把两个颜色调整到视觉相同的方法叫颜色匹配，颜色匹配实验是利用色光加色来实现的。图5-24中左方是一块白色屏幕，上方为红R、绿G、蓝B三原色光，下方为待配色光C，三原色光照射白屏幕的上半部，待配色光照射白屏幕的下半部，白屏幕上下两部分用一黑挡屏隔开，由白屏幕反射出来的光通过小孔抵达右方观察者的眼内。人眼看到的视场如图右下方所示，视场范围在2°左右，被分成两部分。图右上方还有一束光，照射在小孔周围的背景白版上，使视场周围有一圈色光做为背景。在此实验装置上可以进行一系列的颜色匹配实验。待配色光可以通过调节上方三原色的强度来混合形成，当视场中的两部分色光相同时，视场中的分界线消失，两部分合为同一视场，此时认为待配色光的光色与三原色光的混合光色达到色匹配。不同的待配色光达到匹配时三原色光亮度不同，可用颜色方程表示： C=R（R）+G（G）+B（B） （5-1） 式中C 表示待配色光；（R）、（G）、（B）代表产生混合色的红、绿、蓝三原色的单位量；R、G、B分别为匹配待配色所需要的红、绿、蓝三原色的数量，称为三刺激值；“o”表示视觉上相等，即颜色匹配。
图5-24 颜色匹配实验
（二）、三原色的单位量
国际照明委员会（CIE）规定红、绿、蓝三原色的波长分别为700nm、546.1nm、435.8nm，在颜色匹配实验中，当这三原色光的相对亮度比例为1.0000：4.5907：0.0601时就能匹配出等能白光，所以CIE选取这一比例作为红、绿、蓝三原色的单位量，即（R）：（G）：（B）=1：1：1。尽管这时三原色的亮度值并不等，但CIE却把每一原色的亮度值作为一个单位看待，所以色光加色法中红、绿、蓝三原色光等比例混合结果为白光，即（R）+（G）+（B）=（W）。
（三）、 CIE-RGB光谱三刺激值
CIE-RGB光谱三刺激值是317位正常视觉者，用CIE规定的红、绿、蓝三原色光，对等能光谱色从380nm到780nm 所进行的专门性颜色混合匹配实验得到的。实验时，匹配光谱每一波长为 的等能光谱色所对应的红、绿、蓝三原色数量，称为光谱三刺激值，记为 ，它是CIE在对等能光谱色进行匹配时用来表示红、绿、蓝三原色的专用符号。因此，匹配波长为l的等能光谱色C（入）的颜色方程为
C（入）≡ (5-2)
式中（R）、（G）、（B）为三原色的单位量，分别为1.0000、4.5907、0.0601；C（入）在数值上表示等能光谱色的相对亮度，如图5-25所示，其中*大值为C（555）。
且有 C（555）=1，即
（5-3）
光谱三刺激值的数据见表5-2，图5-26是按表5-2中的数据画出的曲线。
（纵坐标为相对亮度）
表5-2 国际R.G.B坐标制（CIE1931年标准色度观察者）
l
（毫微米）
光谱三刺激值
色度坐标
r（l）
g（l）
b（l）
380
0.00003
-0.00001
0.00117
0.0272
-0.0115
0.9843
385
0.00005
-0.00002
0.00189
0.0268
-0.0114
0.9846
390
0.00010
-0.00004
0.00359
0.0263
0.9851
395
0.00017
-0.00007
0.00647
0.0256
-0.0113
0.9857
400
0.00030
-0.00014
0.01214
0.0247
-0.0112
0.9865
405
0.00047
-0.00022
0.01969
0.0237
-0.0111
0.9874
410
0.00084
-0.00041
0.03707
0.0225
-0.0109
0.9884
415
0.00139
-0.00070
0.06637
0.0207
-0.0104
0.9897
420
0.00211
-0.00110
0.11541
0.0181
-0.0094
0.9913
425
0.00266
-0.00143
0.18575
0.0142
-0.0076
0.9934
430
0.00218
-0.00119
0.24769
0.0088
-0.0048
0.9960
435
0.00036
-0.00021
0.29012
0.0012
-0.0007
0.9995
440
-0.00261
0.00149
0.31228
-0.0084
0.0048
1.0036
445
-0.00673
0.00379
0.31860
-0.0213
0.0120
1.0093
450
-0.01213
0.00678
0.31670
-0.0390
0.0218
1.0172
455
-0.01874
0.01046
0.31166
-0.0618
0.0345
1.0273
460
-0.02608
0.01485
0.29821
-0.0909
0.0517
1.0392
465
-0.03324
0.01977
0.27295
-0.1281
0.0762
1.0519
470
-0.03933
0.02538
0.22991
-0.1821
0.1175
1.0646
475
-0.04471
0.03183
0.18592
-0.2584
0.1840
1.0744
480
-0.04939
0.03914
0.14494
-0.3667
0.2906
1.0761
485
-0.05364
0.04713
0.10968
-0.5200
0.4568
1.0632
490
-0.05814
0.05689
0.08257
-0.7150
0.6996
1.0154
495
-0.06414
0.06948
0.06246
-0.9459
1.0247
0.9212
500
-0.07173
0.08536
0.04776
-1.1685
1.3905
0.7780
505
-0.08120
0.10593
0.03688
-1.3182
1.7195
0.5987
510
-0.08901
0.12860
0.02698
-1.3371
1.9318
0.4053
515
-0.09356
0.15262
0.01842
-1.2076
1.9699
0.2377
520
-0.09264
0.17468
0.01221
-0.9830
1.8534
0.1296
525
-0.08473
0.19113
0.00830
-0.7386
1.6662
0.0724
530
-0.07101
0.20317
0.00549
-0.5159
1.4761
0.0398
535
-0.05136
0.21083
0.00320
-0.3304
1.3105
0.0199
540
-0.03152
0.21466
0.00146
-0.1707
1.1628
0.0079
545
-0.00613
0.21487
0.00023
-0.0293
1.0282
0.0011
550
0.02279
0.21178
-0.00058
0.0974
0.9051
-0.0025
555
0.05514
0.20588
-0.00105
0.2121
0.7919
-0.0040
560
0.09060
0.19702
-0.00130
0.3164
0.6881
-0.0045
565
0.12840
0.18522
-0.00138
0.4112
0.5932
-0.0044
570
0.16768
0.17807
-0.00135
0.4973
0.5067
575
0.20715
0.15429
-0.00123
0.5751
0.4283
-0.0034
580
0.24526
0.13610
-0.00108
0.6449
0.3579
-0.0028
585
0.27989
0.11686
-0.00093
0.7071
0.2952
-0.0023
590
0.30928
0.09754
-0.00079
0.7617
0.2402
-0.0019
595
0.33184
0.07909
-0.00063
0.8087
0.1928
-0.0015
600
0.34429
-0.00049
0.8475
0.1537
-0.0012
605
0.34756
-0.00038
0.8800
0.1209
-0.0009
610
0.33971
0.03557
-0.00030
0.9059
0.0949
-0.0008
615
0.32265
0.02583
0.9265
0.0741
-0.0006
620
0.29708
0.01828
-0.00015
0.9425
0.0580
-0.0005
625
0.26348
0.01253
-0.00011
0.9550
0.0454
-0.0004
630
0.22677
0.00833
-0.00008
0.9649
0.0354
-0.0003
635
0.19233
0.00537
-0.00005
0.9730
-0.0002
640
0.15968
0.00334
-0.00003
0.9797
0.0205
645
0.12905
0.00199
0.9850
0.0152
650
0.10167
0.00116
0.9888
0.0113
-0.0001
655
0.07857
0.00066
0.9918
0.0083
660
0.05932
0.00037
0.00000
0.9940
0.0061
665
0.04366
0.00021
0.9954
0.0047
670
0.03149
0.00011
0.9966
0.0035
675
0.02294
0.00006
0.9975
0.0025
0.0000
680
0.01687
0.9984
0.0016
685
0.01187
0.00001
0.9991
0.0009
690
0.00819
0.9996
0.0004
695
0.00572
0.9999
0.0001
700
0.00410
1.0000
705
0.00291
710
0.00210
715
0.00148
720
0.00105
725
0.00074
730
0.00052
735
740
0.00025
745
750
0.00012
755
0.00008
760
765
0.00004
770
775
780
图5-26 CIE-RGB光谱三刺激值
（四）、 负刺激值 从表5-2中可以看到，在很多情况下光谱三刺激值是负值（负刺激值），这是因为待配色为单色光，其饱和度很高，而三原色光混合后饱和度必然降低，无法和待配色实现匹配。为了实现颜色匹配，在实验中须将上方红、绿、蓝一侧的三原色光之一移到待配色一侧，并与之相加混合，从而使上下色光的饱和度相匹配。例如，将红原色移到待配色一侧，实现了颜色匹配，则颜色方程为 …………………（5-4） 因此，待配色 …………………（5-5） 所以 出现了负值。 （五）、 色度坐标 在颜色匹配实验中，为了表示R、G、B三原色各自在R+G+B总量中的相对比例，我们引入色度坐标r、g、b。 …………………………………（5-6） 从上式可知 r+g+b=1 若待配色为等能光谱色，则上式可写为 ………………………（5-7） 式中 为光谱色度坐标，计算出的数值见表5-2。图5-27是按表5-2中光谱色度坐标的数据画出的rg色度图的轮廓曲线。在偏马蹄形的光谱轨迹中，很大一部分色度坐标r是负值。这一系统规定的等能白光（E光源，色温5500K），位于色度图的中心（0.33，0.33）。在CIE rg色度图中色度坐标反映的是三原色各自在三刺激值总量中的相对比例，一组色度坐标表示了色相相同和饱和度相同而亮度不同的那些颜色的共同特征，因此CIE rg色度图并不反映颜色亮度的变化，色度图的轮廓表达出了颜色的色域范围。1931CIE-RGB系统的 光谱三刺激值是从实验得出来的，本来可以用于颜色测量和标定以及色度学计算，但是实验结果得到的用来标定光谱色的原色出现了负值，正负交替十分不便，不宜理解，因此，1931年CIE推荐了一个新的国际色度学系统——1931CIE-XYZ系统，又称为XYZ国际坐标制。
图5-27 CIE rg色度图
浙公网安备 33010802009080号
