色彩系统：从『光』说起

英国科学家牛顿(1643~1727年)透过太阳光射入三菱镜的实验，发现三项事实。首先，白色的太阳光可以分解为七色光，分别是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。其次，七色光在射入三菱镜可得白光。最后，单色光是无法再分割出其他颜色的光。光是电磁波的一种，人眼可见的光，称做可见光。不可见光有真空紫外线、紫外线、红外线、近红外线、远红外线。人眼之所以可以见到色彩，其原因是反射率。物体之所以有色彩，是因为该物体只会反射该颜色的光。
人眼感光细胞可分为两种。第一种是杆状细胞，对于明暗度的感知较好；第二种是锥状细胞，在明亮的环境下对于色彩的感知较好，特别是红、蓝、绿。感知红、蓝、绿的锥状细胞比例是32:16:1。交通号志通常是以红色为主色，就是这个原因。因此人眼是对于黑白有高感度，色彩是中感度的系统。人眼可以和传统的底片相机做对应，巩膜和脉络膜可以对应暗箱，角膜和水晶体可以对应镜头，眼皮可以对应快门，虹膜对应光圈，网膜对应底片。视觉是光线射入眼睛，到虹膜上产生化学反应，神经脉冲传至大脑而形成视觉。
感光细胞究竟是如何感受色彩？较有说服力的两派学说，第一是三原色说，第二是对立说。三原色说于1802年由杨格(1773~1829年)提出，并于1894年由亨姆霍兹(1821~1894年)定量发展而成。三原色学说指出：『在网膜上存在能感受红、绿、蓝色的三种光接收器(锥状体)，一切色彩特性都可以用这些锥状体答量的比例来表示。』1878年赫林(1834~1918年)提出对立色说，指出『网膜上存在着感应红－绿、黄－蓝、白－黑色的三种光接收器，所有的色彩特性都可以用这些光接收器应答量的比例来表示。』
国际照明委员会(CIE)于1931年采用R(red)、G(green)、B(blue)制定标准配色函数，在配色方程式中，假设[R]、[G]、[B]是单位向量，就可成为三维空间的向量运算。但由于三维表示并不方便，因为某个颜色[F]用[R]、[G]、[B]的混合量R、G、B为分量做成的RGB色彩空间的向量来表示，并不方便。因此经常用向量[F]和单位平面R+G+B=1的交点(r, g, b)来表示。

由此可知r+g+b=1，因此使用(r, g, b)的其中两项就可以表示某色[F]。
藉由以上得知rg色度图就可以表示某色[F]，但有些颜色值在数学上是可行，实际上却是不存在，例如当r=1.0, g=1.0，这就叫做虚色。而实际存在的颜色叫做实色。在RGB转XYZ实需要虚色的观念。当人工计算色度时，在RGB的配色函数会带有负值，负值会有困扰。因此，CIE在1931年制定RGB色度系统。同年，为了使配色函数皆是正值，又制定了XYZ色度系统，或称CIE 1931标准色度系统。与RGB可互相转换，公式如下。
RGB转XYZ

XYZ转RGB

参考文献
大田登(原著), 陈鸿兴、陈诗涵(编译), “色彩工程学：理论与应用(第二版)”, 全华图书股份有限公司, 2008年10月