CIE RGB色彩空间

CIE RGB色彩空间是许多RGB色彩空间中的一个，由一组特定的单色（单波长）原色区分。

在20世纪20年代，W. David Wright和John Guild独立进行了一系列人类视觉实验，为CIE XYZ色彩空间的规范奠定了基础。 赖特与十名观察员进行了三色配色实验。公会实际上与七位观察员进行了实验。

通过使用直径2度的圆形分割屏幕（二分场）进行实验，该分割屏幕是人凹窝的角度大小。 在场地的一侧投射测试颜色，另一侧投影观察者可调的颜色。 可调色彩是三原色的混合色，每种颜色都具有固定的色度，但亮度可调。

观察者将改变三个主光束中的每一个的亮度，直到观察到与测试颜色匹配。 不是所有的测试颜色都可以使用这种技术进行匹配 在这种情况下，可以将一个可变数量的一个原色添加到测试颜色中，并用可变颜色斑点与其余两个原色进行匹配。 对于这些情况，添加到测试颜色的初级数量被认为是负值。 通过这种方式，可以涵盖整个人类色彩感知范围。 当测试颜色是单色的时候，可以根据测试颜色的波长将每个初级的量用作曲线。 这三个函数被称为该特定实验的颜色匹配函数。

尽管Wright和Guild的实验使用各种强度的各种原色进行，尽管他们使用了许多不同的观察者，但他们的所有结果都是通过标准的CIE RGB色彩匹配函数  ，  ，和  ，使用700nm （红色）， 546.1nm （绿色）和435.8nm （蓝色）的标准化波长的三种单色原色获得。 颜色匹配函数是匹配单色测试初级所需的初级数量。 这些功能显示在右侧的图中（CIE 1931）。 注意  和  在435.8nm处为零，  和  在546.1nm处为零  和  在700nm处为零，因为在这些情况下，测试颜色是初级之一。 选择波长为546.1nm和435.8nm的原色是因为它们容易再现汞蒸气放电的单色线。 在1931年很难再现为单色光束的700nm波长被选择，因为在这个波长下眼睛对颜色的感知是相当不变的，因此这个初级的波长的小误差对结果几乎没有影响。

经过相当深思熟虑后，CIE特别委员会决定了配色功能和初选。 图中短波长和长波长侧的截止点有些任意选择; 人眼实际上可以看到波长高达约810纳米的光，但灵敏度比绿光低几千倍。 这些颜色匹配功能定义了所谓的“1931 CIE标准观察者”。 请注意，不是指定每个主要的亮度，曲线被标准化以在其下面具有恒定的面积。 通过指定该区域将固定为特定值

然后将得到的归一化色彩匹配函数按照1：4.5907：0.0601的源亮度和72.0962：1.3791：1的r：g：b比率进行缩放，以再现真实色彩匹配函数。 通过提出初选标准化，CIE建立了客观颜色标记的国际体系。

给定这些缩放的颜色匹配函数，即具有光谱功率分布的颜色的RGB三色值  将通过以下方式给出：

这些都是内在产品，可以被认为是无限维光谱投影到三维颜色。

格拉斯曼定律
有人可能会问：“为什么Wright和Guild的结果可以用不同的初选和实际使用的不同强度来总结？”有人可能会问：“如果测试颜色匹配的情况不是单色的，那么情况如何呢？”这两个问题的答案都在于人类色彩感知的（近）线性。 这种线性用格拉斯曼定律表示。

CIE RGB空间可用于以通常方式定义色度：色度坐标为r和g，其中：

Wright-Guild数据构建CIE XYZ色彩空间
使用CIE RGB匹配功能开发了RGB人体视觉模型后，特别委员会的成员希望开发另一种与CIE RGB色彩空间相关的色彩空间。 假定Grassmann定律成立，并且新空间将通过线性变换与CIE RGB空间相关。 新空间将根据三种新的色彩匹配功能进行定义  ，  ，和  如上所述。 新的色彩空间将被选择为具有以下所需的属性：

新的颜色匹配功能要到处都大于或等于零。 在1931年，计算是通过手工或幻灯片规则完成的，正值的规范是一个有用的计算简化。
该  颜色匹配函数将完全等于“CIE标准明视观察者”的明视光效函数V（λ）。 亮度函数描述了感知亮度随波长的变化。 亮度函数可以通过RGB颜色匹配函数的线性组合来构建的事实并不是以任何方式保证的，但由于人类视觉的近线性本质可能预期几乎可以预料到这一事实。 同样，这个要求的主要原因是计算简化。
对于恒定能量白点，要求x = y = z = 1/3。
根据色度的定义和x和y的正值的要求，可以看出，所有颜色的色域都位于三角形[1,0]，[0,0]，[0,1]内， 。 要求色域几乎完全填满这个空间。
它被发现了  色彩匹配功能可以设置为零以上650nm，同时保持在实验误差的范围内。 为了简化计算，有人指出这将是如此。

用几何术语来说，选择新的颜色空间就等于在rg色度空间中选择一个新的三角形。 在右上图中， rg色度坐标以黑色显示在两个轴上，以及1931标准观察者的色域。以红色显示的是由上述要求确定的CIE xy色度轴。 要求XYZ坐标是非负的意味着由C _r ，C _g ，C _b形成的三角形必须包含标准观察者的整个色域。 连接C _r和C _b的直线由要求固定  函数等于亮度函数。 这条线是零亮度线，被称为alychne。 要求的  函数在650nm以上为零意味着连接C _g和C _r的线必须与K _r区域中的色域相切。 这定义了点C _r的位置。 由x = y = 1/3定义的等能点的要求对连接C _b和C _g的直线施加了限制，并且最后要求色域填充该空间对该直线设置第二限制非常接近绿色区域的色域，它规定了C _g和C _b的位置。 上述变换是从CIE RGB空间到XYZ空间的线性变换。 CIE特别委员会解决的标准化转型如下：

下面的转换矩阵中的数字是准确的，其中CIE标准中指定的位数。

虽然上面的矩阵在标准中有明确的规定，但在另一个方向上使用的矩阵并不精确，但近似为：

XYZ彩色匹配函数的积分必须全部与上述要求3相等，这由上述要求2的明视光效函数的积分来设定。 制表灵敏度曲线在它们中有一定的任意性。 单独的X，Y和Z灵敏度曲线的形状可以用合理的精度测量。 然而，整体光度曲线（实际上是这三条曲线的加权和）是主观的，因为它涉及询问测试人员两个光源是否具有相同的亮度，即使它们是完全不同的颜色。 沿着相同的线条，X，Y和Z曲线的相对大小是任意的。 此外，可以用具有两倍幅度的X灵敏度曲线定义有效的色彩空间。 这个新的色彩空间会有不同的形状。 CIE 1931和1964 XYZ色彩空间中的灵敏度曲线在曲线下缩放为具有相同的面积。