Lähdekoodi sivulle CIE 1931 XYZ -väriavaruus

'''CIE 1931 XYZ -väriavaruus''' on yksi ensimmäisistä [[CIE]]:n (The International Commission on Illumination) kehittämistä matemaattisista [[väriavaruus]]malleista. CIEXYZ kehitettiin vuonna 1931 ja useimmat uudemmat mallit pohjautuvat siihen. <ref name="berns00"/> <ref name="fair97">{{cite book | author=Fairchild, Mark, D. | title=Color Appearance Models | publisher=[[Addison-Wesley Longman, Inc.]], England | year=1997}}</ref>

== Värinsovitusfunktiot ==
[[File:Cones SMJ2 E.svg|thumb|right|200px|Ihmisen tappisolujen normalisoitu herkkyys eri aallonpituuksille.]]
Ihmisen [[näköaisti|näkökyky]] perustuu [[silmä]]ssä oleviin [[fotoreseptori|fotoreseptoreihin]], joista [[tappisolu|tappisoluiksi]] kutsutut ovat herkkiä [[valo]]n eri [[aallonpituus|aallonpituuksille]]. Tappisolut lajitellaan kolmeen luokkaan: siniherkät lyhyet (420–440 nm), keskipitkät viherherkät (530–540 nm) ja pitkät punaherkät (560–580 nm). Grassmanin ensimmäisen lain mukaan mikä tahansa [[väri]] saadaan kolmen primäärivärin [[lineaarikombinaatio|lineaarikombinaatiosta]]. Erilaiset värihavainnot muodostuvat siis kolmen tappisolun vasteiden yhdistelmästä ja puhutaan yleisemmin tristimulusarvoista. Kokeellisesti mittaamalla voidaan tällä värinäön periaatteella tehdä värinsovitusfunktiot, jotka kuvaavat primäärivärien suhteellista sekoitusmäärää valon aallonpituuden funktiona. Värivertailukokeessa koehenkilö käyttää värinsovitukseen suunniteltua laitetta ja katsoo annettua referenssiväriä vakiovalaistuksella ja yrittää kolmen eri aallonpituisen valon voimakkuutta säätämällä saada valojen tuottaman värin vastaamaan referenssiä. Sovittamalla tällä tavoin eri aallonpituuksien värejä 360–830&nbsp;nm aallonpituuden jakaumalta esimerkiksi 10&nbsp;nm välein, saadaan koehenkilön asettamista tristimulusarvoista muodostettua värinsovitusfunktiot.<ref name="berns00"/>

== CIE RGB ==
[[File:CIE1931 RGBCMF.png|thumb|325px|CIE RGB -värinsovitusfunktiot]]
[[File:CIE1931xy CIERGB.svg|325px|right|thumb|CIE RGB -toistoavaruus (kolmio) ja CIE RGB -päävärit (kolmion kärjet) CIE 1931 kromaattisuusdiagrammilla. Monokromaattisen valon tuottamat värit sijaitsevat kromaattisuusdiagrammin hevosenkengän muotoisella reunalla. Kolmion ulkopuolelle jääviä värejä ei ole mahdollista toistaa valittujen päävärien avulla, vaan niille yksi värinsovitusfunktiosta on negatiivinen.]]
W. David Wright ja [[John Guild]] tekivät kumpikin vuosina 1928–1931 värivertailukokeita usealla koehenkilöllä käyttämällä 458,8 nm, 546,1 nm ja 700 nm aallonpituuden valoja. Värivertailukokeessa käytettiin kahdeksi 2° alueeksi jaettua näkökenttää. Vuonna 1931 CIE kehitti näiden mittaustuloksien keskiarvosta 
<math>\overline{r}(\lambda), \overline{g}(\lambda), \overline{b}(\lambda)</math> -värinsovitusfunktiot. Oikealla olevassa kuvassa näkyvät värinsovitusfunktiot, joissa tristimulusarvot ovat aallonpituuden funktiona. Jos koehenkilö ei saanut kyseistä väriä sovitettua kolmea primääriväriä säätämällä, niin valoa lisättiin referenssiväriin. Tämä näkyy kuvaajassa negatiivisina arvoina.

== CIE 1931 XYZ ==
[[File:CIE 1931 XYZ Color Matching Functions.svg|right|thumb|325px|CIE 1931 XYZ -värinsovitusfunktiot]]
Koska värinsovitusfunktiot saivat sekä positiivisia että negatiivisia arvoja ja kustannussyiden ja yksinkertaisuuden takia haluttiin, että arvot olisivat ei-negatiivisia. Ratkaisuna ongelmaan <math>\overline{r}(\lambda), \overline{g}(\lambda), \overline{b}(\lambda)</math> -värinsovitusfunktioista johdettiin [[lineaarimuunnos|lineaaritransformaatiolla]] uudet <math>\overline{x}(\lambda), \overline{y}(\lambda), \overline{z}(\lambda)</math> –värinsovitusfunktiot. Muunnoksen tarkoituksena oli päästä eroon negatiivisista lukuarvoista ja sovittaa yksi funktio vastaamaan CIE 1924 fotooppista [[valotehofunktio]]ta. Uusia värinsovitusfunktioita käyttämällä voidaan laskea kohteen värin X-, Y- ja Z-kolmivärikomponenttien arvot CIEXYZ-väriavaruuteen. Tässä kolmiulotteisessa mallissa pystyakseli Y kuvaa valoisuutta, X ja Z kuvaavat suurin piirtein punaista−vihreää ja sinistä−keltaista väriä. 

Uudet värinsovitusfunktiot määrittelevät CIE 1931 XYZ 2° keskimääräisen standardihavainnoijan, joka simuloi ihmisen normaalia värinäköä. Myöhemmin vuonna 1964 määriteltiin standardi CIE XYZ 10° -havainnoitsija, josta jätettiin kokonaan pois 2° kenttä. <ref name="berns00">{{cite book | author=Berns, Roys S | title=Billmeyer and Saltzman's Principles of Color Technology, 3rd Edition | publisher=[[John Wiley & Sons]], Canada | year=2000}}</ref> <ref name="fair97"/>

== XYZ-arvojen laskeminen ==
Tristimulusarvot lasketaan  valonlähteen tehospektrijakauman <math>S(\lambda)</math>, kohteen heijastussuhteen <math>R(\lambda)</math> ja värinsovitusfunktioiden [[integraali|integraaleina]] koko [[Näkyvän valon spektri|näkyvän valon spektrin]] yli. <ref name="berns00"/>

:<math>k= 100 / \int_{\lambda} S(\lambda)\,\overline{y}(\lambda)\,d\lambda</math>

:<math>X= k \int_{\lambda} S(\lambda)\,R(\lambda)\,\overline{x}(\lambda)\,d\lambda</math>

:<math>Y= k \int_{\lambda} S(\lambda)\,R(\lambda)\,\overline{y}(\lambda)\,d\lambda</math>

:<math>Z= k \int_{\lambda} S(\lambda)\,R(\lambda)\,\overline{z}(\lambda)\,d\lambda</math>

==CIE x,y-kromaattisuusdiagrammi==

CIE x,y -kromaattisuusdiagrammi on kaksiulotteinen esitysmuoto kolmiulotteisesta XYZ-väriavaruudesta. Muunnos tapahtuu normalisoimalla tristimulusarvo, jolloin valoisuusarvo katoaa.

Arvot xy lasketaan seuraavilla kaavoilla:
:<math>x = \frac{X}{X+Y+Z}</math>
:<math>y = \frac{Y}{X+Y+Z}</math>

z voidaan laskea edelliseen tapaan, tai x ja y arvoista:

:<math>z = \frac{Z}{X+Y+Z} = 1,0 - x - y</math>

== Lähteet ==
{{Viitteet}}

== Aiheesta muualla ==
*[http://www.techmind.org/colour/ Techmind.org: Introduction to Colour Science] {{en}}
*[http://www.fho-emden.de/~hoffmann/ciexyz29082000.pdf Gernot Hoffmann: CIE Color Space] {{Wayback|1=http://www.fho-emden.de/~hoffmann/ciexyz29082000.pdf |päiväys=20070927014756 }} (pdf) {{en}}

[[Luokka:Väriavaruudet]]