【音视频基础】(七):CIE颜色空间三之从CIE XYZ到CIE xyY

本篇隶属于文集:《零基础入门音视频开发》,查看文集全部文章,请点击文字链接。
想看最新文章,可以直接关注微信公众号:金架构

在上篇文章中,我们曾大致了解了一下CIE XYZ颜色空间。知道X、Y、Z是R、G、B的线性变换的结果,并知道Y不仅仅包含绿色,并且由于人眼感受绿色,要比红色和蓝色要亮,因此定义Y为亮度。

发完文章后我仔细看了一下,发现有几个会引起误区的地方。

1. X、Y、Z和R、G、B的关系

如果你看完上篇文章,认为X就是R(红)、Y就是G(绿)、Z就是B(红),那是因为,我没有把RGB转换成XYZ的公式进行拆分。有些读者在学校的时候,并没学过线性代数,这也包括我,不过我曾经自学过一段线性代数,所以为了能更清晰的分析CIE XYZ颜色空间,我们还是对下面这个公式分析一下。

其实这是一个简单的矩阵相乘,只要将等式右侧,第一个矩阵的每行,乘以第二个矩阵的列即可

原公式:


RGB转换为XYZ的公式

变换后:


这样就可以看到,X、Y、Z其实分别是R、G、B三者的组合,只不过X值将近一半是由R组成,而Y值则多半由G组成,即百分之八十都是绿色,而Z百分之九十九都是蓝色。所以上篇文章分析的把Y定位亮度,并不是Y值就是绿色,而是它包含的绿色信息最多。

现在应该对XYZ颜色空间比较清楚了吧,不过说到这,还有一个重点没有介绍,就是XYZ颜色空间在坐标系上的表现。因为制定这个颜色空间,一是为了统一颜色表示,二是它方便进行数学计算。

CIE XYZ颜色空间

这张图表示了从400nm(紫色)到700nm(红色)之间的XYZ三基色刺激值,这是一个曲面向原点连线,形成的锥体,而且所有的XYZ刺激值,都落在这个正XYZ象限的椎体内。

这里坐标轴原点,相当于没有光照的黑色,而曲线边界代表纯光谱色的三基色刺激值,所以这个边界也称为光谱轨迹。光谱轨迹上的波长是单一的,所以在光谱轨迹上的颜色,代表了该颜色能达到的最大饱和度。

2. XYZ的配色方程

在XYZ中,任何一种颜色,都可以用下面这个公式表示:

C=XX+YY+ZZ

在这里,C代表颜色,加粗的X、Y、Z为三个基色单位,而XYZ均为正的基色系数。当X=Y=Z时,合成白光。

说这个是因为,我们需要知道,合成的颜色的色调和饱和度,是由X、Y、Z的比值确定,这对理解接下来的xyY颜色空间很有帮助。

3. 从XYZ到xyY颜色空间

从上面我们可以看到,XYZ的使用也并不简单,而且在坐标系上,它是一个锥体,也不直观。它虽然把Y定位亮度,但是在上图中并不好展现。所以后来CIE基于XYZ,又做了一层转换。

3.1 xyY的xy是怎么来的

直接点来说,它们的关系就是下面这个公式:


XYZ转换为xyY

这里的小写xyz称为三基色相对系数

这个公式要怎么理解呢?上面说了,在XYZ颜色空间里,当XYZ的比值不变时,合成颜色的色调和饱和度不变,也就是色度(色度是色调和饱和度的统称)不变。所以我们可以基于这个,将亮度和色度从概念上分开。既然亮度在坐标系上不太好展现,那我们就不展现。而且在管理颜色的时候,我们最关心的还是色度。

所以我们可以将X、Y、Z分别比上(X+Y+Z),只考虑它们的相对比例。这样色度将能更直观的描述,而且我们可以规定

x+y+z=1

这就相当于X、Y、Z在总值的占比之和,恒等于1。在坐标系上的表现就是,相当于把XYZ颜色椎体,投影到X+Y+Z=1的平面。

XYZ颜色空间上的X+Y+Z=1平面

更进一步,因为x+y+z=1,所以z可以由x和y导出来,所以我们可以不考虑z,只用x和y就能描述色度。这就相当于把X+Y+Z平面,再投影到XY平面,即Z=0平面,最终这个平面,就是CIE xyY色度图。注意是色度图,它描述了色调和饱和度。

CIE xyY色度图
3.2 xyY颜色空间

就像上面说的,xy分别是XY对XYZ三者之和的比值,x可以理解为红色分量,y为绿色分量,而Y与XYZ中的Y一样。这样知道了Y值,既能从XYZ导出xyY,也能从xyY导出XYZ。注意这里虽然说x为红色分量,y为绿色分量,Y为亮度,但是要知道它们是怎么来的,不然很容易陷入误区。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 203,098评论 5 476
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 85,213评论 2 380
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 149,960评论 0 336
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,519评论 1 273
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,512评论 5 364
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,533评论 1 281
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 37,914评论 3 395
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,574评论 0 256
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,804评论 1 296
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,563评论 2 319
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,644评论 1 329
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,350评论 4 318
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,933评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,908评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,146评论 1 259
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 42,847评论 2 349
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,361评论 2 342

推荐阅读更多精彩内容