颜色匹配

1.颜色匹配实验

1.1 转盘实验

Fig 1表示了能实现颜色匹配的转盘实验装置。红(R)、绿(G)、蓝(B)、黑四块带有径向开口的圆片，交叉叠放，把整个圆分成红、绿、蓝、黑四个扇形。扇形面积间的比例可随意进行调整。叠成圆的中心，放置一拟匹配颜色（C）的圆片。改变红、绿、蓝三色扇形面积的比例，即可改变混合色的色调和饱和度。而通过调节黑色扇形的大小，可以改变混合色的明度值。

 

                                                                      

                                                                                    Fig1 转盘实验装置

实验时，使整个叠合圆盘绕中心轴旋转，人们便可在圆盘外圈上看到红、绿、蓝三种颜色的混合色。调节红、绿、蓝三个扇形面积的比例和黑色扇形的大小，使外圈颜色与中心待匹配颜色完全一致，就完成了颜色匹配。

1.2 色光匹配实验

色光混合颜色匹配实验装置如Fig2所示。红（R）、绿（G）、蓝（B）三种平行色光照射在黑档屏的一边，并且映在白屏幕上的光斑重合在一起（上方）。被匹配色光（C）照在黑档屏的另一边（下方）。人眼通过黑屏上的小孔可同时看到黑档屏的两边。实验时，调节红、绿、蓝色光的强度，直到黑档屏两边的视场呈现相同颜色，即：视场中的分界线消失，两部分合成同一视场时，就完成了颜色匹配。

 

                                                                            

                                                                                              Fig2 色光匹配实验

色光匹配实验和转盘实验不同，它是色光在外界发生混合后才到达人的视觉器官即人眼的，而转盘匹配实验是先进入后混合的。这也说明不同的刺激方法，都可以对人的视觉产生颜色混合的效果。

2.颜色匹配恒常律

颜色匹配：两种颜色给人的视觉感知完全一致，则认为两颜色匹配。

颜色匹配恒常律：尽管处在不同条件下，两个颜色仍始终能够匹配，即不管颜色周围环境如何变化，或者人眼已经对其他色光适应后再来观察，视场中两种颜色始终保持匹配。比如视场中两部分光色达到匹配后，改变背景光的明暗程度，发现视场中颜色会起变化。例如，在暗背景光照明下感知的视场颜色为较饱和的橘红色，而在亮背景光时视场颜色成为暗棕色，但是视场两部分仍然是匹配的。

3.颜色匹配方程

若以[C]代表待匹配的颜色的单位，[R]、[G]、[B]代表红绿蓝三原色(color primary)的单位，R、G、B、C分别代表红绿蓝和被匹配色的数量。颜色匹配方程如下：

                                                                   

其中，等号代表视觉上相等，即颜色相互匹配。R、G、B为数量，可以为负值，称为三刺激值。

三原色可以任意选定，但是三原色中任何一种颜色不能由其余两种颜色相加混合得到。选定了三原色后，则一种颜色与一组三刺激值相对应，颜色感觉可以通过三刺激值来定量表示。任意两种颜色只要三刺激值相同，颜色感知就相同。

4.三刺激值的单位[R]、[G]、[B]

[R]、[G]、[B]是色度学单位，确定方法如下：

选一特定白光W作为标准，在颜色匹配实验时，用选定的三原色相加混合得到该白光，达到匹配时三原色的光通量分别为红色lR lm(流明)，绿色lG lm，蓝色lB lm，则将此比值lR：lG：lB定义为三刺激值的相对亮度单位，即色度学单位。

5.光谱三刺激值

色光匹配实验中待测色光为光谱光(单色光)，且要求所有单色光的辐射能量都相同(这样的光谱功率分布称为等能光谱)。此时得到的三刺激值称为光谱三刺激值，用表示。不同单色光的光谱三刺激值形成光谱三刺激值曲线。

 

                                                        

                                                                            Fig3光谱三刺激值曲线

 

6.如何获得三刺激值

不可能用颜色匹配实验来获得每个色光的三刺激值。任意色光都可以认为是单色光混合而成的。

已知待测光的光谱分布为，光谱三刺激值曲线为，则待测光的三刺激值为