大家好，今天小编来为大家解答深入解析颜色技术（续）：CIE 1931 XYZ色彩空间原理这个问题，很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！
实验图所以我们选择一个特定强度波长的待测光，将其打在视野的左侧，不断调整光的强度和比例[单位RGB]，以达到与光相同的颜色感觉待测量。最终得到如下关系式： （说明：红色分量表现为负值，这是因为某些光谱颜色投射到一半视场时，无法与另一半视场的三基色匹配）视图中，仅半视场内的光谱颜色无法匹配，只能通过在视场中添加红色基色来实现匹配，也就是说，将此时的红光加载到待测白板上。实验图左侧如果指定添加到右侧的色光量为正值，则左侧对应的色光量为负值）。
图1 表明我们可以用几何方式表达任意波长的可见光：
图2 已归一化：
图3 那么我们有关系r()+g()+b()=1，这个关系将作为图1 中的平面存在，我们将其称为单位平面：
图3
也就是说，任何波长的可见光C在这个平面上都有唯一的投影，我们称之为单位颜色。单位颜色的色度仅由三基色的刺激值占R+G+B总量的相对比例决定。我们将此比率称为色度坐标。试想一下，可见光的波长为380到700，每个波段的光投射点会是什么样子呢？
图4
相应的可见光在单位平面上的投影就会形成光谱轨迹。从xoz平面往y轴方向看，你会看到所有与颜色相关的介绍都直接用色域“马鞍”图或者“舌形”图来表示，如下图5所示。是不是看起来很眼熟，所以我们可能会明白，“马鞍”图的外缘是可见光的光谱轨迹，是单色光，光谱轨迹以内的光是多种光的比例产生的复合光。单色灯。
图5 返回了这个想法。当我们在三维RGB空间中投影得到单色可见光光谱轨迹时，为了数学简单，我们将三维空间简化为二维空间：（波长540~700（图中波长700nm）这些点实际上包括了700-780nm的波长）对应的斜率为45度的直线表示此时蓝色强度值（蓝色色度值）为0。有兴趣的话可以考虑一下）
图6 我们忽略图6中的红线。将其简化为二维空间后，我们得到向r的负半轴倾斜的光谱轨迹。想一想，这是为什么呢？ （因为在图1中，会出现红色刺激值为负数的情况。）在这张斜光谱轨迹图的坐标系中，如果用对应的红、绿、蓝来表达颜色，则为负数将会出现。色彩的表达，混合起来很混乱。因此，学者们决定改变一个坐标系来表示可见光的光谱轨迹：如果我们改变三种颜色来描述可见光，新的三基色可以连接成一个三角形，可见光光谱轨迹包裹为包含在其中（对于xz-yz坐标系），可见光光谱轨迹的表示不再是负数。 (X)(Y)(Z)可以理解为三种新的不可见光的三基色。这三种颜色可以产生我们所有的可见光。
那么如何选择(X)(Y)(Z)呢？我可以任意将我们的可见光光谱轨迹包裹成三角形吗？没问题。你想塑造一个三角形吗？如何塑造这个三角形？这些都是由人类决定的，是为了解决某个问题而设计的。没有绝对的答案，只有针对某种情况的最优解。
我。当我们希望(X)(Y)(Z)也能引入亮度来丰富色彩表现力时；二.当我们希望(X)(Y)(Z)包含尽可能少的不可见光时，形象地说，我们希望可见光光谱轨迹紧紧地“嵌入”在(X)(Y)(Z)中三角形。基于i，(X)(Y)(Z)实际上在方向上分别偏向红色、绿色和蓝色。在描述颜色时，它们与RGB 系统的三基色成正比。由于r()+g()+b()1，因此在表达某种颜色时可以省略色度坐标值。相应地， (X) (Y) (Z) 中也可以省略一个值，因此我们可以用省略的值来表示亮度。
选择哪一个？
选择绿色对应的(Y)。
为什么？
由于人眼对绿光波长最为敏感（详见《浅谈颜色的技术实现（一）》），因此RGB系统的三基色的相对亮度（而非数量）比例为：
lr:lg:lb=1:4.59:0.0601
（这意味着在具有相同强度的RGB系统的三基色中，蓝色感觉很暗，绿色感觉最亮）。因此，这里设置原色Y来表示亮度和颜色中绿色的比例是比较合理的（颜色Y值越大，人眼感觉越亮，也意味着绿色在颜色中所占的比例越高）颜色）。
另外，由于色彩匹配还包括亮度的匹配，因此将三基色的相对亮度代入即可得到亮度方程
lC=lr + 4.59lg+0.0601lb，当lC=0时，带入b=1 - r -g，即对应XZ对应的线（此时Y=0）
约等于g=(-0.94/4.54)r - (0.06/4.54)，因此XZ确定了，下一步就是确定XY和ZY线。
基于ii，从540nm左右到700nm左右的光谱轨迹在RGB色度图上基本上是一条直线。在这条线上混合两种颜色可以获得两种颜色之间的各种光谱颜色。新的XYZ三角形的XY边应该与这条直线重合，因为这条线上的光谱轨迹只涉及（X）基色和（Y）基色的变化，而不涉及（Z）基色的变化，所以XY线已确定。
对于第三条线YZ，CIE选择与波长为503nm的点相切的直线。其方程也很容易求得。
这样我们的(X)(Y)(Z)三角形就确定了！也就是图6中红线部分。我们得到了CIE 1931 XYZ系统！我们看一下它与RGB坐标系的关系：
图7
通过这三条直线，我们就可以确定新三基色在R、G、B色品系中的坐标，进而得到新色品坐标系与旧色品坐标系之间的转换矩阵。
RGB到XYZ的转换矩阵为：
从XYZ 转换为RGB 的矩阵是其逆矩阵：
然后根据变换矩阵，我们可以将图5中的光谱轨迹曲线变换到由新的三基色组成的新坐标的第一象限。转换后的光谱轨迹曲线，投影在X0Y平面上，就是常见的CIE 1931 XYZ系统、“鞍”图、“舌”图。如图8所示：
图8
CIE 1931 XYZ系统光谱三刺激值（绝对值）曲线图，如下图：
图9
图中的x和y是新系统的色品坐标，它们的值为： 而(1/3, 1/3) E仍然对应我们的白点。
请问，光谱轨迹这个点是什么？怎么理解呢？
轨迹上的点对应于某一波的波长和频率点对应的可见光的颜色；将两种不同波长的光按照一定的比例叠加怎么样？光的叠加，即波的叠加，并不是波长或频率的线性叠加。想想傅里叶级数的起源。不同的光叠加产生的光就是我们轨迹内的光。
然后让我们填写光谱轨迹。
当光源直接发出某种待测光时，经过测量，得到该光的相对光谱功率分布，如下：
图10
（显然，这个光源是375到780波段的“不同权重的光叠加”，如果是光谱轨迹上的一点，相对光谱功率分布应该是脉冲函数）
任何波长都可以从CIE 1931 XYZ系统光谱三刺激值（绝对值）曲线图中得到。我们可以积分得到光源的X、Y、Z的刺激值。
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用户评论
这文章终于来了！迫不及待想了解一下这个CIE 1931 XYZ系统的细节。
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我一直想搞清楚颜色是怎样被计算机显示出来的，现在这篇文章正好能解答我的疑惑！
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色彩的应用范围超级广阔，了解它的技术实现真的很重要!
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XYZ系统听起来很专业啊，一定很有意思。
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之前只知道颜色是由RGB构成，这个新的理论让我印象深刻。
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感觉这篇文章能拓宽我对色彩认识的视野。
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我已经开始期待这篇分析的了！
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希望文章可以详细讲解XYZ系统的原理和应用场景，这样我才能更好地理解。
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如果能结合一些图片示例来演示，那就更棒了!
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我一直觉得色彩这个领域很有深度，这篇文章一定能给我带来新的启发
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学习新知识总是一件令人兴奋的事！
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看来要查阅一下相关文献资料啦！
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我对图形设计和图像处理都很感兴趣，这篇文章可能会有所收获。
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色彩在艺术和设计领域有着不可替代的作用，学习相关的技术总是很有必要的
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感谢作者分享这篇文章！
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期待深入了解这个系统背后的科學原理。
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这篇文章一定能帮助我更好地理解颜色是如何被捕捉、存储和呈现的。
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希望文章能够清晰易懂，这样我可以更容易地学习到相关的知识。
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我会将这篇文章分享给我的朋友们，一起探讨色彩的奥妙！
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