色度學(xué)是將主觀顏色感知與客觀物理測(cè)量值聯(lián)系起來(lái)，對(duì)顏色刺激進(jìn)行度量、計(jì)算和評(píng)價(jià)的一門學(xué)科，它的最終目標(biāo)是建立符合顏色視覺辨別特性的預(yù)測(cè)模型。鑒于許多的朋友對(duì)色度學(xué)不是很了解，本文就為大家介紹了色度學(xué)的定義及CIE規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)的類型，感興趣的朋友可以了解一下！
色度學(xué)指什么？
對(duì)顏色進(jìn)行定量的描述不僅涉及到觀察者的顏色視覺特性，還受到照明和觀察物理?xiàng)l件等諸多復(fù)雜因素的影響。各國(guó)顏色科學(xué)家長(zhǎng)期以來(lái)在國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）的協(xié)調(diào)和指導(dǎo)下不斷探索，致力于發(fā)展與顏色視覺特性趨于一致的顏色物理測(cè)量理論和技術(shù)，以滿足工業(yè)生產(chǎn)對(duì)顏色表征的定量化和標(biāo)準(zhǔn)化需要。CIE于1931年推薦了CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)、三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)光源（A、B和C）以及標(biāo)準(zhǔn)照明和觀察條件等，奠定了現(xiàn)代色度學(xué)的基礎(chǔ)。
從狹義上來(lái)說(shuō)，色度學(xué)是一個(gè)用于預(yù)測(cè)兩個(gè)具有不同光譜功率分布的刺激色樣在特定觀察條件下是否具有相同顏色的工具。如果兩個(gè)刺激色樣具有相同的三刺激值，則認(rèn)為對(duì)于具有正常色覺的標(biāo)準(zhǔn)觀察者，這兩個(gè)刺激色樣具有相匹配的顏色。廣義上的色度學(xué)還包括了復(fù)雜觀察條件下刺激色樣顏色外貌的估測(cè)方法。
色度學(xué)的目標(biāo)：
色度學(xué)的最終目標(biāo)是建立符合顏色視覺辨別特性的預(yù)測(cè)模型，具體包括以下幾點(diǎn)：
1.每個(gè)唯一的顏色應(yīng)當(dāng)具有唯一的色度參數(shù)，即兩個(gè)具有相同色度參數(shù)的刺激色樣應(yīng)當(dāng)具有相同的顏色外貌，而兩個(gè)具有不同色度參數(shù)的刺激色樣所對(duì)應(yīng)的顏色外貌也是不同的。
2.利用一個(gè)各個(gè)維度相互垂直的坐標(biāo)系統(tǒng)來(lái)表述相應(yīng)的色度參數(shù)，并應(yīng)體現(xiàn)出顏色的主要視覺屬性，如明度、彩度和色調(diào)等。
3.兩個(gè)刺激色樣之間的計(jì)算色差值應(yīng)與相應(yīng)的視覺感受量差異成正比。
其中第一個(gè)目標(biāo)通過采用CIE1931標(biāo)準(zhǔn)觀察者顏色匹配函數(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。三原色匹配或混合是CIE標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)的物理基礎(chǔ)，幾乎所有的顏色都可以通過三原色按一定的比例混合得到。根據(jù)顏色相加混合的現(xiàn)象，格拉斯曼（H.Grassmann）于1854年提出了格拉斯曼顏色混合定律，奠定了顏色測(cè)量和匹配的理論基礎(chǔ)。格拉斯曼顏色混合定律的基本內(nèi)容為：
1.人眼只能分辨出顏色的三種變化，即明度、飽和度和色調(diào)。
2.由幾個(gè)顏色所組成的加混色中，如果其中一個(gè)顏色連續(xù)變化，則混合色的外貌也將連續(xù)變化。
3.在加混色中，其混合色取決于參加混合的顏色的外貌，而與各自的光譜組成無(wú)關(guān)。
4.混合色的總亮度等于組成混合色的各顏色亮度的總和。
CIE規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)的類型：
1.CIE1931RGB色度系統(tǒng)
1931年，國(guó)際照明委員會(huì)根據(jù)W.D.Right和J.Guild的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，推出了“CIE1931-RGB”標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值。
由加混色原理可知，任何一個(gè)顏色均可以用線性無(wú)關(guān)的三個(gè)原色以適當(dāng)?shù)谋壤嗉踊旌隙c之匹配，寫成色方程即為：
C=c（C）=r（R）+g（G）+b（B）
式中r、g、b是匹配顏色C所需要的三個(gè)原色的刺激量，稱之為顏色C的三刺激值。如果令r=r/（r+g+b），g=g/（r+g+b），b=b/（r+g+b）則上式可變?yōu)椋?/p>
上式中r、g、b是顏色C的色品坐標(biāo)。
如果定義顏色C的一個(gè)單位為1（C）=r（R）+g（G）+b（B），即c=r+g+b，而顯然r+g+b=1，所以可以用r、g作為直角坐標(biāo)繪制出一個(gè)直角坐標(biāo)圖它是由所有光譜色的色品坐標(biāo)點(diǎn)連接起來(lái)而形成的光譜軌跡，稱之為色品圖。下圖為CIE1931RGB色品圖。
從上圖可以看到，r、g、b光譜三刺激值和光譜軌跡的色品坐標(biāo)中均有很大一部分出現(xiàn)負(fù)值。計(jì)算不方便，不易于理解。于是，CIE 又在“CIE-RGB”的基礎(chǔ)上導(dǎo)出了CIE1931XYZ色度系統(tǒng)。
2.CIE1931XYZ色度系統(tǒng)
CIE1931RGB系統(tǒng)中波長(zhǎng)譜線的坐標(biāo)點(diǎn)連接起來(lái)，就形成了CIE1931 XYZ系統(tǒng)色品圖，如下圖所示。
由CIE1931RGB系統(tǒng)轉(zhuǎn)換而來(lái)的等能光譜色品坐標(biāo)，連成的曲線稱為CIEx-y色品圖的光譜軌跡在光譜軌跡的紅端波長(zhǎng)到波長(zhǎng)為560nm的區(qū)間內(nèi)，光譜色軌跡接近直線，然后光譜色軌跡形成弧形曲線直至光譜的短波區(qū)域，藍(lán)紫色的波長(zhǎng)被壓縮在很小的范圍之內(nèi)由該光譜軌跡曲線以及連接光譜的紅端和藍(lán)端的直線所構(gòu)成的馬蹄形內(nèi)，包括了一切物理上能實(shí)現(xiàn)的顏色。
XYZ三刺激值是通過色刺激函數(shù)每一個(gè)波長(zhǎng)的值乘以CIE色匹配函數(shù)每一個(gè)波長(zhǎng)上的值，并將每一組乘積在相應(yīng)整個(gè)可見光譜的波長(zhǎng)范圍內(nèi)積分起來(lái)得到。按實(shí)踐中常用的方法，對(duì)于反射物體色，其結(jié)果可用400-700nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)，間隔20nm的波長(zhǎng)處的乘積和來(lái)近似表示。
3.CIE1976 L*a*b*表色系統(tǒng)
CIE推薦的X，Y，Z空間是不均勻的，在此空間中，兩對(duì)等距的顏色點(diǎn)，并不一定給人以相同的顏色感覺。為了提高計(jì)算結(jié)果與視覺的相關(guān)性，CIE推出了幾種均勻顏色空間（CIE1964W*U*V*、CIE1976L*u*v*、CIE1976L*a*b*等），其中應(yīng)用最廣泛的是CIE1976L*a*b*均勻顏色空間。當(dāng)X，Y，Z和X0，Y0，Z0滿足條件X/X0>0.008856，Y/Y0>008856，Z/Z0>0.008856時(shí)，其坐標(biāo)參數(shù)為：
當(dāng)X/X0，Y/Y0，Z/Z0三個(gè)值中任一個(gè)小于 0.008856 時(shí)，其坐標(biāo)參數(shù)為：
式中的X0，Y0，Z0代表CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體照射在完全漫反射體上，然后反射到人眼中的三刺激值，其取值如下表所示。
L*為明度指數(shù)，表示黑-白軸，a*和b*為色度指數(shù)，分別表示紅-綠軸和黃-藍(lán)軸。L*為10時(shí)，表示對(duì)光完全散射的漫射體：L*為0時(shí)，表示對(duì)光完全吸收的黑體。a*值越大，樣品的色調(diào)越紅；b*值越大，色調(diào)就越黃。