由于顏色的測(cè)量受到多種主客觀因素的影響，因此為了統(tǒng)一顏色測(cè)量和計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)，CIE規(guī)定了多個(gè)表色系統(tǒng)，以用于對(duì)顏色進(jìn)行客觀和定量的描述。色差儀作為光電儀器，是以CIE標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)為基礎(chǔ)而研制的。那么，色差儀有哪些表色系統(tǒng)？色差儀不同表色系統(tǒng)的色差值怎么計(jì)算？本文為大家進(jìn)行了介紹，感興趣的可以了解一下！

色差儀的表色系統(tǒng)介紹：

使用國(guó)際普遍適用的CIE測(cè)色系統(tǒng)的基本理論來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)顏色的數(shù)字化描述。在1931CIE-RGB系統(tǒng)中，選取了700nm、546.1nm、435.8nm作為紅、綠、藍(lán)三種原色，根據(jù)實(shí)驗(yàn)和精確計(jì)算得到匹配等能白光E的三原色的亮度比例為：1.0000：4.5907：0.0601。這一比率也被作為紅、綠、藍(lán)三原色光的單位量，稱[R]、[G]、[B]三原色單位。任何一種顏色C都可由[R]、[G]、[B]三原色單位按一定數(shù)量混和匹配。顏色的匹配用方程表示如下：

式中R、G、B為匹配顏色C時(shí)所需的紅、綠、藍(lán)三原色的數(shù)量，被稱為三刺激值。R、G、B的具體數(shù)值決定了顏色C的顏色和光通量，但在一般測(cè)試中我們只需要的測(cè)定出顏色，而不需要測(cè)量具體的光通量，因此我們只要知道了R、G、B的相對(duì)值就可以了。則上面的顏色匹配方程式可以簡(jiǎn)化為：

其中：

r、g、b稱為顏色C在RGB系統(tǒng)中的色坐標(biāo)。綜上所述，我們只要知道了r、g、b的其中兩個(gè)就可以確定出一種顏色，即顏色可以表示在一個(gè)二維平面中，如圖下圖所示。

圖中橫坐標(biāo)表示r，縱坐標(biāo)表示g，曲線上的點(diǎn)代表不同波長(zhǎng)的光譜色，R、G、B三點(diǎn)組成的三角形內(nèi)的點(diǎn)的顏色都可以由三種基色相加匹配而成，E是等能白光，它的坐標(biāo)是（1/3，1/3）。很明顯我們可以看出很多顏色的坐標(biāo)出現(xiàn)了負(fù)值，這將會(huì)給計(jì)算和理解帶來(lái)麻煩，于是就有了1931CIE-XYZ系統(tǒng)的誕生。在該系統(tǒng)中虛擬了X、Y、Z三種三原色，它與R、G、B系統(tǒng)的關(guān)系是：

從式中我們可以看出XYZ系統(tǒng)相當(dāng)于對(duì)RGB系統(tǒng)進(jìn)行了一次坐標(biāo)系的變換，從而使得負(fù)值得到消除，相對(duì)應(yīng)的CIE1931XYZ系統(tǒng)色度圖如下圖所示：

同理，我們可以得到XYZ系統(tǒng)下色坐標(biāo)描述：

色度學(xué)的基礎(chǔ)，就是選定了以上三種基色以后，利用配色儀器，將所有光譜色（每隔5nm）的色坐標(biāo)測(cè)出來(lái)。這個(gè)工作幾十年前就做過(guò)，并于由ClE作為標(biāo)準(zhǔn)確定下來(lái)。有了這些數(shù)據(jù)，如果已知某一顏色C的相對(duì)光譜能量分布P（λ），就可以通過(guò)近似計(jì)算公式求出它的三刺激值：

再將結(jié)果帶入上面的色品坐標(biāo)計(jì)算公式中就可以求得該顏色的色坐標(biāo)值，上式中x（λ），y（λ），z（λ）是CIE標(biāo)準(zhǔn)觀測(cè)者的顏色匹配函數(shù)，試驗(yàn)證明，人眼在10°視場(chǎng)的觀察條件，顏色匹配的精度和辨色能力最高，因此采用CIE1964補(bǔ)充色度標(biāo)準(zhǔn)觀察者的數(shù)據(jù)。

色差儀不同表色系統(tǒng)色差值計(jì)算方法：

1.CIE1931、CIE1964

有了CIE標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)的兩組基本的視覺(jué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，當(dāng)我們測(cè)定了光源的光譜功率分布和物體的光譜反射率只有，我們就可以計(jì)算光源色或物體色的色度坐標(biāo)。計(jì)算方法是用顏色刺激函數(shù)：φ（λ）分別乘以ClE光譜三刺激值，并在整個(gè)可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)對(duì)這些乘積進(jìn)行積分，三刺激值的標(biāo)準(zhǔn)方程是：

其中X、Y、Z和X10、Y10、Z10是CIE1931和CIE1964標(biāo)準(zhǔn)色度體系中定義的三刺激值，φ（λ）是顏色刺激函數(shù)，k是常數(shù)，x（λ），y（λ），z（λ）是ClE 1931標(biāo)準(zhǔn)觀測(cè)者的顏色三刺激值，x10（λ），y10（λ），z10（λ）是CIE1964標(biāo)準(zhǔn)觀測(cè)者的顏色三刺激值。對(duì)于物體的顏色，顏色刺激函數(shù)可能是物體反射光譜ρ（λ），或輻射光譜β（λ），或透射光譜τ（λ），和物體的照明光源的光譜能量分布S（λ）的乘積決定的，即：φ（λ）= ρ（λ）S（λ），φ（λ）= β（λ）S（λ），φ（λ）=（λ）S（λ）。

在實(shí)際應(yīng)用的計(jì)算中，我們一般都對(duì)積分進(jìn)行求和近似運(yùn)算，計(jì)算式可以表示為：

其中，k為常數(shù)，它是將照明體Y值調(diào)整為100時(shí)得到的系數(shù)。波長(zhǎng)間隔 △λ 可以取1nm，5nm或10nm。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)不需要十分高的精確度或者刺激函數(shù)的光譜選擇性較低時(shí)，我們使用10nm的間隔，當(dāng)需要較高的精確度或者刺激函數(shù)的光譜選擇性中等時(shí)，我們使用5nm的間隔。同理，1nm的波長(zhǎng)間隔用在需要很高的精確度或刺激函數(shù)的光譜選擇性很高的時(shí)候。顏色測(cè)量的光譜范圍選取400nm到700nm的可見(jiàn)光譜區(qū)域。其原理如下圖所示。

2.其它色空間

CIE1976L*a*b*空間采用亞當(dāng)斯-尼克森公式。L*被命名為米制明度，a*、b*為米制色度。設(shè)X、Y、Z和X0、Y0、Z0為待測(cè)樣品和完全漫反射體的三刺激值，則有：

其中X/X0、Y/Y0、Z/Z0應(yīng)該大于0.01。

在L*a*b*空間的兩個(gè)顏色之間的色差（L*a*b*）按下式計(jì)算：

L*C*h*色空間使用與L*a*b*色空間一樣的色度圖，但是它使用柱面坐標(biāo)，亮度L*與L*a*b*色空間中的L*相同；米色度飽和度C*和米制色調(diào)角h由下列公式確定：

對(duì)于差值的測(cè)量。米制色調(diào)角差是不計(jì)算的；而米制色調(diào)差△H*則是按照下列公式計(jì)算的：

L*u*v*色空間（也稱為CIELUV色空間）是CLE于1976年規(guī)定的幾種均勻色空間之一，L*u*v*值可以按照下列公式計(jì)算：

其中：

Y：三刺激值Y（也可以用三刺激值Y10）

u，v：來(lái)自CIE1976UCS圖上的色度坐標(biāo)

Y0，u0，v0：全反射漫射體的三刺激值Y和色度坐標(biāo)u，v

在L*u*v*色空間中，色差△E（L*u*v*）說(shuō)明色差的程度但不是方向，它由下列方程式確定：

CIE94色差公式是在RIT-Dupont數(shù)據(jù)和Luo-Rigg數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出來(lái)的。CIE94公式被CIE推薦用于工業(yè)上的色差評(píng)估，其定義如下：

每個(gè)色差公式都有其局限性，CIE于1998年成立了一個(gè)致力于研究“工業(yè)色差評(píng)估的色調(diào)和明度依賴性校正”的技術(shù)委員會(huì)。該委員會(huì)推出了ClE2000色差公式，它是在CIELAB公式上做了5個(gè)調(diào)整：明度標(biāo)尺、彩度標(biāo)尺、色調(diào)標(biāo)尺、對(duì)彩度和色調(diào)的相互影響還有a*坐標(biāo)。CIE2000是目前最復(fù)雜的色差公式，其表達(dá)式為：

CIE2000色差公式中，多了一個(gè)交叉項(xiàng)，用以校正以前色差公式中對(duì)藍(lán)色色差預(yù)測(cè)的誤差。交叉項(xiàng)中的旋轉(zhuǎn)函數(shù)RT的表達(dá)式如下：