色彩系統：從『光』說起¶

英國科學家牛頓(1643~1727年)透過太陽光射入三菱鏡的實驗，發現三項事實。首先，白色的太陽光可以分解為七色光，分別是紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。其次，七色光在射入三菱鏡可得白光。最後，單色光是無法再分割出其他顏色的光。光是電磁波的一種，人眼可見的光，稱做可見光。不可見光有真空紫外線、紫外線、紅外線、近紅外線、遠紅外線。人眼之所以可以見到色彩，其原因是反射率。物體之所以有色彩，是因為該物體只會反射該顏色的光。

人眼感光細胞可分為兩種。第一種是桿狀細胞，對於明暗度的感知較好；第二種是錐狀細胞，在明亮的環境下對於色彩的感知較好，特別是紅、藍、綠。感知紅、藍、綠的錐狀細胞比例是32:16:1。交通號誌通常是以紅色為主色，就是這個原因。因此人眼是對於黑白有高感度，色彩是中感度的系統。人眼可以和傳統的底片相機做對應，鞏膜和脈絡膜可以對應暗箱，角膜和水晶體可以對應鏡頭，眼皮可以對應快門，虹膜對應光圈，網膜對應底片。視覺是光線射入眼睛，到虹膜上產生化學反應，神經脈衝傳至大腦而形成視覺。

感光細胞究竟是如何感受色彩？較有說服力的兩派學說，第一是三原色說，第二是對立說。三原色說於1802年由楊格(1773~1829年)提出，並於1894年由亨姆霍茲(1821~1894年)定量發展而成。三原色學說指出：『在網膜上存在能感受紅、綠、藍色的三種光接收器(錐狀體)，一切色彩特性都可以用這些錐狀體答量的比例來表示。』1878年赫林(1834~1918年)提出對立色說，指出『網膜上存在著感應紅－綠、黃－藍、白－黑色的三種光接收器，所有的色彩特性都可以用這些光接收器應答量的比例來表示。』

國際照明委員會(CIE)於1931年採用R(red)、G(green)、B(blue)制定標準配色函數，在配色方程式中，假設[R]、[G]、[B]是單位向量，就可成為三維空間的向量運算。但由於三維表示並不方便，因為某個顏色[F]用[R]、[G]、[B]的混合量R、G、B為分量做成的RGB色彩空間的向量來表示，並不方便。因此經常用向量[F]和單位平面R+G+B=1的交點(r, g, b)來表示。

由此可知r+g+b=1，因此使用(r, g, b)的其中兩項就可以表示某色[F]。
藉由以上得知rg色度圖就可以表示某色[F]，但有些顏色值在數學上是可行，實際上卻是不存在，例如當r=1.0, g=1.0，這就叫做虛色。而實際存在的顏色叫做實色。在RGB轉XYZ實需要虛色的觀念。當人工計算色度時，在RGB的配色函數會帶有負值，負值會有困擾。因此，CIE在1931年制定RGB色度系統。同年，為了使配色函數皆是正值，又制定了XYZ色度系統，或稱CIE 1931標準色度系統。與RGB可互相轉換，公式如下。

RGB轉XYZ¶

XYZ轉RGB¶

參考文獻

大田登(原著), 陳鴻興、陳詩涵(編譯), “色彩工程學：理論與應用(第二版)”, 全華圖書股份有限公司, 2008年10月