加色混合是光波叠加产生新色彩的科学体系,其数学描述为色彩复制技术奠定了理论基础,是现代色彩管理的核心原理。.本文简单总结了加色混合理论与公式体系。

格拉斯曼定律的数学表达
加色混合遵循格拉斯曼定律的五个基本法则:
对称律:混合顺序不影响结果,满足交换律 A+B = B+A
结合律:多重混合满足结合律 (A+B)+C = A+(B+C)
比例律:混合亮度与各成分亮度成正比 L(mA+nB) = mL(A)+nL(B)
连续性:色彩随成分连续变化,无突变
补色律:任意色光存在补色,混合得白光
这些定律构成线性向量空间,色彩可表示为三维向量。在RGB立方体中,原点(0,0,0)为黑色,(1,1,1)为白色,坐标轴对应三原色强度。色域范围由原色纯度决定,标准sRGB色域包含约1677万色(8位/通道)。
色度坐标与色彩匹配
CIE 1931色度系统通过归一化处理消除亮度影响:
x = X/(X+Y+Z)
y = Y/(X+Y+Z)
z = Z/(X+Y+Z) = 1-x-y
色度坐标(x,y)确定色相和饱和度,Y确定明度。标准白光D65的色度坐标为(0.3127, 0.3290),位于色品图中心。色彩匹配函数r(λ)、g(λ)、b(λ)描述各波长单位辐射功率对应的三刺激值,满足等能光谱的匹配条件。

显示技术中的混合计算
显示器采用8位RGB时,每个通道强度分为256级(0-255)。白色(255,255,255)对应最大亮度,其色度坐标由三原色色度决定。以sRGB标准为例,白光点D65的线性RGB到XYZ转换矩阵为:
[X] [0.4124 0.3576 0.1805] [R]
[Y] = [0.2126 0.7152 0.0722] [G]
[Z] [0.0193 0.1192 0.9505] [B]
伽马校正公式为:Vcorr = V^(1/2.2),确保亮度变化符合人眼感知特性。现代广色域显示器采用Rec.2020标准,色域覆盖CIE 1931色度图的75.8%,三原色色度坐标为:R(0.708,0.292)、G(0.170,0.797)、B(0.131,0.046)。
照明设计的混光计算
多光源混合时,采用光谱功率分布叠加原理。混合光的光谱功率分布为各光源SPD的加权和:S_mix(λ) = Σk_i·S_i(λ),其中k_i为强度系数。相关色温计算通过黑体轨迹插值实现,一般使用McCamy近似公式:CCT = 449n³ + 3525n² + 6823.3n + 5520.33,其中n = (x-0.3320)/(0.1858-y)。
显色指数计算更复杂,需比较测试光源与参考光源下14个标准色样的色差。一般显色指数Ra为前8个色样的特殊显色指数平均值,计算公式为Ra = 100 - 4.6ΔE,其中ΔE为CIE1964均匀颜色空间中的色差。
色域限制与原色选择
加色混合的色域范围由三原色在色品图中的位置决定。最大理论色域是光谱轨迹与紫红边界构成的三角形,但实际设备受材料限制。激光显示器原色最纯,色域最大;LED显示器次之;传统CRT最小。色域覆盖率计算公式为:覆盖率 = (设备色域面积/CIE面积)×100%。
原色选择遵循三角形最大化原则。Rec.2020标准采用虚拟原色,实际设备通过多原色技术扩展色域。如三星QLED电视添加深红色原色,色域覆盖达DCI-P3的100%。六原色、八原色系统通过增加原色数量突破三原色限制。
异谱同色与条件等色
不同光谱组成产生相同颜色感知称为异谱同色。在加色混合中,只要三刺激值匹配即产生相同色觉。条件等色指数表征异谱同色程度,计算公式为:MI = max|ΔS(λ)|,其中ΔS为光谱差异。高质量配色要求MI<1,避免照明条件变化时颜色改变。