CIE為了對顏色進行統(tǒng)一的度量，規(guī)定了用于顏色測量的CIE標準色度學系統(tǒng)，CIE標準色度學系統(tǒng)是顏色測量過程中常用的工具和方法。在這一系統(tǒng)中，CIE對顏色測量的標準化條件和色彩空間進行了相應的規(guī)定。那么，CIE顏色測量的標準化條件有哪些？CIE顏色定量描述的色度空間有幾個？下文將為大家進行介紹。

CIE顏色測量的標準化條件：

1.標準照明體及光源

在不同的光源照射下，同一物體會顯現(xiàn)出不同的顏色，這一因素使得不同顏色之間的比較變得困難。為了解決這一問題，方便顏色量的比較和傳遞，CIE推薦了幾種標準照明體和光源。光源如太陽、鹵鎢燈、LED等；照明體指具有特定光譜功率分布的物體，但并不一定存在一個具體的光源與之對應。CIE推薦標準照明體的相對光譜功率分布如下圖所示，其中曲線SA、SB、Sc 分別代表了標準照明體A、B、C 的相對光譜功率分布，曲線D65則是標準照明體D系列的中的一種相對光譜功率分布。

如上圖所示，標準照明體D代表的是各種日光的相對光譜功率分布，有著比標準照明體A、B和C更加符合日光的色品坐標。因此，一般優(yōu)先推薦使用標準照明體D，其中在色度學領域中應用最多的標準照明體是D65。標準光源是符合標準照明體的光譜功率分布的人工光源，CIE推薦了標準光源A、B、C來實現(xiàn)標準照明體A、B、C的相對光譜功率分布。唯獨標準照明體D，CIE尚未給出與之對應的標準光源。因此標準照明體D的模擬是當前光源研究的重要內(nèi)容之一。

2.照明與接收幾何條件

照明與接收幾何條件指的是光源、被測物體和觀察者之間在空間上的位置關系。顏色測量時，照明與幾何條件的變化也會造成測量結果的變化。因此，為了減少這些因素對光譜實測結果精確度的影響、提高測量精度，CIE對透射樣品的檢測推薦了以下3種測量模式，具體空間方位如下圖所示。

（1）垂直/垂直（0/0）

照明裝置和測量裝置安裝在樣品兩側，且在樣品法線方向上，安裝要求光軸與樣品法線的夾角不超過 5°。入射光束垂直透射被測樣品，測量裝置的探測器捕獲透射的光輻射，從而獲取透射樣品的色度信息和其部分透射比τr。

（2）垂直/漫射（0/d）

照明裝置同樣安裝在樣品表面法線方向上，安裝時同樣要求光軸與樣品法線的夾角不超過5°。入射光束垂直透射被測樣品，選擇尺寸合適且內(nèi)壁反射比均保持一致的積分球安置于透射樣品底部。測量裝置安裝在積分球的開口處，收集照明光束的透射光通量，從而獲取透射樣品的色度信息和透射比τ。如果將照明裝置和探測裝置的位置互換，則稱為垂直/漫射（0/d）方式。

（3）漫射/漫射（d/d）

樣品兩邊都安裝具有漫射功能的積分球，兩個積分球的開口處分別安裝照明裝置和測量裝置。通過安裝有測量裝置的積分球收集透射光輻射，測量裝置獲取透射樣品色度和其雙漫射透射比τd/d。

3.標準觀察者

CIE 規(guī)定在計算顏色量時，為了消除不同人對相同顏色的感覺差異，CIE定義了標準觀察者的概念。經(jīng)過對一定數(shù)量擁有正常視覺的人類進行實驗，將其結果作為所有色度測量和顏色計算的依據(jù)。并將這些實驗及其分析結果，稱作標準觀察者。實驗中使用分屏，在左側投射一種特定色彩，右側投射光強可調(diào)節(jié)的紅綠藍三色，示意圖如下圖所示。觀察者們需要通過調(diào)節(jié)右側三色的光強并將其形成的顏色與左側的顏色進行匹配，記錄下每種光源的變化及其輻射量，實現(xiàn)對人眼色覺能力的量化。

CIE顏色定量描述的色度空間：

基于上述的3個標準，CIE根據(jù)不同的應用場景，建立了許多的標準色度體系，也稱作顏色空間。常用的顏色空間有RGB、XYZ，并由此衍生出了Luv和Lab等。利用這些色度空間的色品坐標可以定量的描述顏色。下面對幾個常用的顏色模型進行介紹。

1.1931CIE顏色系統(tǒng)

1931CIE顏色系統(tǒng)包括1931CIE-RGB顏色系統(tǒng)和 1931CIE-XYZ顏色系統(tǒng)。

人類對自然中顏色的識別是通過人眼視網(wǎng)膜上的三種視錐細胞，而這三種視錐細胞最敏感的波長范圍分別對應紅、綠、藍3種顏色的波段。根據(jù)這種規(guī)律，提出三原色原理，即在理論上可見光內(nèi)的所有顏色都可以由紅色R、綠色G、藍色B這3種原色匹配產(chǎn)生，從而得到了1931CIE-RGB顏色系統(tǒng)。該系統(tǒng)首次使用數(shù)學方法，通過確定三原色的比例系數(shù)來確定顏色，CIE通過對317位正常視覺者進行色匹配實驗，得到如圖1的色匹配函數(shù)曲線。并得到1931CIE-RGB系統(tǒng)色度圖2，不難發(fā)現(xiàn)，曲線圖與色度圖中出現(xiàn)了負數(shù)，這是因為在標準觀察者實驗的過程中，會出現(xiàn)無法通過調(diào)節(jié)右側三色的光強來匹配左側顏色的情況，為了將實驗者所觀察到的顏色與左側顏色相匹配，不得不將左側顏色進行調(diào)整，負值即補償這部分調(diào)整。

針對RGB顏色系統(tǒng)中負值的出現(xiàn)對后續(xù)使用不便及計算困難的問題，CIE對色匹配函數(shù)進行了線性變換，將所有的分量都放在正數(shù)空間，從而得到了新的一組三原色XYZ。對應的色匹配曲線如下圖1所示，并得到 1931CIE-XYZ系統(tǒng)色度圖，如圖2所示。1931CIE-XYZ顏色系統(tǒng)在計算使用上的方便，為日后量化視覺顏色、顏色測量及色差評定標準打下了基礎。

2.1964CIE顏色系統(tǒng)

1931CIE顏色系統(tǒng)表征了人眼在視場為2°時的色覺平均特性，但是在日常觀察物體時常常會超過2°的范圍，研究表明，當視場大于4°時，由于眼睛桿狀細胞的參與及視網(wǎng)膜中央窩黃色素的影響，顏色視覺會發(fā)生一定變化。因此CIE在1964年進行10°視場的色匹配實驗，補充規(guī)定了一組新的三刺激值作為標準，并對之前的實驗結果作了桿狀細胞參與的修正，得到新的RGB顏色系統(tǒng)。

同樣的，為消除負值帶來的不便對RGB顏色系統(tǒng)進行線性變換，得到1964CIE-XYZ顏色系統(tǒng)。對比于1931CIE-XYZ顏色系統(tǒng)，1931CIE-XYZ顏色系統(tǒng)在視網(wǎng)膜上中央窩以外的區(qū)域?qū)Χ滩ü庾V有更高的敏感性，提高了大視場下顏色匹配的精度和辨別色差的能力。

3.1976CIELab均勻顏色空間

1931CIE色度空間顏色分布不均勻，不容易對顏色之間的差異進行判定，無法非常直觀的判斷兩種顏色之間差異的大小。因此為了進一步改進和統(tǒng)一顏色評價的方法，CIE 推薦了新的顏色空間及相關的色差公式，即 1976CIELab。1976CIELab屬于非自照明的顏色空間，與其它顏色空間相比，1976CIELab是與設備無關的顏色表示方法，在感知上是均勻一致的，能夠較好的反映物體色真實的心理感受效果。1976CIELab的出現(xiàn)統(tǒng)一了色差評價的標準，現(xiàn)已成為各顏色測量行業(yè)中檢測最終產(chǎn)品顏色差別一致性的定量評價標準。

1976CIELab色空間由（L）、（a）、（b）3 個要素組成，L表示照度，相當于亮度，值域范圍為0～100；a表示的顏色范圍是洋紅色至綠色，b表示的顏色范圍是黃色至藍知色，兩者值域都是+127至-128.1976CIE-Lab 空間可由1931CIEXYZ系統(tǒng)通過數(shù)學轉(zhuǎn)換得到，具體計算公式如下：

其中，在上面的公式中，X、Y、Z指的是物體的三刺激值，這三個屬性值是在海明對立坐標理論的基礎上建立起來的。Xn、Yn、Zn表示的是CIE標準照明體先照射在完全反射漫反射體上，再經(jīng)其反射到人們眼中的白顏色物體的三刺激值。光源和觀察者的條件分別以D65和10°條件為佳。在不同的光源以及觀察者條件下，三刺激值是不同的。若采用D65標準照明體X0=94.811，Y0=100.00，Z0=107.304。

同時，1976CIELab還給出了色差計算公式，具體計算公式如下：

式中：△L為兩顏色間明度差，△a與△b為兩顏色之間的色度差。△E為總色差，△E越大，說明兩種顏色之間的色差越明顯，在色空間上距離越遠。