顏色混合背後的科學

　　高亮度 (HB) LED 相比於傳統照明解決方案而言具有眾多優勢，因此越來越受歡迎。高亮度 LED 的優勢之一是能生成不同顏色，為裝飾照明領域增加了一個全新矢量。顏色混合指利用基色的適當配比合成次生色。本文將介紹顏色混合背後的科學，包括所涉及的數學方程以及高效的實施方法。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/137979.htm

　　顏色混合和多激勵空間背後的科學

　　三原色不是光的基本屬性，但經常與眼睛對光的心理物理響應關聯在一起。我們認為，三原色彼此之間完全獨立，通過相互組合能生成一系列其它顏色(顏色域)。

　　與其它物理現象的數學表達類似，顏色模式也能通過不同的方式表達。每種方法都有其優勢和不足。顏色建模的目的是使表達式的複雜性和變量數量實現最小化，同時最大限度地提高「實質」和覆蓋幅度。

　　歷史上，人們只用三個變量就能表達所有顏色，不同表達法中變量的含義不同。一是紅、綠、藍(即 RGB)，二是色調、飽和度和亮度(即 HSB，Hue-Saturation-Brightness)，此外還有基於 HS 的模式，如 L*a*b 和 xyY。這些不同表達方法的共同點在於變量或矢量的數量都相同。

　　在多激勵空間中，顏色激勵用字母表示，例如 Q、R、G、B 和 A。Q 代表任意的顏色激勵，而 R、G、B 和 A 則代表固定的原色激勵，用於進行顏色匹配實驗。原色激勵分別是紅 (R)、綠 (G)、藍 (B) 和琥珀色 (A)。將固定原色激勵 R、G、B 和 A 以適當的量進行加色混合，再與給定激勵 Q 配色，相應的配色矢量方程式如下所示：　　

 

　　在多維空間內，顏色激勵 Q 由多激勵矢量 Q 表示，並依照給定的原色激勵 R、G、B 和 A 得出相應的標量乘數 RQ、GQ、BQ、AQ，這些標量乘數稱為 Q 的多激勵值。

　　圖 1 給出了方程式 1 在線性多維空間內的幾何表達法。單位矢量 R、G、B 和 A 代表原色激勵，用於定義多維空間。它們的起點相同，指向四個不同方向。矢量 Q 的起點與 R、G、B 和 A 一樣。其四個元素分別沿 R、G、B 和 A 定義的軸向方向，長度分別等於 RQ、GQ、BQ 和 AQ，即 Q 的多激勵值。可利用方程式 1 定義的簡單矢量方程獲取方向和長度。R、G、B 和 A 定義的空間稱為多激勵空間。在空間中，顏色激勵 Q 的表現形式為多激勵矢量(RQ、GQ、BQ 和 AQ)。

　　在顏色混合算法中，獲得顏色激勵 Q 所需的數值可通過固件計算得出。

　　顏色混合

　　圖 2 顯示了 CIE 1932 色度圖。圖中有紅綠藍三個 LED。將兩種原色按照適當比例混合，例如紅色與藍色，我們就能獲得紅藍交線上的所有顏色，同樣，將藍色和綠色混合也能得到藍綠交線上的所有顏色。將三個 LED 進行混合則能生成三角形內的任何顏色。這個區域稱為顏色域。不過，在 CIE 1931 標準中，顏色並非均勻分布，其中存在斷層。因此，我們無法通過線性轉換來決定所需次生色的原色比例。　　

 

　　顏色混合算法

　　在顏色混合應用中，固件向 CIE 色度坐標表中輸入坐標值，將坐標轉換成每個 LED 通道的調光值。調光值就是最大光通量佔 LED 調光的百分比。如果 LED 的電流能夠智能地快速通斷，那麼就能控制 LED 的輸出光通量。

　　固件首先將坐標與系統中 LED 特徵的預編程信息相結合，然後構建必要的轉換函數，用於將色度坐標轉換為每個 LED 的調光值。這個過程使各路光輸出實現混合，從而生成輸入色度坐標所對應的顏色。

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