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光矢量变换色矢量复频谱色度理论解析:合成效率的影响因素

【摘要】:现在让合成效率ηc来回答这个问题。虽然合成效率很高,由于r1与r2相差过于悬殊,合成的中间色基本上还是趋同于r2的颜色,意义不大。从实用价值方面考虑,当r1=r2时,合成效率ηc会怎样?(8-6)式告诉我们,在两色矢量的模相同的情况下,提高合成效率的最好途径是使两色矢量r1与r2之间夹角φ变小,φ越小,合成效率越高。

用色矢量合成的方法产生一个新的颜色,人们总是希望这个新的中间色颜色越鲜艳越好。可是(8-3)式告诉我们,两个色矢量之间的夹角φ越大,平衡效率ηba也变大,平衡效率增大,意味着在合成产生新的中间色的同时,另外还产生平衡的白色,从而使颜色的饱和度趋向降低。如何提高合成中间色的饱和度向我们提出一个新的要求。现在让合成效率ηc来回答这个问题。

合成效率ηc由合成后产生的色矢量rp的模与两个色矢量r1与r2模之和的比表示,由图8-1可知:

(8-4)式告诉我们,合成效率ηc既与r1、r2模的大小有关,由于α=φ-β,也与两色矢量之间夹角φ的大小有关。当r2>>r1时,r1·cos α的影响变小,这时

从图7-6可以看到:r2变大,则β变小,ηc则趋于1。虽然合成效率很高,由于r1与r2相差过于悬殊,合成的中间色基本上还是趋同于r2的颜色,意义不大。从实用价值方面考虑,当r1=r2时,合成效率ηc会怎样?这时α=β=,那么

而(8-3)式平衡效率ηba在r1=r2情况下,则显然有

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也就是说,在两个色矢量的模相等的情况下,当两色矢量夹角φ=0°时,ηba=0,则ηc=1,反之,当φ=180°时,ηba=1,ηc=0。在一般条件下,0°<φ<180°,ηc与ηba此消彼长,但是无论怎样变化,二者各个平方之和总是等于1,这就是(8-7)式的结论。(8-6)式告诉我们,在两色矢量的模相同的情况下,提高合成效率的最好途径是使两色矢量r1与r2之间夹角φ变小,φ越小,合成效率越高。

色矢量的特点是它既有模的数值大小的变化,又有方向(相位)的不同,因而两矢量相加的结果就不像纯数值相加那样简单。从几何学来说,它遵循平行四边形原理,从色度学上来说,它遵循中间色定律。我们看到格拉斯曼有关中间色定律是这样说的:“任何两个非补色相混合,便产生中间色,其色相决定于两个颜色的相对数量,其饱和度决定于二者在色相顺序上的远近。”

由于r1·sin α=r2·sin β,r1变小,则α变大,反之,r2变大,则β变小。因而人们把合成中间色定律称“杠杆定律”。

如果说格拉斯曼的中间色定律依靠的是人的视觉对颜色混合规律给出的是一个定性描述的话,那么复频谱色度给出的平衡效率与合成效率则是给中间色定律一个定量描述。你看,它的原话说:“任何两个非补色相混合”,这里并没有给“补色”一个界定。可是在复频谱色度里,任何一个彩色都存在一个色矢量,若两个颜色混合,两个色矢量的夹角φ必须小于180°,这样一对颜色才能称非补色。原话说:“便产生中间色”,在复频谱色度上,两个色矢量相加以后便产生一个新的色矢量,这个新的色矢量就是平行四边形中间的对角线,见图8-1。“其色相决定于两个颜色的相对数量。”这里所说颜色相对数量,实际上是指两个色矢量模的相对比值,也就是r2/r1的比值n。从图8-1可以看到,若r1变大,sin α就变小,中间色的位置就靠近r1;反之若r2变大,sin β就变小,中间色的位置就靠近r2。原话说:“其饱和度决定于二者在色相顺序上的远近。”前面平衡效率讨论中指出,只要两个色矢量r1与r2夹角φ>0°,那么它们合成在产生新的中间色rp的同时,在rp的垂直方向还产生一对大小相等方向相反的色矢量h1与h2,见图8-1,这一对色矢量平衡以后转变成白色,与新产生的彩色rp2混合在一起,从而降低了新颜色的饱和度。而平衡效率就给出了平衡白色量的相对值。两色矢量色相顺序越远,色相夹角φ就越大,平衡效率ηba就越高,饱和度降低的也就越多。

若两个色矢量r1与r2合成后产生一个新的中间色矢量rp,它们三者间的关系应遵照余弦定理:当两个色矢量的夹角为φ时,中间色矢量的模rp

若已知两个色矢量r1和r2及夹角φ的值,就可以利用(8-8)式计算出合成色矢量rp的值。