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
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,可以把可见光全频域分成红、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。
(www.chuimin.cn)
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。
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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
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
光子的动量与其圆频率ω呈线性关系。继而利用光的波粒二象性中的电磁波函数导出式:E=e·eiθ。按照现代光学波粒二象性理论[11],同一时刻在同一地点出现的同一个频率的光子数的概率振幅,等效于同一频率的复振幅。这里另辟蹊径,用的数学模型仅仅抓住了光色的矢量特征,在复频谱上模拟了光与色的映射关系。......
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
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。......
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
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
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