Érdekes, jellemző és rendkívül fontos eredményeket adó vizsgálat az ún. kiegyenlítési kísérlet. Ez egy összehasonlító színmérés; amelynél az 5. ábra szerint egy mindent visszaverő ék egyik oldalára az ismeretlen mérendő fényt, a másik oldalra ismert mérőfényeket vetítünk. A csillapítók állításával a mérőoldalon tetszőleges arány állítható be.

5. ábra

 

A megfigyelőnek a csillapítókat úgy kell beállítania, hogy a két oldalról érkező fény egyforma érzetet keltsen. Tehát csak azonosságot, a határvonal eltűnését kell megállapítani, így a látás tulajdonságai a mérést nem hamisítják meg.

Ez az egyszerű vizsgálat nagyon sokat elárul látásunk természetéről. A kiegyenlíthetőségből levonható fontos tapasztalat: különböző spektrális eloszlások esetén is létrejöhet azonos színérzet.

Ez a tény teszi lehetővé, hogy a természetben előforduló színeket - a végtelen sokféle spektrális összetétel ellenére - alkalmasan megválasztott alapszínek segítségével reprodukáljuk.

Itt jegyezzük meg, hogy azokat a színingereket, amelyek azonos színérzetet keltenek, izokrom színingereknek nevezzük. Ezen belül azokat a színingereket, amelyek különböző színingerfüggvények (spektrumok) esetén hoznak létre azonos színérzetet, metamer színingereknek nevezzük. A különböző színérzetet létrehozó színingereket heterokrom színingereknek nevezzük; ezt természetesen csak eltérő spektrális eloszlás hozhatja létre.

A mért adatok egyértelműsége és a vizsgálat reprodukálhatósága miatt a mérőfényeket szabványosították. (CIE: Commission Internationale de l´Eclairage; Nemzetközi Világítástechnikai Bizottság) Megválasztották a mérőfények hullámhosszát, és rögzítették a teljesítményviszonyokat. Három (λ_R=700,0 nm, λ_G=564,1 nm, λ_B= 435,8 nm hullámhosszúságú) monokromatikus (spektrális) színt választottak. A csillapítóállások (együtthatók) egyértelműsége miatt a három fényforrás teljesítményét egymáshoz képest úgy állították be, hogy azok eredője egyformának látszódjék az E-fehérrel. Ez relatív egységválasztást jelent. Az így meghatározott alapszíneket [R], [G] és [B]-vel jelölve, tehát:

Olvasd: Az egyenlő energiájú E-fehér egyformának látszódik az egységnyi mennyiségű alapszínek keverékével.

A nemzetközileg elfogadott három alapszín segítségével kimérhető, hogy azokat milyen arányban kell összeadni ahhoz, hogy eredőjük azonos színérzetet hozzon létre valamely mérőfénnyel. Röviden: adott spektrumú fény színösszetevői meghatározhatók.

Ha a mérendő fény különböző hullámhosszúságú, egységnyi teljesítményű monokromatikus S(λ) fény, akkor a kiegyenlítéssel megkapjuk a spektrális alapszín-összetevőket:

Nem kell mást tenni, mint különböző hullámhosszúságú spektrális mérendő fényt beállítva, el kell végezni a kiegyenlítést, és le kell olvasni a csillapítók állásait. Így a hullámhossz függvényében megkapjuk r(λ), g(λ) és b(λ) értékét.

A mérési eredményeket az 6. ábrán láthatjuk. A három függvény megadja, hogy bármilyen hullámhosszúságú spektrálszín előállításához (kikeveréséhez) az [R], [G] és [B] milyen arányát kell biztosítani, hogyan kell súlyozni az alapszíneket.

 

6. ábra

 

A mérési eredményeket megfigyelve látható, hogy negatív értékek is adódnak. Ez fizikailag azt jelenti, hogy azt a mérőfényt, amelyiknek negatív az együtthatója, a kiegyenlítéshez át kell vinni a másik oldalra. Eszerint a három alapszínből nem lehet minden spektrális színt kikeverni.

Ezzel az összegző színkeverésen alapuló összehasonlító színmérővel nem csak spektrális szín, hanem összetett színinger is mérhető.

Ha a mérendő oldalra két különböző (λ₁ és λ₂) hullámhosszúságú egységnyi teljesítményű spektrálszínt vetítünk, a kiegyenlítéshez az alapszínekből az egyenkénti kiegyenlítéskor mért összetevők összege szükséges:

                         és

                         eredője

                       

Ebből az is látszik, hogy ha a mérendő oldalra kétszeres teljesítményű [S(λ₁)+ S(λ₁)] spektrálszínt vetítünk, akkor az alapszín-összetevőkből is kétszeres mennyiségre van szükség a kiegyenlítéshez. Így, ha mérendő fény nem egységnyi, hanem P teljesítményű, akkor az alapszín-összetevőkből is P-szeres mennyiségre van szükség.

Általános esetben tehát írható, hogy bármely C keverékszínre (bármilyen teljesítményeloszlású mérendő fényre) a kiegyenlítés feltétele:

ahol R, G, B alapszín-összetevők értékét - az előzőek alapján - úgy kaphatjuk meg, hogy a p(λ) színingerfüggvényt összetevő spektrális színekre külön-külön meghatározzuk a p-szeres alapszín-összetevőket, és ezek összegét képezzük:

Ha a mérendő fény folytonos spektrumú, az összetevők végtelen sokasága miatt az összegzés integrálásba megy át.

Összefoglalva tehát: definiálva az [R], [G], [B] mérőfényeket, a három alapszín-összetevő függvény (az egységnyi teljesítményű spektrálfényhez tartozó r(λ), g(λ), b(λ)) kimérhető. Ezek ismeretében a fenti összegzéssel meghatározhatók azok az R, G, B értékek, amelyek megadják, hogy az [R], [G], [B] mérőfényekből hányszoros teljesítményre van szükség ahhoz, hogy azok eredőjét egyenlőnek lássuk bármely C mérendő fénnyel.

Továbbgondolva most már beláthatjuk - de méréssel is igazolható -, hogy ha alapszín-összetevőivel adott színingereket adunk össze, akkor az eredő színinger-összetevői:

, ,

Ez pedig megegyezik a vektorok összegzési szabályával, tehát kézenfekvő a színmérési feladatokat térbeli vektorok segítségével megoldani, a színmérési eredményeket vektorok segítségével ábrázolni.