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CIE標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)，從CIE 1931到CIE 1976 Luv

2024-10-25

CIE（國(guó)際發(fā)光照明委員會(huì)）：原文為Commission Internationale de L‘Eclairage（法）或International Commission on Ilumination（英）。CIE的總部位于奧地利維也納。本文簡(jiǎn)單介紹了CIE標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)。

CIE 1931

CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)，是1931年在CIE第八次會(huì)議上提出和推薦的。它包括1931CIE-RGB和1931CIE-XYZ兩個(gè)系統(tǒng)。

CIE 1931 RGB

該系統(tǒng)綜合了不同實(shí)驗(yàn)者的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得到了RGB顏色匹配函數(shù)（color matching functions），其橫坐標(biāo)表示光譜波長(zhǎng)，縱坐標(biāo)表示用以匹配光譜各色所需要三基色刺激值，用波長(zhǎng)分別為7X10-7米（紅）、

5.461X10-7米（綠）和4.358X10-7米（蘭）的光譜色為三原色，并且分別用（R）、（G）、（B）表示。

CIE 1931 XYZ

RGB使用紅、綠和藍(lán)三基色系統(tǒng)匹配某些可見光譜顏色時(shí)，需要使用基色的負(fù)值，由于任何一種基色系統(tǒng)都可以從一種系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到另一種系統(tǒng)，以避免出現(xiàn)負(fù)值，采用了一種新的顏色系統(tǒng)，叫做CIE XYZ系統(tǒng)。

CIE 1931 xyY

 CIE XYZ的三基色刺激值X，Y和Z對(duì)定義顏色很有用，其缺點(diǎn)是使用比較復(fù)雜，而且不直觀，為克服這個(gè)不足而定義了一個(gè)叫做CIE xyY的顏色空間。

1.定義CIE xyY顏色空間的根據(jù)是，對(duì)于一種給定的顏色，如果增加它的明度，每一種基色的光通量也要按比例增加，這樣才能匹配這種顏色。因此，X:Y:Z的比值保持不變。由于色度值僅與波長(zhǎng)（色調(diào)）和純度有關(guān)，與總的輻射能量無(wú)關(guān)，因此計(jì)算顏色的色度時(shí)，把（X+Y+Z）進(jìn)行規(guī)格化。

2.x，y，z稱為三基色相對(duì)系數(shù)，于是配色方程可規(guī)格化為x+y+z=1。這就相當(dāng)于把XYZ顏色錐體投影到X+Y+Z=1的平面上。

3.由于z可以從x+y+z=1導(dǎo)出，因此通常不考慮z，繪制以x和y為坐標(biāo)的二維圖形，這就相當(dāng)于把X+Y+Z=1平面投射到（X，Y）平面，這就是CIE xyY色度圖。

4.在CIE xyY系統(tǒng)中，不能僅從x和y導(dǎo)出三種基色刺激值X，Y和Z，還需要使用攜帶亮度信息兒的Y，其值與XYZ中的Y刺激值一致。

CIE 1931色度圖是從XYZ直接導(dǎo)出的一個(gè)顏色空間，它使用亮度Y參數(shù)和顏色坐標(biāo)x，y來(lái)描述顏色。

1.CIE色度圖的弧形輪廓線代表所有可見光波長(zhǎng)的軌跡，即可見光譜曲線。

2.沿線的數(shù)字表示該位置的可見光的主波長(zhǎng)。

3.中央的C對(duì)應(yīng)于近似太陽(yáng)光的標(biāo)準(zhǔn)白光，C點(diǎn)接近于但不等于x=y=z=1/3的點(diǎn)。

4.紅色區(qū)域位于圖的右下角，綠色區(qū)域在圖的頂端，藍(lán)色區(qū)域在圖的左下角。

5.連接光譜軌跡兩端點(diǎn)的直線稱為紫色線，即連接400nm和700nm的直線，是光譜上所沒有的。設(shè)色度圖上有一顏色S，由C通過S畫一直線至光譜軌跡O點(diǎn)（590nm），S顏色的主波長(zhǎng)即為590nm，此處光譜的顏色即S的色調(diào)（橙色）。某一顏色離開C點(diǎn)至光譜軌跡的距離表明它的色純度，即飽和度。顏色越靠近C越不純，越靠近光譜軌跡越純。S點(diǎn)位于從C到590nm光譜軌跡的45%處，所以它的色純度為45%（色純度%=（CS/CO）X100。從光譜軌跡的任一點(diǎn)通過C畫一直線抵達(dá)對(duì)側(cè)光譜軌跡的一點(diǎn)，這條直線兩端的顏色互為補(bǔ)色（虛線）。從紫紅色段的任一點(diǎn)通過C點(diǎn)畫一直線抵達(dá)對(duì)側(cè)光譜軌跡的一點(diǎn)，這個(gè)非光譜色就用該光譜顏色的補(bǔ)色來(lái)表示。表示方法是在非光譜色的補(bǔ)色的波長(zhǎng)后面加一C字，如536C，這一紫紅色是536mm綠色的補(bǔ)色。

CIE 1976 Luv

1.當(dāng)兩個(gè)顏色點(diǎn)間有足夠的距離時(shí)，人們才能夠感覺到它們的顏色差異。通常將人眼感覺不出顏色變化的最大范圍稱為顏色的寬容量，或者稱為恰可察覺差。

2.在xyY色度圖上不同部分的相等距離并不能代表視覺上的相等的色差，為了克服它的缺點(diǎn)而建立了一種新的Luv色度圖，每點(diǎn)之間的距離已經(jīng)近似于均衡的距離。