颜色的三刺激值和计算方法

在色度学中，三刺激值是用来表示颜色的一种数学方法，可以定量地描述颜色的属性。本文主要介绍了颜色的三刺激值和计算方法。

三刺激值

颜色匹配实验中选取三种颜色，由它们相加混合能产生任意颜色，这三种颜色称为三原色，亦称为参照色刺激。三原色可任意选定，但三原色中任何一种颜色不能由其余两种原色相加混合得到。最常用的是红、绿、蓝三原色。

在颜色匹配实验中，与待测色达到色匹配时所需要三原色的数量，称为三刺激值，即颜色匹配方程式的R、G、B值。一种颜色与一组R、G、B数值相对应，颜色感觉可通过三刺激值来定量表示。任意两种颜色只要R、G、B数值相同，颜色感觉就相同。

三刺激值单位（R）、（G）、（B）不用物理量为单位，而是选用色度学单位（也称三T单位）。其确定方法是：选一特定白光（W）作为标准，用颜色匹配实验选定的三原色光（红、绿、蓝）相加混合与此白光（W）相匹配；如达到匹配时测得的三原色光通量值（R）为I_R流明、（G）为l_G流明、（B）为l_B流明，则比值I_R :l_G :l_B定义为色度学单位（即三刺激值的相对亮度单位）。若匹配Fc流明的（C）光需要FR流明的（R），F_G流明的（G）和F_B流明的（B），则颜色方程为

光谱三刺激值

在颜色匹配实验中，待测色光也可是某一种波长的单色光（亦称为光谱色），对应一种波长的单色光可得到一组三刺激值（R、G、B）。对不同波长的单色光做一系列类似的匹配实验，可得到对应于各种波长单色光的三刺激值。如果将各单色光的辐射能量值都保持为相同（对应的光谱分布称为等能光谱），则得到的三刺激值称为光谱三刺激值。光谱三刺激值又称为颜色匹配函数，数值只决定于人眼的视觉特性。匹配过程表示为

任何颜色的光都可看成是不同单色光的混合，故光谱三刺激值可作为颜色色度的基础。

三刺激值的计算

CIE 色度学系统用三刺激值来定量描述颜色，但每种颜色的三刺激值不可能都用匹配实验来测得。

根据格拉斯曼颜色混合的代替律，如果有两个颜色光（R1、G1、B1）和（R2、G2、B2）相加混合后，混合色的三刺激值为

任意色光都由单色光组成。如果单色光的光谱三刺激值预先测得，则能计算出相应的三刺激值。计算方法是将待测光的光谱分布函数，按波长加权光谱三刺激值，得出每一波长的三刺激值，再进行积分，就得出该待测光的三刺激值

积分的波长范围为可见光波段，一般从380nm至760nm。