它们各自波长所对应的频率投影到复频谱坐标平面上,每一个基本色所处的相位即它的色相H,如表6-1所示。(www.chuimin.cn)
表6-1 三基色RGB在复频谱色度图上的色相
在两个色矢量之间的夹角固定的情况下,合成中间色色相的位置按照正弦定理取决于两个色矢量模的大小比例。中间色靠近哪个基本色,该基本色模的量就大,另一个就小。这与格拉斯曼中间色规律是一致的。按照矢量合成原理,若想合成出可见光的全部光谱色,则在复频谱上至少应该有三个基本色,且其中任意一个色矢量不能由另外两个色矢量合成出来。三基色RGB的复频谱色相图如图6-1所示。
图6-1 三基色RGB复频谱色相图
三个基本色RGB两两之间的三个夹角分别是:φrg=113.151°,φgb=130.259°,φbr=116.59°。理想情况下,三个夹角应该均等,都为120°,实际上却做不到,不过由于差别不是很大,也不至于给色矢量合成结果带来很大影响。
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2023-11-18
由此可以设想,可见光的频率从红端的384MMHz开始,在复频谱上按逆时针方向逐渐增加到紫端的768MMHz时,那些中间频率的相位从初始0相位逐渐增加到2π。在复频谱极坐标上,0、2π、4π等都是0相位,在可见光所有频率的相位仅仅分布在一个2π条件下,频率因子n就不能是正整数。可见光频率、波长与相位对应关系见书后附表。频率v与相位θ不仅成正比关系,而且呈环状均匀分布。......
2023-11-18
色光相加有白平衡,色料相加有灰平衡。按理灰平衡的色矢量计算应该用三个减色矢量,考虑到这些减色矢量与油墨的特征数值中显示的色矢量大小相同,方向相反,为了方便,就借用这些显色矢量的色相H及色彩强度C来计算其灰平衡。应用正弦定理:图9-22青、品红、黄三色矢量灰平衡计算结果表明,当青墨的色彩强度Cc=6.4时,欲达到灰平衡,品红墨和黄墨的色彩强度分别为Cm=2.6149,Cy=5.1267。......
2023-11-18
当色矢量r1与r2合成rp时产生h1和h2两个平衡矢量如图8-1所示。可以看到平衡色矢量模的大小既与r1与r2模的大小有关,也与φ及α与β大小有关。假若r2=r1,n=1,α=,这时也就是说只有在r2=r1与α=β=的条件下,才有最大的平衡效率ηba。(8-3)式表明若r1与r2为一对互补色矢量,并且φ=180°时,ηba=1,两色矢量完全平衡,转化为中性色。......
2023-11-18
图5-4是用玫瑰红、大红、中黄、绿、天蓝、深蓝6种油墨调配出来的复频谱色相图,在二维平面上把全色相域分成36份,每相邻两个色块,其色相差大约在10°。图5-4六种颜色油墨调配的复频谱色相图我们说可见光的频率范围在384MMHz到768MMHz之间,这并不是说频率低于384MMHz和频率高于768MMHz的光被眼睛拒之门外。这正是复频谱分析中Z变换与拉普拉斯变换的区别所在。但它们映射在复频谱上的相位转过360°一周后,两端却又重合了。......
2023-11-18
复频谱色度计算不需要把可见光分成红、绿、蓝三个原色,它只需要一台分光光度计把每一个频率相对功率分布或反(透)射率以矢端函数曲线的形式记录下来。可见光全频域由无限多个微色矢量端点连续绘出矢端函数曲线,形成一个色矢量系统,有了矢端函数曲线就可以计算出复频谱颜色特征数值。一般说矢端函数曲线在复频谱上包围的面积越大,它被平衡的色矢量强度也越大,白色越多,亮度也越高。......
2023-11-18
同色异谱这一命题表明色与谱二者之间确实存在着微妙的关系。“同色”指两个物体的颜色完全相同;“异谱”则是两个相同颜色的辐亮度光谱结构却不同。但是电视上的绿色是由荧光屏上红、绿、蓝三基色加和产生的,这里三基色的光谱结构与树叶中叶绿素分子的光谱结构肯定不同,也就是说这二者是同色却是异谱。人们只需做到是同色,不必刻意追求同谱。解释同色异谱的奥秘就在于复频谱里的色矢量。......
2023-11-18
十七世纪英国天才科学家牛顿总结亲历的实验,为近代颜色科学做出了开创性的贡献。图3-1牛顿颜色环十九世纪初,英国年轻科学家杨以杨氏光干涉实验力挺光的波动说,反对牛顿的微粒说。说到颜色科学家,不能不提到格拉斯曼,他在1854年提出颜色变化的三条定律。在色彩学上称“同色异谱”。科学技术要求对颜色变化的规律给出定量的描述。......
2023-11-18
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