电视RGB计色制与彩色正确重现

§2.4 电视RGB计色制与彩色正确重现

2.4.1 电视RGB计色制

前面介绍了物理RGB计色制和XYZ计色制，利用它们已经可以解决色度学的各种计算。但在彩色电视中，由于显象管三种荧光粉发出的红、绿、蓝三原色*并非是物理RGB计色制中的三基色，所以使用上述两种计色制进行彩色电视的颜色计算时，会感到复杂。为此，提出电视RGB计色制，它的关键是直接利用彩色显象管荧光粉发出的三原色作为三基色单位，从而使彩色电视的颜色计算大为简化。

一、电视三基色的选定

电视RGB计色制的三基色就是显象管三种荧光粉发出的三原色，它们的选取基于下面的考虑：

1、在CIE色度图中，由于自然界所有实色的集合是一舌形面积，任意三基色所组成的三角形是不可能重现所有颜色的。除非选四个以上基色，用多边形去逼近舌形区域，但这会增加技术上的复杂性，是一种理论上可行、而实际上不可行的方案。所以，只能选取三基色，使基组成三角形面积最大。由于舌形区域与三角形大体相近，且红、绿、蓝三谱色位于它的三个顶端，故选取红、绿、蓝三谱色作为三基色时，所围三角形面积最大。

2、在确定显象管三原色坐标时，还必须考虑荧光粉的发光效率，一般来说，颜色饱和度越高，荧光粉发光效率越低。发光效率将会影响图象的亮度和对比度。因此，必须兼顾重视颜色的饱和度和亮度。

3、在实际生活中，鲜艳的红、橙、黄、绿是常见的并引起美感的颜色，而饱和的蓝、绿一带的颜色则不常见。所以D RGB的RG边应尽量靠近光谱轨迹，而BG边可以离光谱轨远一些。

4、700nm的红光，435.8nm的蓝光相对视敏函数值很小，这说明要获得足够亮度的红、蓝谱色光，所需要的能量相当大。

根据2～4三条原因，显象三基色不能选取红、绿、蓝三种谱色，而应在非谱色区，适当选取三点。在图2.4-1中标出了NTSC制和PAL制显三基色以及物理R、G、B三基色的坐标位置，它们的具体坐标值，如表2-5所示。

上述做法，虽然牺牲了一些重现的色域，却换来了较高的彩色亮度。而重现高亮度比重现高饱和度的彩色更为重要，这样做是合算的。另外，所选显象三基色能重现的颜色对彩色而言已经相当丰富的了。为了便于理解这一点，在图2.4-1中，给出彩色胶片，印刷品、绘画、染料等能够重现的色域，用W 区表示。它还不及显象三基色三角形的面积大，而且显象三基色还能重现更多的引起美感的红、橙、黄、绿高饱和度的颜色，所以显象三基色能重现的色域对人眼来说，是已经相当满意的了。

二、显象三基色单位、、的确定

为了建立电视RGB计色制，必须确定显象三基色单位、和。上面已经确定了它们的色度坐标，但还得求出它们各自的色模，才能使显象三基色单位、和确定下来。为此，NTSC制作出规定；显象三基色各为1单位时，能相混出1光瓦和C_白，即

1＋1[＋1＝（1光瓦） （2.4-1）

显象三基色单位是、、，若用XYZ制表示，则

（2.4-2）

所以

（1光瓦） （2.4-3）

在XYZ计色制中，若已知1光瓦C白的色度坐标的值（见表2-5），则可以求出它的三色系数。令

（2.4-4）

将C白的色坐标

代入式（2.4-4）得

0.9810[X]＋1[Y]＋1.1835[Z]＝ （2.4-5）

令式（2.4-3）和式（2.4-5）对应相等，并将、、的色坐标（见表2-5）代入式（2.4-3），可以求得

＝0.9060，＝0.8286，＝1.4320

所以，式（2.4-2）可用下列矩阵表示

（2.4-6a）

（2.4-6b）

由逆矩阵运算可得

（2.4-7a）

（2.4-7b）

三、不同计色制的转换与亮度方程

在电视RGB计色制中，可以用显象管三基色以任意比例配出某彩色光。其配色方程为

＝＋[＋ （2.4-8）

对于同一彩色光，也可用XYZ计色制的配色方程表示

＝X[X]＋Y[Y]＋Z[Z] （2.4-9）

类似物理RGB制和XYZ制的转换关系，可以求出电视RGB制和XYZ制三色系数的转换关系。