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设定基本色-光色矢量变换解析

【摘要】:复频谱色度不设固定基本色。按照矢量合成原理,只要在复频谱上设定三个以上基本色,每个基本色都隐含着一个色矢量,应用它们两两合成,就可以合成任意一个色矢量,显示出它的色相。由基本色合成的中间色,恰恰是不自觉地利用了色矢量的作用。此例说明,在复频谱上不仅需要考虑基本色的数量,还要考虑这几个基本色的相位在复频谱上是如何分布的。欲使夹角变小,在复频谱全频域里就得增加基本色的数量。

杨-赫三原色假说提出近200年了,此后在三色说基础上颜色科学已取得巨大进展,促使彩色印刷、彩色摄影、彩色电视及彩色显示等方面的技术不断进步,可以说今天人类已从过去的黑白信息时代迈进了彩色信息时代。应该说三原色说对当今颜色科学技术的贡献是巨大的。

复频谱色度不设固定基本色。按照矢量合成原理,只要在复频谱上设定三个以上基本色,每个基本色都隐含着一个色矢量,应用它们两两合成,就可以合成任意一个色矢量,显示出它的色相。在杨-赫三原色假说里,虽然没有色矢量的概念,实际上在每一个基本色里都隐含着一个色矢量。由基本色合成的中间色,恰恰是不自觉地利用了色矢量的作用。在复频谱上,可以把可见光频域分成红、绿、蓝三个色域,每个色域约120°,有三个色矢量。也可以分成红、绿、青、蓝四个色域,每个色域占90°,它就有四个色矢量。复频谱上X+、X-、Y+、Y-四个坐标也可以认为是四个色矢量。当然也可以分成红、黄、绿、青、蓝、紫六个色域,每个色域约60°,甚至还可以分出更多个色域,有多少个色域,就有多少个色矢量。按照中间色原理,想要用少数基本色矢量合成出全频域的色相,从合成效率来看,至少需要三个基本色矢量才行。大家熟悉的红、绿、蓝三基色,两个色矢量之间夹角平均120°,如果只用两个基本色矢量,按照合成效率的要求,两个色矢量夹角必须小于180°,那么将会使两色矢量的外角,也就是全相域的大部分色相无法合成出来。

二十世纪二十年代,莱特做色光匹配实验,他选用三基色光的波长是红光650nm、绿光530nm、蓝光460nm,莱特三基色复频谱色矢量图如图8-2所示。

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图8-2 莱特三基色复频谱色矢量图

现在把这三基色以色矢量形式投影到复频谱上,则有红色矢量72.4°,绿色矢量170.3°,蓝色矢量251°,等量的红光和绿光合成出波长为582.5nm的黄光,色相为122.5°;等量的绿光和蓝光合成出波长为497.0nm的青光,色相为208.9°。可是它却无法用等量的红光和蓝光在图的右边合成出紫光。原因在于,图上红光色相为72.4°,蓝光色相为251°,两个色矢量夹角φ=181.4°,稍大于180°,这两个色矢量几乎是一对互补关系,它俩相加,合成效率近似于零,不可能产生明显的中间色。此例说明,在复频谱上不仅需要考虑基本色的数量,还要考虑这几个基本色的相位在复频谱上是如何分布的。

(8-6)式告诉我们,若两个色矢量的模r1=r2,在夹角φ=0°的条件下,合成效率ηc=1,(8-8)式决定了其合成色矢量的模。只有在φ=0°这种情况下,两色矢量相加才等于其数值相加。这也告诉我们,提高合成效率的最好途径是尽量缩小两色矢量的夹角。欲使夹角变小,在复频谱全频域里就得增加基本色的数量。合成效率提高了,中间色的饱和度也随之提高,色域扩大了,这正是人们期望的。不过,设置多少个基本色还要受到工艺、设备、经济等许多条件所限,要全面考量。