CIE Yxy色空间的不均匀性
时间:2024-02-21
1942年,美国柯达研究所的研究人员麦克亚当(D.L.Macadam)发表的一篇关于人的视觉宽容量的论文,迄今为止,仍是在色彩差别定量计算与测量方面的基本著作。
在研究的过程中,麦克亚当在CIE xy色度图上不同位置选择了25个颜色色度点作为标准色光,其色度坐标x、y。又对每个色度点画出5~9条不同的方向直线,取相对两侧的色光来匹配标准色光的颜色,由同一位观察者调节所配色光的比例,确定其颜色辨别的宽容量。通过反复做50次配色实验,计算各次所得色度坐标的标准差,即:
‘
从图中可以看出:
↓围绕指定标准色度点向各个方向的辐射线为各标准差的距离,发现在不同方向上,此距离是不相等。围绕标准色度点,在不同方向上取距离为一个标准差的点的轨迹近似一个橢圆。
↓在色度图不同位置上的25个颜色点的椭圆形状大小不一样,其长轴方向也不相同。
V这表明在xy色度图中,在不同位置不同方向上顔色的宽容量是不相同的。换句话说,CIE xy色度图上的相同的几何距离,在不同的颜色区域里和不同颜色变化的方向上,所对应的视觉颜色差别量大小是不同的。
麦克亚当的实验结果表明:在xv色度图各种颜色区域的宽容量不一样,蓝色区最小,绿色区最大。
所以CIE xy色度图不能正确反映颜色差别的视觉效果。如果用xy色度图上两个颜色色度点之间的距离作为色彩感觉差别量的度量,就会给人们造成错误的印象,影响到颜色的匹配和色彩复制的准确性,给色彩设计与复制技术增加困难。因此CIE1931xy色度图不是一个最理想的色度图。
同样,从图也可以看,在明度轴上也是不均匀的,说明整个Yxy颜色空间的不均匀性。
因此,寻求一种新的颜色空间,使得该空间的距离大小与视觉上色彩感觉差别成正比,这是许多从事色彩研究的科学家所探求的问题,也是色彩设计与复制行业所迫切需要解决的一个问题。
如图是明度值V=5的孟塞尔新标系统的色度图,可以看出:V在色度图的相同面积内,蓝色区有较多的颜色(不同色相和彩度),而绿色区内却少得多。就是说,在色度图蓝色部分的同样空间内,视觉能分辩出较多数量的蓝色;而在绿色部分同样的空间内,人眼只能分辨出较少数量的绿色。视觉对蓝色怡可辨别的最小距离与对绿色怡可辨别的最小距离之比竟达20:1。
从图中还可以看到,尽管孟塞尔色相和彩度是按视觉等间距来分级的,而在xy色度图中却变成不等间距了,即在xy色度图中相等的空间距离在视觉效果上不是等差的。