波长长于780nm的电磁辐射称红外线；波长短于380nm的电磁辐射叫紫外线。光与色相比，不妨把白光看作载波，物体对白光选择性吸收，使白光的振幅发生变化，看作对白光振幅的调制。流明则由标准单位坎德拉引出。人眼对颜色的辨别主要是依靠锥体细胞，它们主要分布在视网膜中心凹部位。可是随着光照强度的减弱，锥体细胞辨别颜色的能力也随之下降。大量的科学实验表明，必须有足够大数量的光子数同时落在1个锥体细胞上，才能产生颜色视觉。......
2023-11-18
光矢量变换与白平衡理论解析
【摘要】：复频谱理论认为，能量是标量，三个准单色光相加后呈现的白平衡，并不是在能量层级上实现的平衡，而是由三个准单色光隐含的色矢量r相加实现的平衡。三基色色矢量在复频谱图上的相位是固定的，正如图6-1所示。实际上是绿色矢量rg与蓝色矢量rb共同合成一个色矢量rp，这个rp与红色矢量rr大小相等，但方向相反，从而实现了三基色的色矢量白平衡。
复频谱理论认为，能量是标量，三个准单色光相加后呈现的白平衡，并不是在能量层级上实现的平衡，而是由三个准单色光隐含的色矢量r相加实现的平衡。当三个色矢量相加之和等于零时，色矢量的矢量性质消失了，但是矢量平方的能量性质依然存在，这些能量以白色形式表现出来了，这就是所谓的白平衡。
三基色中红准单色光700nm，它的视亮度LV=0.0041，刺激值
=0.0041，那么它的相对辐亮度
=1。从这里便可以进一步计算出红准单色光的色矢量rr。从（6-1）式中知道，欲求色矢量rr，还需要知道它的微弧度Δθr。在复频谱上，若已知某准单色光的波长，则它的Δλ与Δθ可以互为换算。
设c为光速，λ为波长，v为频率，有c=v·λ，在光速一定的条件下，频率与波长成反比关系。由此就可以从已知微弧度Δθ算出对应的微窄波宽Δλ；反之也可以从已知微窄波宽Δλ算出对应的微弧度Δθ。算式如下：
式中 c=299792×1012nm/s；
v0=384MMHz，为复频谱基频；
λ是三基色波长，其中λr=700nm，λg=546.1nm，λb=435.8nm；
计算结果：Δλr=Δθ×99.8912nm，Δλg=Δθ×60.7961nm，Δλb=Δθ×38.7174nm。
假定红准单色光Δλr=2nm，由此，Δθr=0.02，这样700nm红准单色光的色矢量rr=
=10。三基色色矢量在复频谱图上的相位是固定的，正如图6-1所示。现在知道了rr，那么它们三个色矢量平衡时另外两个色矢量rg和rb是可以计算出来的。
以准单色光红光的相对辐亮度L'er=1，按照前面给出的它们三者辐亮度相对比例，绿准单色光的相对辐亮度
=0.0191286；蓝准单色光的相对辐亮度
0.0138704。有了这些数值，就可以进一步计算出三个色矢量=平衡时另外两个色矢量rg和rb的数值了。三基色RGB色矢量合成图如图6-3所示，在rr的反方向作与rr大小相等的色矢量rp，以rp为对角线作出rg与rb的大小与rr构成了三个色矢量平衡的矢量图。实际上是绿色矢量rg与蓝色矢量rb共同合成一个色矢量rp，这个rp与红色矢量rr大小相等，但方向相反，从而实现了三基色的色矢量白平衡。
图6-3 三基色RGB色矢量白平衡
rg与rp间夹角为α，rp与rb间夹角为β，rg与rb间夹角为φgb(www.chuimin.cn)
在图6-3中，rg与rb的夹角φgb=130.59°，rp与rg夹角α=66.849°，rp与rb的夹角β=63.41°。已知rr的色相Hr=41.507°，那么rp的色相为：
根据图形，按照正弦定理，有
，则
同样，因为
，则
三个准单色光的色矢量的模已经算出来了，对应的三个相对辐亮度
及
也有了。现在便可以利用（6-1）式算出对应的微弧度Δθ了。准单色光红的微弧度Δθr=0.02，是预先设定的，绿微弧度Δθg及蓝微弧度Δθb如下所示：
应用（6-2）式便可以将上述Δθ换算成Δλ，经计算三个准单色光微窄波长域Δλr=2.0nm，Δλg=0.017nm，Δλb=0.0074nm，在此条件下，当三个准单色光的相对辐亮度之比例为（R）72.0962∶（G）1.3791∶（B）1.0000时，三个色光相加便达到白平衡。三个色矢量之和为零是白平衡的必要条件，可是在平衡时三者的辐亮度在能量层面上为什么不等，而且红光能量与蓝光能量之比相差那么悬殊呢？这里面的主要原因在于绿准单色光与蓝准单色光取自汞原子光谱上两个亮度很高的线光谱，由于亮度高，能量集中，所以只需取波长域上很窄一点就可以了。而红准单色光是从连续光谱上取出的，由于它的单位波长域上相对能量较低，亮度也较低，色矢量的模也较小，欲获得与绿准单色光及蓝准单色光大小相当的色矢量的模，就得放宽微窄波长域，而波长域放宽了，所含光能量自然也就增加了。总之，三个准单色光相加的白平衡，不是在能量层级上的平衡，而是在其能量中隐含的三个色矢量之间的平衡。而色矢量模的大小不仅取决于其能量（辐亮度Le）大小，还取决于其微弧度Δθ的大小。当色矢量模r的值一定时，提高辐亮度Le的值，就必须相应提高微弧度Δθ的值。这种关系在RGB三基色白平衡的计算中体现出来了。
若已知微弧度Δθ，从以上关系就可以计算出对应的微频宽Vv与微角度V（°）。
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2023-11-18
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2023-11-18
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2023-11-18
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2023-11-18
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2023-11-18
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2023-11-18
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2023-11-18
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