現(xiàn)代色度學(xué)初步解決了對(duì)顏色作定量描述和測(cè)量的問(wèn)題，但是物體顏色的定量度量受到許多因素的影響，如觀察者的視覺(jué)生理?xiàng)l件、外界的照明條件和觀察條件等，為了統(tǒng)一顏色的表示方法及度量條件，國(guó)際照明委員會(huì)CIE基于三原色原理規(guī)定了一系列的標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)，稱為CIE標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)。那么，CIE標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)有哪些類型？本文為大家做了介紹。

CIE標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)是什么？

CIE表色系統(tǒng)是基于混色系統(tǒng)的表色系統(tǒng)。在混色系統(tǒng)中，把從感知色中去除物體特有的感覺(jué)因素后得到的顏色作為對(duì)象，這對(duì)感覺(jué)來(lái)說(shuō)是最單純的，并稱之為色感覺(jué)。光進(jìn)入人眼并產(chǎn)生色感覺(jué)，把這樣的光稱為色刺激，任意的色刺激都可以用等于三種錐狀體（用于感知顏色）的響應(yīng)量的三種色光的混色與其匹配。因此可以不直接采用三種錐狀體的響應(yīng)量而由這三種色光的混合量表示該色刺激。

混色系統(tǒng)就是基于色刺激的這一性質(zhì)，用三個(gè)值表示色刺激，因此稱為三色表色系統(tǒng)，稱三種色光的混合量為該色刺激的三刺激值。把色刺激的光譜分布稱作色刺激函數(shù)，三刺激值是由色刺激函數(shù)這種物理量和人眼的心理上的光譜響應(yīng)之組合而求出的，因此是一種心理物理量。我們把表示色刺激特性的三刺激值的三個(gè)數(shù)值稱為色度值，把用色度值表示的色刺激稱為心理物理色。因此作為混色系統(tǒng)的表色值可用色度值。

CIE標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)是用三刺激值來(lái)定量描述顏色量的，包括RGB系統(tǒng)、XYZ系統(tǒng)等。

CIE標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)的類型：

1.CIERGB系統(tǒng)

國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）于1931年根據(jù)如下基準(zhǔn)確定了標(biāo)準(zhǔn)色匹配函數(shù)：

（1）原刺激[R]，[G]，[B]定為λR-700.0nm，色度系統(tǒng)λG-546.1nm，λB=435.8nm的單色光。并以相等數(shù)量的三原色刺激值匹配出等能白光來(lái)確定三刺激值單位。

（2）原刺激[R]，[G]，[B]的明度系數(shù)之比用光度量單位表示定為1.0000：4.5907：0.0601，用輻射量單位表示定為72.0966：1.3791：1.0000。

下圖是以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)、三刺激值為縱坐標(biāo)，繪出的光譜三刺激值曲線圖。

某色[F]可用[R]，[G]，[B]的混合量R，G，B為分量合成的RGB色空間的向量來(lái)表示，如下圖所示圖。

常用向量[F]和單位平面R+G+B=1的交點(diǎn)（r，g，b）來(lái)表示。r，g，b由下式求出：

r=R/(R+G+B)

b=B/(R+G+B)

g=G/(R+G+B)

由上式可知r+g+b=1，因此用（r，g，b）中的兩個(gè)，例如用（r，g）就足夠了。這樣確定的（r，g）稱為色[F]的色度坐標(biāo)，將色度坐標(biāo)表示在平面上的圖形稱為色度圖，將色[F]的色度坐標(biāo)在色度圖上的點(diǎn)稱為色度點(diǎn)。由以上一系列的規(guī)定表示顏色的體系稱為RGB色度系統(tǒng)。

下圖是根據(jù)1931年CIE標(biāo)準(zhǔn)觀察者三刺激值繪出色度圖。在此色度圖中偏馬蹄形曲線是所有光譜色色度點(diǎn)連接起來(lái)的軌跡稱為光譜軌跡。

2.CIEXYZ系統(tǒng)

在RGB色度系統(tǒng)中色匹配函數(shù)是從實(shí)驗(yàn)得出的，可以用于色度學(xué)計(jì)算，但計(jì)算中會(huì)出現(xiàn)負(fù)值，用起來(lái)不方便，又不易理解。因此CIE 于1931年制定RGB色度系統(tǒng)的同時(shí)，為了使色匹配函數(shù)均為正值又定了新的原刺激[X]，[Y]，[Z]，得到XYZ色度系統(tǒng)，又稱為CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)。

CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)是由RGB系統(tǒng)推導(dǎo)而來(lái)的。三個(gè)假想原色的確定主要考慮到：

（1）規(guī)定了[X]、[Z]兩原色只代表色度，沒(méi)有亮度，光亮度只與三刺激值Y成比例。X、Z線稱為無(wú)亮度線。

（2）在此系統(tǒng)中光譜三刺激值全為正值。要達(dá)到此目的在選擇三原色時(shí)，必須使三原色所形成的顏色三角形能夠包括整個(gè)光譜軌跡。

（3）光譜軌跡從540nm到700nm，在RGB色度圖上基本是直線，用這段線上的兩個(gè)顏色相混合可以得到兩色之間的各種光譜色，新的XYZ三角形的XY邊應(yīng)與這段直線重合，這樣計(jì)算簡(jiǎn)單，只涉及[X]、[Y]原色的變化。

在確定了三個(gè)原色坐標(biāo)后，還必須選擇一種標(biāo)準(zhǔn)白，以確定三刺激值的單位。

XYZ系統(tǒng)用相等數(shù)量的三原色刺激值匹配出等能白來(lái)確定各原色刺激值單位。

RGB與XYZ色度系統(tǒng)關(guān)系如下圖所示。

XYZ色度系統(tǒng)三刺激值曲線圖如下圖所示。圖中x，y，z代表了匹配各波長(zhǎng)等能光譜色的三個(gè)假想原色的三刺激值。它的數(shù)據(jù)是由三個(gè)真原色（R）、（G）、（B）的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換而來(lái)的。XYZ系統(tǒng)給色度學(xué)的計(jì)算帶來(lái)了極大的方便，它的特點(diǎn)是所有x，y，z的數(shù)據(jù)都是正值。

CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度建立后，經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐證明，CEI1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者的數(shù)據(jù)代表了人眼2°視場(chǎng)的色覺(jué)平均特性。但是，當(dāng)觀察視場(chǎng)大到4°以上時(shí)，顏色視覺(jué)會(huì)發(fā)生一定的變化。日常觀察物體時(shí)視野經(jīng)常超過(guò)2°范圍。因此，為了適應(yīng)大視場(chǎng)測(cè)量的需求，推出了CIE1964補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)，也叫作10°視場(chǎng)X10Y10Z10色度系統(tǒng)。