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光矢量变换与复频谱色度理论解析

【摘要】:不同色光相加不是在能量层级上相加,在复频谱上是它们的色矢量相加。人眼虽然看不见色矢量,我们可以把一个准单色光的能量、微弧度及色矢量映射在复频谱图上。虽然微弧度Δθ很窄,可是它里面众多的色矢量分别处在以r为中心均等对称的相位上,这些色矢量在自发地合成中心色矢量r时,在色矢量r的垂直方向又合成出两个大小相等但是方向相反的分色矢量。很显然,这些分色矢量会自发地互相平衡。

不同色光相加不是在能量层级上相加,在复频谱上是它们的色矢量相加。人眼虽然看不见色矢量,我们可以把一个准单色光的能量、微弧度及色矢量映射在复频谱图上。前面已经讲过,光的能量映射在复频谱图上是以矢端函数曲线包围的面积表示的。

考虑到一个准单色光的频域很窄,光量也很小,映射在复频谱上的微弧度也很小。为了既便于计算,又不致产生较大的误差,把它在复频谱上矢端函数曲线包围的面积看作一个等边锐角三角形,其三基色RGB准单色光锐角三角形如图6-2所示。这个锐角三角形的面积ΔA代表光的相对辐亮度Le,底边代表微弧度Δθ,r代表色矢量,根据4-2公式,这三者的关系为:

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图6-2 三基色RGB准单色光锐角三角形

在这里需要说明,一个准单色光之所以能被人眼看见,不仅因为它有一定的能量,更是因为在这个准单色光里含有一定量的白色。为什么在准单色光里含有白色?这些白色是如何产生的?虽然微弧度Δθ很窄,可是它里面众多的色矢量分别处在以r为中心均等对称的相位上,这些色矢量在自发地合成中心色矢量r时,在色矢量r的垂直方向又合成出两个大小相等但是方向相反的分色矢量。很显然,这些分色矢量会自发地互相平衡。平衡后矢量性质消失了,却以平方后的白色的方式被人感知。试想,若准单色光的频域Δv越来越窄,它的微弧度Δθ也会越来越窄,那么在与中心色矢量r垂直方向产生的平衡色矢量也就越来越少,平衡白色也就越来越少。当频域宽度Δv趋于零时,微弧度Δθ也随之趋于零,白色当然也趋于零。没有白色含量的单色光,仅有一个色矢量r,这样的单色光人眼是否还能看得见,通过以下设想可以得到答案。

拿一个准单色光,在维持它的辐亮度Le不变的条件下,逐渐调窄它的频宽Δv,并记下这时的视觉亮度LV,显然随着Δv变窄,它里面的白色含量也就随之减少,视亮度LV也会随之降低。当Δv窄到一定程度时,虽然能量没有变化,LV却随之低到连眼睛也看不见了。