【显示领域】色坐标与色温的关系

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色坐标

色坐标是指在某个颜色空间内,用来唯一标识颜色的一组数值。常用的颜色空间是 CIE1931 颜色空间。

xyz 含义

在CIE 1931色彩空间中,小写的x、y和z代表了色彩的三个坐标值,它们是从XYZ三刺激值通过归一化得到的。XYZ色彩空间是由国际照明委员会(CIE)在1931年定义的,它是一个基于人类视觉对颜色响应的数学模型。

在这个模型中,X、Y和Z是三个假想原色(primary colors)的响应强度,它们不对应于任何真实的物理颜色,而是为了覆盖人眼可见的所有颜色而数学上构造的。

小写的x、y和z坐标是通过以下方式从XYZ值计算得到的:

  • x=X/(X+Y+Z)x = X / (X + Y + Z)
  • y=Y/(X+Y+Z)y = Y/ (X + Y + Z)
  • z=Z/(X+Y+Z)z= Z/ (X + Y + Z)

这些坐标值有以下含义:

  • x坐标:表示色彩在CIE色彩图中的水平位置,与色彩的红绿成分有关;
  • y坐标:表示色彩在CIE色彩图中的垂直位置,与色彩的亮度(或绿色成分)有关。在CIE 1931色彩空间中,Y值也代表了色彩的亮度或明度;
  • z坐标:与色彩的蓝色成分有关,通常不直接给出,因为它可以通过1 - x - y推导出来(由于归一化的性质)。

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在实际应用中,x和y坐标通常足以描述一个色彩的色调和饱和度,因为亮度(Y值)可以独立调整。因此,当我们谈论显示器校准或色彩标准时,通常只提到x和y坐标。例如,D65白点的标准色坐标大约是x=0.3127, y=0.3290,这是许多显示器和图像设备的校准目标。

色温

色温是基于黑体辐射理论的一个概念,用来描述光源发出的光的颜色。色温通常以开尔文(K)为单位,表示光源颜色的“温度”;

色温的范围可以从红色的低色温(暖色调)到蓝色的高色温(冷色调):

  • 低色温(< 3000K):产生较暖的、偏黄/橙色的光。例如,传统的白炽灯通常具有大约2700K的色温,给人一种温暖舒适的感觉;
  • 中等色温(3000K - 4500K):产生中性或白色的光。这个色温区间的光源常用于家庭和办公室,因为它们提供了较为中性的光线,不太冷也不太暖;
  • 高色温(> 4500K):产生较冷的、偏蓝色的光。例如,多数日光灯的色温在这个范围内,而阴天的天空色温可以高达10000K。

色温是通过将光源与特定温度的理想黑体发出的光颜色进行比较来确定的;

色温与CIE 1931色彩空间的关系在于:

  • 色温的可视化: 在CIE 1931 xy色度图中,可以画出一条称为普朗克轨迹(Planckian locus)的曲线,这条曲线表示了理想黑体在不同温度下发出的光的色度坐标。这意味着,任何特定色温的光源都可以在CIE色度图上找到对应的点;
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  • 白点的标定: 显示器和其他图像设备通常需要根据特定的色温来校准它们的白点。例如,D65是一个常用的白点标准,它对应于6500K的色温,其在CIE 1931色度图上有一个确切的坐标位置(大约是x=0.3127, y=0.3290)。设备的白点校准就是要确保设备显示的白色与这个标准的色度坐标相匹配。