คอมพิวเตอร์กราฟิกส์ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)

1. คอมพิวเตอร์กราฟิกส์ใช้ OpenGL(Computer Graphics using OpenGL)

2. บทที่ 9สี และโมเดลสี(Color & Color Model)

3. แสงและสีมีความสัมพันธ์กันอยู่ เนื่องจากสีเกิดจากการหักเหของแสงสีขาว แหล่งสีขาวที่ใหญ่ที่สุดคือแสงจากดวงอาทิตย์ ถ้าแสงสีขาวตกกระทบวัตถุแล้วไม่มีการดูดซับพลังงานแสงไว้เลยจะเป็นเหตุการณ์ในอุดมคติ ในธรรมชาติวัตถุจะต้องมีการดูดซับพลังงานในแต่ละช่วงความถี่ที่แตกต่างกัน ทำให้เรามองเห็นวัตุในสีที่แตกต่างกัน เมื่อนำแสงสีขาวนี้มาแยกโดยอาศัยคุณสมบัติของการหักเหของแสงที่ไม่เท่ากันเมื่อผ่านตัวกลาง เช่นการวางปริซึ่ม (prism) ลงบนฉากสีขาว (ดังรูป) จะเกิดเป็นแสงสีต่างอย่างต่อเนื่องซึ่งอาจจะแยกออกเป็นสีหยาบ ๆ ได้เป็นสีม่วง, น้ำเงิน, เขียวอมฟ้า, เขียว, เหลือง, แสด และแดง (Violet, Blue, Cyan, Green, Yellow, Orange, Red) สีคืออะไร

4. สีคืออะไร การหักเหของแสงสีขาวผ่านปริซึ่มทำให้เกิดเป็นแสงสีต่าง ๆ

5. โดยธรรมชาติแล้ว แสงที่มนุษย์มองเห็นเป็นเพียงคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าช่วงแคบ ๆ ช่วงหนึ่งซึ่งเราสามารถมองเห็นได้ (Visible Light) มีช่วงความยาวคลื่น (Wavelength) ประมาณ 390 นาโนเมตร – 720 นาโนเมตร (1 นาโนเมตร = 10-9 เมตร) ปกติแล้วคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นคลื่นชนิดหนึ่งทำให้มีความสัมพันธ์ระหว่างความเร็ว, ความยาวคลื่น และความถี่ เนื่องจากเป็คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ดังนั้นจึงมีความสัมพันธ์เป็น c = f เมื่อ c เป็นความเร็วแสง,  เป็นความยาวคลื่น และ f เป็นความถี่ สีคืออะไร

6. การวัดความยาวคลื่นเป็นไปตามรูป สำหรับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นมากกว่าแสงที่มองเห็น ได้แก่ แสงอินฟราเรด (Infrared), คลื่นไมโครเวฟ (Microwave) และคลื่นวิทยุโทรทัศน์ (Radio) คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นน้อยกว่าแสงที่มองเห็น ได้แก่ รังสีอุลตราไวโอเล็ต (Ultraviolet), รังสืเอ็กซ์ (X-ray) และรังสีแกมม่า (Gramma-ray) เป็นต้น คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงต่าง ๆ แสดงดังรูปถัดไป สีคืออะไร

7. สีคืออะไร การวัดความยาวช่วงคลื่นของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

8. สีคืออะไร คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงความยาวคลื่นต่าง ๆ

9. สีคืออะไร ตาราง 9-1 คุณสมบัติของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

10. เราสามารถมองเห็นบางสิ่งก็เพราะว่าสิ่งนั้นให้แสงออกมา เราเห็นบางสิ่งก็เพราะว่าสิ่งเหล่านั้นสะท้อนแสงได้ เมื่อสิ่งที่ให้แสงให้กำเนิดแสงออกมา สิ่งเหล่านั้นจะให้สีที่เรามองเห็นเมื่อสิ่งนั้นสะท้อนแสงออกมา เช่น กระดาษ หรืออื่น ๆ สีจะถูกกำหนดโดยสีของแสงที่ชนกับวัตถุ และสีของวัตถุที่สะท้อน สำหรับกระดาษที่เห็นเป็นสีขาว เนื่องจากสีของแสงสีขาวไม่ดูดกลืนสีอะไรเลย เนื่องจากแสงสีขาวมีค่าพลังงานในแต่ละความถี่ที่มีค่าใกล้เคียงกันมาก รูปต่อไปแสดงการกระจายของแสงสีขาว การมองเห็นของมนุษย์

11. การมองเห็นของมนุษย์ การกระจายของแสงสีขาว

12. กราฟแสดงค่าพลังงานของแสงที่ไม่ใช่สีขาวก็แตกต่างกันออกไป รูปต่อไปเป็นช่วงที่มีการกระจายของแสงที่ใกล้กับแสงสีแดง ในช่วงที่มีค่าพลังงานมากกว่าช่วงความถี่อื่นและมีความถี่ที่มีค่าพลังงานสูงสุดนี้เรียกว่า ความถี่เด่นชัด(Dominant Frequency) หรือ ความยาวคลื่นเด่นชัด(Dominant Wavelength) เมื่อความยาวคลื่นเด่นชัดมีพลังงานมากกว่าพลังงานช่วงคลื่นอื่นแสดงว่าแสงสีนั้นมีความอิ่มตัว (purity หรือ saturation) มากตามไปด้วย อาจกล่าวได้ว่า ถ้ามีแสงสีขาวเข้ามาผสมมากขึ้นจะมีความอิ่มตัวจะน้อยลง แต่ถ้ามีแสงสีขาวเข้ามาผสมน้อยลงจะมีความอิ่มตัวมากขึ้น การมองเห็นของมนุษย์

13. การมองเห็นของมนุษย์ การกระจายพลังงานในช่วงที่ใกล้กับแสงสีแดงทำให้เกิดความถี่เด่นชัด หรือความยาวคลื่นเด่นชัด

14. เมื่อเราจะนำสีมาใช้งาน เราจำเป็นต้องหาตัวแทนที่จะบอกถึงความแตกต่างของแต่ละสี เพื่ออ้างอิงสีเหล่านั้นได้ สมมุติเรามีสีเหลือง เราจะใช้อะไรเป็นตัวแบ่งว่าแสงสีนี้เป็นสีเหลือง บางคนอาจจะใช้ความยาวคลื่นของสีเหลืองเป็นตัวกำหนด เช่นค่าแสงสีเหลืองจากเปลือกกล้วยจะมีความยาวคลื่น 570 นาโนเมตร การอ้างอิงในลักษณะนี้อาจจะไม่ถูกต้องเสมอไปเนื่องจากแสงสีเหลืองที่สะท้อนจากเปลือกกล้วยนั้นไม่ได้มีแสงสีเหลืองที่ความยาวคลื่น 570 นาโนเมตร แต่อยู่ในช่วงความยาวคลื่น 560 – 580 นาโนเมตรรวมอยู่ด้วย การมองเห็นของมนุษย์

15. แต่มีค่าพลังงานที่แตกต่างกันออกไปโดยมีแสงสีเหลืองที่มีความยาว 570 นาโนเมตรเป็นความยาวคลื่นเด่นชัด ดังนั้นเราจะพบว่าสีใด ๆ ที่เรามองเห็นเป็นฟังก์ชันของความยาวคลื่นเป็นช่วง ๆ มิได้ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นใดความยาวคลื่นหนึ่ง แสงที่ความยาวคลื่น หรือความถี่เพียงค่าเดียวคือแสงเลเซอร์ การมองเห็นของมนุษย์

16. การแทนค่าสีต่าง ๆ ในรูปฟังก์ชันของความยาวคลื่น เป็นเรื่องยุ่งยาก แสงที่เรามองเห็นยังสามารถแทนด้วยฟังก์ชันดังกล่าวนับไม่ถ้วน ดังนั้นถ้ากล่าวถึงแสงสีเหลืองจากเปลือกกล้วยอาจจะไม่ได้มีความยาวคลื่นของแสงในช่วงความยาวคลื่นสีเหลืองเป็นความยาวคลื่นเด่นชัด กล่าวคืออาจจะประกอบด้วยแสงสีแดง และแสงสีเขียวซึ่งไม่ได้มีแสงเหลืองเป็นความยาวคลื่นเด่นชัด ในบางครั้งอาจจะไม่มีแสงในช่วงแสงสีเหลืองเลยก็ได้ ระบบประสาททางการมองเห็นของมนุษย์นั้นจะแปลความหมายออกมาเป็นสีเหลือง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า เมตาเมอร์ริซึ่ม (metamerism) ตัวอย่างได้ชัดเจนจากหลักการที่ใช้ในจอภาพของคอมพิวเตอร์แบบ CRT ซึ่งประกอบพิกเซลที่มีสีเพียง 3 สีคือสีแดง (R), สีเขียว (G) และสีน้ำเงิน (B) เท่านั้น การมองเห็นของมนุษย์

17. สิ่งที่สำคัญก็คือ ตาของมนุษย์มีความไวหรือการตอบสนองต่อแสงที่มีความถี่แตกต่างกันไป ตัวอย่างเช่น แสงสีเขียวและแสงสีน้ำเงินเมื่อวัดด้วยอุปกรณ์วิทยาศาสตร์ที่เป็นการศึกษาทางด้าน physical จะมีพลังงานเท่ากัน แต่เมื่อมองด้วยดวงตามนุษย์ที่มีความไวต่อแสงสีเขียวมากกว่าแสงสีน้ำเงิน สิ้งเหล่านี้เกิดจากการที่มีระบบประสาทมนุษย์เข้ามาเกี่ยวข้อง และเป็นการศึกษาแบบ psychophysical การมองเห็นของมนุษย์

18. สีที่เรามองเห็นสามารถจำแนกได้เป็น 3 ชนิดคือ Illuminant colorเป็นสีที่เรามองเห็นโดยการมองจ้องไปที่แหล่งกำเนิดแสงโดยตรง เช่น การมองภาพที่เกิดจากจอภาพคอมพิวเตอร์ หรือการมองหลอดนีออนป้ายโฆษณา Transmitted color (หรือ Percepted color) เป็นสีที่เรามองเห็นเมื่อวัตถุถูกให้แสงทางด้านหลัง กล่าวคือแสงจากแหลงกำเนิดได้ส่องทะลุผ่านวัตถุก่อนจะเข้าสู่สายตาเรา Reflected colorเป็นสีที่เรามองเห็นเมื่อแสงจากแหล่งกำเนิดแสงสะท้อนออกจากผิวของวัตถุโดยตรง เช่น สีของวัตถุที่ทึบแสงทั่วไป การมองเห็นของมนุษย์

19. การมองเห็นของมนุษย์ การจำแนกสีทั้ง 3 ชนิด

20. ความจริงแล้วสีไม่มีจริงในธรรมชาติ มีเพียงคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่แตกต่างกันไป ทำให้การมองเห็นเปลี่ยนไปตามการรับรู้ของประสาทมนุษย์ที่ถูกกระตุ้นโดยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่สามารถกระตุ้นระบบการรับรู้ด้านการมองเห็นของมนุษย์ก็คือแสงที่มองเห็นได้ (Visible light) ดังนั้นเราจึงไม่สามารถบอกได้ว่า รังสีเอ็กส์, รังสีอุลตราไวโอเลต หรือคลื่นวิทยุเป็นสีอะไร เนื่องจากช่วงความถี่ดังกล่าวไม่สามารถกระตุ้นระบบประสาทในการมองเห็นของมนุษย์ได้ แต่ในสัตว์บางชนิดสามารถรับรู้ได้เนื่องจากคลื่นเหล่านั้นสามารถกระตุ้นประสาทรับรู้ได้ เช่น ผึ้งสามารถมองเห็นแสงอุลตราไวโอเล็ต หรืองูสามารถมองเห็นอินฟราเรดได้ ดวงตาของมนุษย์

21. ระบบประสาทในการมองเห็นของมนุษย์นั้น ได้แก่ ตวงตาที่เป็นตัวรับแสงและอวัยวะที่ใช้ส่งสัญญาณไปสู่สมองได้แก่ optic nerve และ optic chaism (ดังรูป) จนกระทั่งถึงสมองที่ทำหน้าที่ประมวลผลเกี่ยวกับการมองเห็นแต่จะกล่าวเพียงดวงตาเพียงอย่างเดียว ดวงตาของมนุษย์

22. ดวงตาของมนุษย์

23. ระบบตาของเราประกอบด้วยหลายส่วน เมื่อแสงที่ผ่านเข้ามาในตาจะต้องผ่านแก้วตา (Cornea) และเสนส์ (Lens) ส่วนม่านตา (Iris) จะทำหน้าที่ปิดเปิดเพื่อปรับความเข้มของแสงที่เข้ามายังตา การรับรู้เรื่องแสงและสีของมนุษย์จะมีเนื้อเยื่อที่บริเวณผนังรอบ ๆ ดวงตาที่มีความไวต่อแสง ซึ่งประกอบด้วยเซลล์ตัวรับ (Receptor cells) สองชนิดด้วยกันคือ เซลล์รูปกรวย (Cone cell) เซลล์รูปแท่ง (Rod cell) เซลล์ที่ตอบสนองต่อสีคือเซลล์รูปกรวย ดวงตาของมนุษย์

24. เซลล์รูปกรวยนี้จะมีส่วนที่ตอบสนองต่อสีแดง, สีเขียว และสีน้ำเงิน ส่วนสีอื่น ๆ ที่มองเห็นเป็นผลรวมของการตอบสนองต่อสีแดง สีเขียว และสีน้ำเงิน ส่วนเซลล์แบบแท่งจะตอบสนองต่อความเข้มต่ำ ๆ ได้ดี ซึ่งจะช่วยให้เรามองเห็นได้ในที่มืด ส่วนเซลล์รูปกรวยจะสามารถตอบสนองต่อแสงที่มีความเข้มสูงอย่างในเวลากลางวัน ดวงตาของมนุษย์

25. เซลล์รูปกรวยและเซลล์รูปแท่งนี้มีจำนวนรวมกันประมาณ 94,500,000 เซลล์ (เซลล์รูปกรวยประมาณ 4,500,000 เซลล์ และเซลล์รูปแท่งประมาณ 90,000,000 เซลล์) เซลล์รูปกรวยที่ตอบสนองแสงทั้ง 3 สีจะมีในปริมาณเท่า ๆ กัน โดยเซลล์ที่ตอบสนองแสงสีแดงอยู่ในช่วงความถี่ต่ำ ส่วนเซลล์ที่ตอบสนองแสงสีเขียวได้ดีจะอยู่ในช่วงความถี่ปานกลาง และเซลล์ที่ตอบสนองแสงสีน้ำเงินอยู่ในช่วงความถี่สูง ดวงตาของมนุษย์

26. ดวงตาของมนุษย์ การตอบสนองต่อแสงที่ความถี่ต่าง ๆ ของเซลล์รูปกรวย

27. ที่กล่าวว่าเซลล์รูปกรวยตอบสนองแสงสีแดง เขียว หรือสีน้ำเงินนั้น ไม่ได้หมายความว่าเซลล์รูปกรวยจะได้รับการกระตุ้นจากแสงสีเพียงสีเดียว เท่านั้น แต่สามารถถูกกระตุ้นได้ด้วยความถี่ที่เป็นช่วง ๆ ดังนั้นจึงถูกกระตุ้นด้วยความถี่มากมาย ซึ่งแต่ละความถี่จะมีความสามารถในการกระตุ้นเซลล์รปกรวยที่มากน้อยแตกต่างกันไป เช่นเมื่อเรามองแสงสีแดง เซลล์รูปกรวยที่มีความไวต้อแสงสีแดงจะได้รับการกระตุ้นมากที่สุด และเซลล์รูปกรวยที่ไวต่อแสงสีเขียวจะได้รับการกระตุ้นรองลงมา ส่วนเซลล์รูปกรวยที่ไวต่อแสงสีน้ำเงินจะได้รับการกระตุ้นน้อยที่สุด ดวงตาของมนุษย์

28. บนพื้นที่จุดเล็ก ๆ บนเรตินาจะมีสัดส่วนของเซลล์รูปกรวยที่ไวต่อแสงสีแดง สีเขียว และสีน้ำเงินเป็น 32:16:1 จะเห็นว่าเซลล์รูปกรวยที่ไวต่อแสงสีน้ำเงินมีน้อยสุด ทำให้เรามีความไวต่อสีน้ำเงินต่ำกว่าสีเขียว และสีแดง นั่นเอง คุณสามารถมองเห็นวัตุเป็นสีต่าง ๆ เนื่องจากสีที่ส่งมานั้นมีองค์ประกอบของสีแดง, สีเขียว และสีน้ำเงินในสัดส่วนที่แตกต่างกัน ดวงตาของมนุษย์จะแปลความคลื่นสีเหล่านั้นออกมาเป็นสีต่าง ๆ รูปต่อไปแสดงถึงการเห็นวัตถุเป็นสีน้ำตาลซึ่งเกิดจากการประกอบของสีแดง 60 ส่วน, สีเขียว 40 ส่วน และสีน้ำเงิน 10 ส่วน ดวงตาของมนุษย์

29. ดวงตาของมนุษย์ ตามองเห็นวัตถุเป็นสีน้ำตาลที่เกิดจากส่วนประกอบสีแดง 60 ส่วน, สีเขียว 40 ส่วน และสีน้ำเงิน 10 ส่วน

30. ความเข้มของพลังงานแสงที่วัดออกมาทางกายภาพจะอยู่ในรูปความสว่าง (Brightness) จะสว่างมากหรือน้อยขนาดไหน เราสามารถรับรู้ได้จากแสงที่ตกกระทบกับวัตถุ ระบบการมองเห็นของมนุษย์จะมีการตอบสนองที่แตกต่างกันตามช่วงความถี่ของแสงแต่ละสี เช่น แสงที่มาจากช่วงความถี่สีเขียวกับสีแดง โดยทั้งสองจะมีความเข้มของแสงเท่ากัน แต่เราอาจจะเห็นแสงที่มีความสว่างต่างกัน เนื่องจากการตอบสนองที่ไม่เท่ากันของเซลล์รูปกรวยที่มีต่อสีแดงและสีเขียว ความสว่างที่ตอบสนองต่อช่วงความถี่ต่าง ๆ กัน แสดงดังรูป ดวงตาของมนุษย์

31. ดวงตาของมนุษย์ เส้นโค้งมาตรฐานการมองเห็นของ CIE

32. การแสดงสีบนจอคอมพิวเตอร์ก็ใช้หลักการเดียวกันคือการกำหนดความเข้มของแสงสีแดง, สีเขียว และสีน้ำเงินเพื่อให้เกิดเป็นสีตามต้องการ จอคอมพิวเตอร์ถูกออกแบบให้สร้างแสง 3 สี แต่ละสีตามความเข้ม ด้านหลังจอภาพเป็นปืนอิเล็กตรอน (Electron gun) ที่ทำหน้าที่ยิงอิเล็กตรอนจากด้านหลังให้มากระทบแผ่นฟอสเฟอร์ทำให้เกิดแสงสีแดง, สีเขียว และสีน้ำเงิน ความเข้มของแสงที่ปล่อยออกมาเปลี่ยนไปตามลำแสงอิเล็กตรอน สีของสารฟอสเฟอร์ทั้ง 3 สีจะอยูใกล้กันทำให้กิดเป็นจุดสีบนจอภาพ การแสดงสีบนจอคอมพิวเตอร์

33. การแสดงสีบนจอคอมพิวเตอร์การแสดงสีบนจอคอมพิวเตอร์ การสร้างสีบนจอคอมพิวเตอร์

34. จอคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันก็มีหลากหลายให้เลือกใช้งาน แต่สิ่งที่ทำให้กราฟิกมีความสวยงาม สีกลมกลืนหรือไม่ขึ้นอยู่กับความละเอียดของจอภาพ (resolution) แต่เดิมความละเอียดจอภาพอาจจะอยู่ที่ 640x480 แต่ในปัจจุบันอาจจะมีความละเอียดถึง 2,560x2,048 รูปต่อไปแสดงพัฒนาการของชื่อจอคอมพิวเตอร์และความละเอียดในการแสดงผลตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน โหมดการแสดงผลบนจอคอมพิวเตอร์

35. โหมดการแสดงผลบนจอคอมพิวเตอร์โหมดการแสดงผลบนจอคอมพิวเตอร์

36. โหมดการแสดงผลบนจอคอมพิวเตอร์โหมดการแสดงผลบนจอคอมพิวเตอร์ ตาราง 9-2 โหมดสีและชื่อทั่วไปในการแสดงผลกราฟิก

37. 2 สี

38. 16 สี

39. 256 สี

40. 16.7 M

41. สิ่งที่เราใช้อ้างอิงคุณสมบัติและธรรมชาติของสีในขอบเขตเฉพาะเรียกว่า โมเดลสี (Color Model) เราไม่สามารถใช้เพียงโมเดลสีเดียวในการอธิบายคุณสมบัติและธรรมชาติของสีได้ทั้งหมด เราจำเป็นต้องใช้โมเดลสีที่หลากหลายเพื่อช่วยอธิบายความแตกต่างคุณลักษณะของสี โมเดลสี (Color Model)

42. เมื่อเราผสมแสงจากแหล่งกำเนิด 2 แหล่งหรือมากกว่าด้วยความถี่หลักที่แตกต่างเข้าด้วยกัน เราสามารถเปลี่ยนความเข้มของแสงจากแต่ละแหล่งเพื่อสร้างช่วงสีเพิ่มเติมขึ้นมาใหม่ การทำแบบนี้เป็นวิธีหนึ่งในการสร้างโมเดลสี สีสัน (hue) ที่เราเลือกจากแหล่งกำเนิดแสงเรียกว่า สีหลัก(Primary Color) และขอบเขตสี (color gamut) สำหรับโมเดลคือชุดของสีทั้งหมดที่เราสามารถสร้างจากสีหลักได้ สีหลัก 2 สีที่สร้างขึ้นมาหมายถึงสีตรงข้าม (Complementary color) ตัวอย่างของคู่สีประกอบคือ แดงกับฟ้า, เขียวกับม่วงแดง และ น้ำเงินกับเหลือง สีหลัก

43. ไม่มีข้อจำกัดของชุดสีหลักที่นำมาผสมกันเป็นสีที่มองเห็นได้ อย่าไรก็ตามสีหลัก 3 สีก็เพียงพอแล้วสำหรับงานทั่วไป การกำหนดชุดของสีหลักทำให้เราสามารถกำหนดคุณลักษณะสีที่ 4 ด้วยกระบวนการผสมสี ดังนั้นส่วนผสมของสีหลัก 1 หรือ 2 สีทำให้ได้สีที่ต้องการได้ อาจกล่าวได้ว่าสีทุกสีเกิดจากสีหลัก 3 สีที่ผสมกันในความเข้มที่แตกต่างกัน สีหลัก

44. รูปต่อไปแสดงถึงฟังก์ชันความเข้ากันได้ของสี (color-matching function) สำหรับสีหลัก 3 สีและเป็นความเข้มแต่ละสีที่จำเป็นต้องใช้เพื่อสร้างสีที่ต้องการ จากกราฟในรูปจะเห็นว่าสีที่มีความยาวคลื่น 500 นาโนเมตรเกิดจากความเข้มของแสงสีน้ำเงินรวมกับสีเขียวแล้วลบด้วยความเข้มของแสงสีแดง นั่นหมายความว่าสีรอบ ๆ ความยาวคลืน 500 นาโนเมตรอธิบายได้เพียงว่าเป็นการผสมของความเข้มแสงสีแดง, สีน้ำเงิน และสีเขียวตามรูป ดังนั้นจอภาพสี RGB จะไม่สามารถแสดงสีข้างเคียงของ 500 นาโนเมตรได้ สีหลัก

45. สีหลัก ปริมาณ RGB ของความเข้ากันได้ของสี

46. เนื่องจากไม่มีข้อจำกัดชุดของแหล่งกำเนิดแสงที่มาผสมกันให้เกิดเป็นสีต่าง ๆ ได้นั้นเอง สีหลัก 3 สีจึงได้ถูกกำหนดขึ้นในปี ค.ศ.1931 โดย International Commission on Illumination ที่ชื่อ CIE สีหลัก 3 สีเป็นสีในจินตนาการซึ่งถูกกำหนดทางคณิตศาสตร์ด้วยฟังก์ชันความเข้ากันได้ของสีที่เป็นค่าบวก (รูปต่อไป) ที่กำหนดความเข้มของแต่ละสีหลักที่จำเป็นในการสร้างสีต่าง ๆ การกำหนดนี้เป็นมาตรฐานนานาชาติของสีทุกสี และสีหลักของ CIE นี้ได้กำจัดค่าความเข้ากันได้ของสีที่เป็นค่าลบออกไป รวมทั้งกำจัดปัญหาต่างๆ ที่เกี่ยวข้องในการเลือกชุดของสีหลักจริง ๆ โมเดลสี XYZ

47. โมเดลสี XYZ ปริมาณการเข้ากันได้ของสี 3 สี

48. ชุดของสีหลัก CIE โดยทั่วไปอ้างอิงถึงโมเดลสี XYZ ซึ่งพารามิเตอร์ X, Y และ Z แทนความเข้มของแต่ละสีหลัก CIE ที่จำเป็นในการสร้างสีตามต้องการ ดังนั้นสีที่อธิบายได้ด้วยโมเดล XYZ จะเหมือนกับที่ได้อธิบายสีด้วยโมเดลสี RGB ในรูปแบบ 3 มิติของสี XYZ เราแสดงสี c() ด้วย โมเดลสี XYZ 9-1

49. โดยที่ X, Y และ Z คำนวณได้จากฟังก์ชันความเข้ากันได้ของสี โมเดลสี XYZ 9-2

50. พารามิเตอร์ k ในการคำนวณนี้มีค่า 683 lumens/watt ซึ่ง lumen เป็นหน่วยสำหรับการแพร่กระจายแสงต่อหนึ่งหน่วยมุมของแข็งจากแหล่งกำเนิดจุดมาตรฐาน (บางครั้งเรียกว่าแรงเทียน) ฟังก์ชัน I() แทนการแพร่สเปกตรัมซึ่งเลือกจากความเข้มแสงในทิศทางเฉพาะ ฟังก์ชันความเข้ากันได้ของสี fY ตามพารามิเตอร์ Y คือความส่องสว่างของสี ค่าความส่องสว่างโดยปกติจะปรับอยู่ในช่วง 0 ถึง 100.0 ซึ่ง 100.0 แทนความส่องสว่างของแสงสีขาว โมเดลสี XYZ