CIE标准色度学系统

第四节CIE标准色度学系统一、CIE1931RGB真实三原色表色系统一）、颜色匹配实验把两个颜色调整到视觉相同的方法叫颜色匹配，颜色匹配实验是利用色光加色来实现的。图5-24中左方是一块白色屏幕，上方为红R、绿G、蓝B三原色光，下方为待配色光C，三原色光照射白屏幕的上半部，待配色光照射白屏幕的下半部，白屏幕上下两部分用一黑挡屏隔开，由白屏幕反射出来的光通过小孔抵达右方观察者的眼内。人眼看到的视场如图右下方所示，视场范围在2°左右，被分成两部分。图右上方还有一束光，照射在小孔周围的背景白版上，使视场周围有一圈色光做为背景。在此实验装置上可以进行一系列的颜色匹配实验。待配色光可以通过调节上方三原色的强度来混合形成，当视场中的两部分色光相同时，视场中的分界线消失，两部分合为同一视场，此时认为待配色光的光色与三原色光的混合光色达到色匹配。不同的待配色光达到匹配时三原色光亮度不同，可用颜色方程表示：C=R（R）+G（G）+B（B）（5-1）式中C表示待配色光；（R）、（G）、（B）代表产生混合色的红、绿、蓝三原色的单位量；R、G、B分别为匹配待配色所需要的红、绿、蓝三原色的数量，称为三刺激值；“o”表示视觉上相等，即颜色匹配。图5-24颜色匹配实验（二）、三原色的单位量国际照明委员会（CIE）规定红、绿、蓝三原色的波长分别为700nm、546.1nm、435.8nm，在颜色匹配实验中，当这三原色光的相对亮度比例为1.0000：4.5907：0.0601时就能匹配出等能白光，所以CIE选取这一比例作为红、绿、蓝三原色的单位量，即（R）：（G）：（B）=1：1：1。尽管这时三原色的亮度值并不等，但CIE却把每一原色的亮度值作为一个单位看待，所以色光加色法中红、绿、蓝三原色光等比例混合结果为白光，即（R）+（G）+（B）=（W）。（三）、CIE-RGB光谱三刺激值CIE-RGB光谱三刺激值是317位正常视觉者，用CIE规定的红、绿、蓝三原色光，对等能光谱色从380nm到780nm所进行的专门性颜色混合匹配实验得到的。实验时，匹配光谱每一波长为的等能光谱色所对应的红、绿、蓝三原色数量，称为光谱三刺激值，记为，它是CIE在对等能光谱色进行匹配时用来表示红、绿、蓝三原色的专用符号。因此，匹配波长为l的等能光谱色C（入）的颜色方程为C（入）≡(5-2)式中（R）、（G）、（B）为三原色的单位量，分别为1.0000、4.5907、0.0601；C（入）在数值上表示等能光谱色的相对亮度，如图5-25所示，其中最大值为C（555）。且有C（555）=1，即（5-3）光谱三刺激值的数据见表5-2，图5-26是按表5-2中的数据画出的曲线。（纵坐标为相对亮度）表5-2

国际R.G.B坐标制（CIE1931年标准色度观察者）l（毫微米）光谱三刺激值色度坐标r（l）g（l）b（l）3800.00003-0.000010.001170.0272-0.01150.98433850.00005-0.000020.001890.0268-0.01140.98463900.00010-0.000040.003590.0263-0.01140.98513950.00017-0.000070.006470.0256-0.01130.98574000.00030-0.000140.012140.0247-0.01120.98654050.00047-0.000220.019690.0237-0.01110.98744100.00084-0.000410.037070.0225-0.01090.98844150.00139-0.000700.066370.0207-0.01040.98974200.00211-0.001100.115410.0181-0.00940.99134250.00266-0.001430.185750.0142-0.00760.99344300.00218-0.001190.247690.0088-0.00480.99604350.00036-0.000210.290120.0012-0.00070.9995440-0.002610.001490.31228-0.00840.00481.0036445-0.006730.003790.31860-0.02130.01201.0093450-0.012130.006780.31670-0.03900.02181.0172455-0.018740.010460.31166-0.06180.03451.0273460-0.026080.014850.29821-0.09090.05171.0392465-0.033240.019770.27295-0.12810.07621.0519470-0.039330.025380.22991-0.18210.11751.0646475-0.044710.031830.18592-0.25840.18401.0744480-0.049390.039140.14494-0.36670.29061.0761485-0.053640.047130.10968-0.52000.45681.0632490-0.058140.056890.08257-0.71500.69961.0154495-0.064140.069480.06246-0.94591.02470.9212500-0.071730.085360.04776-1.16851.39050.7780505-0.081200.105930.03688-1.31821.71950.5987510-0.089010.128600.02698-1.33711.93180.4053515-0.093560.152620.01842-1.20761.96990.2377520-0.09264

0.174680.01221-0.98301.85340.1296525-0.084730.191130.00830-0.73861.66620.0724530-0.071010.203170.00549-0.51591.47610.0398535-0.051360.210830.00320-0.33041.31050.0199540-0.031520.214660.00146-0.17071.16280.0079545-0.006130.214870.00023-0.02931.02820.00115500.022790.21178-0.000580.09740.9051-0.00255550.055140.20588-0.001050.21210.7919-0.00405600.090600.19702-0.001300.31640.6881-0.00455650.128400.18522-0.001380.41120.5932-0.00445700.167680.17807-0.001350.49730.5067-0.00405750.207150.15429-0.001230.57510.4283-0.00345800.245260.13610-0.001080.64490.3579-0.00285850.279890.11686-0.000930.70710.2952-0.00235900.309280.09754-0.000790.76170.2402-0.00195950.331840.07909-0.000630.80870.1928-0.00156000.344290.06246-0.000490.84750.1537-0.00126050.347560.04776-0.000380.88000.1209-0.00096100.339710.03557-0.000300.90590.0949-0.00086150.322650.02583-0.000220.92650.0741-0.00066200.297080.01828-0.000150.94250.0580-0.00056250.263480.01253-0.000110.95500.0454-0.00046300.226770.00833-0.000080.96490.0354-0.00036350.192330.00537-0.000050.97300.0272-0.00026400.159680.00334-0.000030.97970.0205-0.00026450.129050.00199-0.000020.98500.0152-0.00026500.101670.00116-0.000010.98880.0113-0.00016550.078570.00066-0.000010.99180.0083-0.00016600.059320.000370.000000.99400.0061-0.00016650.043660.000210.000000.99540.0047-0.00016700.031490.000110.000000.99660.0035-0.00016750.022940.000060.000000.99750.00250.00006800.016870.000030.000000.99840.00160.00006850.011870.000010.000000.99910.00090.00006900.008190.000000.000000.99960.00040.00006950.005720.000000.000000.99990.00010.00007000.004100.000000.000001.00000.00000.00007050.002910.000000.000001.00000.00000.00007100.002100.000000.000001.00000.00000.00007150.001480.000000.000001.00000.00000.00007200.001050.000000.000001.00000.00000.00007250.000740.000000.000001.00000.00000.00007300.000520.000000.000001.00000.00000.00007350.000360.000000.000001.00000.00000.00007400.000250.000000.000001.00000.00000.00007450.000170.000000.000001.00000.00000.00007500.000120.000000.000001.00000.00000.00007550.000080.000000.000001.00000.00000.00007600.000060.000000.000001.00000.00000.00007650.000040.000000.000001.00000.00000.00007700.000030.000000.000001.00000.00000.00007750.000010.000000.000001.00000.00000.00007800.000000.000000.000001.00000.00000.0000图5-26CIE-RGB光谱三刺激值（四）、负刺激值从表5-2中可以看到，在很多情况下光谱三刺激值是负值（负刺激值），这是因为待配色为单色光，其饱和度很高，而三原色光混合后饱和度必然降低，无法和待配色实现匹配。为了实现颜色匹配，在实验中须将上方红、绿、蓝一侧的三原色光之一移到待配色一侧，并与之相加混合，从而使上下色光的饱和度相匹配。例如，将红原色移到待配色一侧，实现了颜色匹配，则颜色方程为…（5-4）因此，待配色…（5-5）所以出现了负值。（五）、色度坐标在颜色匹配实验中，为了表示R、G、B三原色各自在R+G+B总量中的相对比例，我们引入色度坐标r、g、b。…………………（5-6）从上式可知r+g+b=1若待配色为等能光谱色，则上式可写为………（5-7）式中为光谱色度坐标，计算出的数值见表5-2。图5-27是按表5-2中光谱色度坐标的数据画出的rg色度图的轮廓曲线。在偏马蹄形的光谱轨迹中，很大一部分色度坐标r是负值。这一系统规定的等能白光（E光源，色温5500K），位于色度图的中心（0.33，0.33）。在CIErg色度图中色度坐标反映的是三原色各自在三刺激值总量中的相对比例，一组色度坐标表示了色相相同和饱和度相同而亮度不同的那些颜色的共同特征，因此CIErg色度图并不反映颜色亮度的变化，色度图的轮廓表达出了颜色的色域范围。1931CIE-RGB系统的光谱三刺激值是从实验得出来的，本来可以用于颜色测量和标定以及色度学计算，但是实验结果得到的用来标定光谱色的原色出现了负值，正负交替十分不便，不宜理解，因此，1931年CIE推荐了一个新的国际色度学系统——1931CIE-XYZ系统，又称为XYZ国际坐标制。却图5女-2情7秀CI妙E鸦rg汽色度但图浆二、慰1歪93浮1C连IE尺-X数YZ剂标准歌色度厦系统昌所谓蜓19嗽31薪CI班E-痛XY姑Z肉系统柳，就驴是在摔RG调B普系统球的基简础上姿，用姻数学添方法柜，选肉用三靠个理左想的亚原色合来代脏替实挑际的则三原胸色，辛从而参将筑CI别E-熄RG荡B寸系统符中的述光谱邮三刺伙激值席和色搬度坐杀标命r此、畅g守、阵b程均变重为正凤值。句（一刮）、防CI球E-义RG呼B亮系统伶与孝CI猜E-砌XY闲Z抽系统富的转故换关肠系蒜厅选择矩三个所理想埋的原浙色（奶三刺派激值道）餐X驶、阅Y驾、缓Z负，笑X誓代表晕红原肝色希,Y阀代表暑绿原虽色科,Z册代表嘉蓝原煌色饮,创这三控个原贞色不筛是物惠理上惑的真毛实色委，而妹是虚沾构的浩假想钓色。席它们假在图哑5-秋27鼓中的秘色度杂坐标纠分别与为：rgbX1.275-0.2780.003Y-1.7392.767-0.028Z-0.7430.1411.602址传从图牧5-蜓27颈中可权以看挠到由翼XY洁Z旷形成菜的虚滔线三攻角形变将整传个光川谱轨析迹包眯含在基内。泛因此扁整个盯光谱霸色变冷成了跳以宪XY适Z裤三角迈形作葛为色怎域的咐域内预色。旗在桶XY付Z盐系统舍中所题得到搏的光盖谱三居刺激招值夕、催、原、和泪色度饥坐标间x民、剃y郊、化z落将完随全变摧成正围值。滴经数充学变移换，懒两组产颜色怜空间勤的三秀刺激恭值有香以下徒关系重：垮X=扛0.碑49闪0R猫+0扒.3际10年G+旷0.均20尺0B私Y=星0.专17姥7R高+0梁.8演12众G+绒0.许01炼1B萝邮……心……株……锄……彩……蚂（秀5-写8烟）诸Z=捡0忍.0扇10后G+吓0.糖99鞋0B抹汁揉两组胳颜色始空间援色度蚕坐标蹈的相迈互转枪换关怨系为培：尖x=沈（节0.深49棚0r切+0男.3崭10子g+倡0.秃20马0b缓）骨/尤（化0.及66械7r融+1伯.1般32纺g+嫂1.低20系0b趴）冷y=附（补0.禽11态7r盗+0系.8影12灰g+营0.值01拔0b忠）邪/泄（贼0.低66向7r贩+1丹.1讨32蛇g+占1.禁20剩0b贱）石…雁…剖……库……激(5据-9未)早z=朵（海0.拢00床0r棉+0倦.0本10瞎g+尽0.讨99誉0b艇）次/凶（欠0.谷66础7r粪+1蕉.1事32倍g+茶1.嘱20积0b市）再明这就垄是我摧们通苗常用蛛来进音行变划换的恼关系汗式，标所以盟，只搏要知爆道某武一颜忽色的脖色度任坐标内r映、截g笋、练b夸，即姥可以牺求出森它们远在新级设想掀的三易原色记XY许Z压颜色朝空间精的研的掉色度国坐标尘x往、痒y晶、界z灯。通舒过式羽（积5-伏9袄）的附变换毯，对扔光谱黑色或杏一切嘉自然良界的锐色彩轿而言据，变嫩换后滥的色鄙度坐柜标均案为正资值，梳而且订等能铃白光显的色熔度坐互标仍慰然是汇（疗0.吓33首，盒0.骡33吗），君没有悉改变记。表旧5-马3王是由惧CI催E-池RG胁B泻系统放按表笨5-幸2呀中的悄数据嗓，由势式（戏5-权9燕）计俘算的杰结果妥。从息表抱5-粪3焦中可萄以看该到所尿有光匙谱色形度坐纲标义x(宇l)绑，寇y(害l)酬，喜z(被l)架的数撑值均兽为正骄值。l（毫微米）光谱色度坐标光谱三刺激值xyz3800.17410.00500.82090.001450.00000.00653850.17400.00500.82100.00220.00010.01053900.17380.00490.82130.00420.00010.02013950.17360.00490.82150.00760.00020.03624000.17330.00480.82190.01430.00040.06794050.17300.00480.82220.02320.00060.11024100.17260.00480.82260.04350.00120.20744150.17210.00480.82310.07760.00220.37134200.17140.00510.82350.13440.00400.64564250.17030.00580.82390.21480.00731.03914300.16890.00690.82420.28390.01161.38564350.16690.00860.82450.32850.01681.62304400.16440.01090.82470.34830.02301.74714450.16110.01380.82510.34810.02981.78264500.15660.01770.82570.33620.03801.77214550.15100.02270.82630.31870.04801.74414600.14400.02970.82630.29080.06001.66924650.13550.03990.82460.25110.07391.52814700.12410.05780.81810.19540.09101.28764750.10960.08680.80360.14210.11261.04194800.09130.13270.77600.09560.13900.81304850.06870.20070.73060.05800.16930.61624900.04540.29500.65960.03200.20800.46524950.02350.41270.56380.01470.25860.35335000.00820.53840.45340.00490.32300.27205050.00390.65480.34130.00240.40730.21235100.01390.75020.23590.00930.50300.15825150.03890.81200.14910.02910.60820.11175200.07430.83380.09190.06330.71000.07825250.11420.82620.05960.10960.79320.05735300.15470.80590.03940.16550.86200.04225350.19290.78160.02550.22570.91490.02985400.22960.75430.01610.29040.95400.02035450.26580.72430.00990.35970.98030.01345500.30160.69230.00610.43340.99500.00875550.33730.65890.00380.51211.00000.00575600.37310.62450.00240.59450.99500.00395650.40870.58960.00170.67840.97860.00275700.44410.55470.00120.76210.95200.00215750.47880.52020.00100.84250.91540.00105800.51250.48660.00090.91630.87000.00175850.54480.45440.00080.97860.81630.00145900.57520.42420.00061.02630.75700.00115950.60290.39650.00061.05670.69490.00106000.62700.37250.00051.05220.61300.00086050.64820.35140.00041.04560.56680.00066100.66580.33400.00021.00260.50300.00036150.68010.31970.00020.93840.44120.00026200.69150.30830.00020.85440.38100.00026250.70060.29930.00010.75140.32100.00016300.70790.29200.00010.64240.26500.00006350.71400.28590.00010.54190.21700.00006400.72190.28090.00010.44790.17500.00006450.72300.27700.00000.36080.13820.00006500.72600.27400.00000.28350.10700.00006550.72830.27170.00000.21870.08160.00006600.73000.27000.00000.16490.06100.00006650.73110.26890.00000.12120.04460.00006700.73200.26800.00000.08740.03200.00006750.73270.26730.00000.06360.02320.00006800.73340.26660.00000.04680.01700.00006850.73400.26600.00000.03290.01190.00006900.73440.26560.00000.02270.00820.00006950.73460.26540.00000.01580.00570.00007000.73470.26530.00000.01140.00410.00007050.73470.26530.00000.00810.00290.00007100.73470.26530.00000.00580.00210.00007150.73470.26530.00000.00410.00150.00007200.73470.26530.00000.00290.00100.00007250.73470.26530.00000.00200.00070.00007300.73470.26530.00000.00140.00050.00007350.73470.26530.00000.00100.00040.00007400.73470.26530.00000.00070.00020.00007450.73470.26530.00000.00050.00020.00007500.73470.26530.00000.00030.00010.00007550.73470.26530.00000.00020.00010.00007600.73470.26530.00000.00020.00010.00007650.73470.26530.00000.00010.00000.00007700.73470.26530.00000.00010.00000.00007750.73470.26530.00000.00010.00000.00007800.73470.26530.00000.00000.00000.0000按5毫微米间隔求和：=21.3714；=21.3711；=21.3715喂亡为了桐使用唇方便牧，图度5-攻27养中的咸XY茶Z乒三角谷形，舌经转丑换变企为直梢角三离角形史（图围5-毛28释），叙其色家度坐门标为坡x半、撇y块。用链表逮5-勉3艘中各辫波长召光谱垫色度杏坐标央在图灯中的肯描点棚，然笛后将牛各点桐连接践，即山成为关CI盘E1不93裤1x誓y东色度棋图的罗光谱卷轨迹吸。由足图看呀出该谁光谱欺轨迹偿曲线陆落在膏第一骆象限反之内吩，所自以肯荒定为遣正值叫，这丸就是钳目前笼国际酬通用铃的挎CI薯E1寄93辟1x掩y半色度番图。对图5倘-2写8押CI狂E废xy怖色度冈图戴（二插）、迁C悬IE贪-X冒YZ池光谱地三刺嚷激值桐勾CI滨E-误XY愉Z苏光谱宾三刺考激值违是由盾CI始E-旦RG声B光吃谱三文刺激猛值经跌过式胖（5价-9追）光棵谱色张度坐贞标之馆间的恋转换虫得到蹄的，热记为宝、米、妄。挽CI炕E-钥RG赞B光巡谱三冻刺激称值锹、膨、像联虽然乔通过侦式（武5-落2）过能间混接反凑映等吉能光捕谱色浸色光绿的相炼对亮贴度，绕然而体很不交直观伤。从绸图5远-2屋5可煌以看贩出，跟由淹、幕、具分解别乘棉以单肆位量牧得到似的相锻对亮屯度与肝人眼禁的明闸视觉撇光谱量光视缠效率羊函数芒相奉同屋，为队了直拐观的伴表示裕颜色雾的亮翼度，机CI澡E规代定慎=愿，凶因此飞不握仅表却达待捡配色气（等貌能光墓谱色绍）中式绿原笛色的只数量紫，而择且还驾表示听待配驱色色劣光的搏亮度奶，用竖于计缩算颜采色的酒亮度额特性贯。由饱于艇符合旅明视汪光谱骨光视锣效率亿函数脾，所党以C宏IE烟-X均YZ漫光维谱三初刺激桌值兵、遮、崭又忧称为票"C束IE萌1浆93怪1标战准色薪度观誓察者淹光谱羞三刺纳激值弦"，挑简称饶"C喝IE声标准枯色度萄观察勾者"姑，在侄物体看色色耗度值扛的计愁算中盘代表敌人眼猴的颜扎色视扯觉特翅征参萄数。卡由色怜度坐聪标的那定义今知:包……膨……恰……纳……采（5环-1仰0）波且派+谱+屋=速1拐又因程为规絮定般=厦所以睁光谱兼三刺参激值章的计庸算公饱式为山：辛补……引……锋……售……嘱（5胀-1示1）周计算语结果坐如图恨5-绢29抄所示帅，其成数值攀见表塘5-倡3。肤图5蹦-2塌9光材谱三档刺激曲值窗控图中贡、纠、榜穷各曲芽线所图包含灾的总其面积柱，分工别表僵示X未、Y楚、Z逗。表虎5-姨3中阔CI顺E1利93阳1标厕准观源察者乘等能役光谱调各波眯长的清凡总量投、捧总解量和接控总量乡是相棕等的纪，都沸是2分1.摔37辱1，芹即X贴=Y龄=Z杜=2意1.短37督1。芝这个阔数是掌个相脱对数穿，没猛有绝总对意晚义，亏它仅拥仅表拨明：或一个迈等能影白光姿（E筋光源取）是杨由相鹊同数暖量的毫X、笛Y、决Z组转成的盈。但什是，霞由于欲刺激匀值溪=辣，符殊合明乞视觉谦光谱票效率洒函数贝，所个以，芒用扁曲骄线可宿以计鬼算一肿个颜婚色的唤亮度霉特性挽。醉例：浑波长煮λ行=5卸00堡nm移光谱然色的呼色度善坐标族为:谈x(饮λ)丘=0栏.0俊08累2,四y(凳λ)丛=0浇.5哑38虏4，立明视闸觉光轰谱光萝视效挥率函宪数室=0庄.3启23唯，则低其光筒谱三独刺激炉值为旅：描（三橡）、漫物克体色万三刺肥激值民前匹配触物体吧反射她色光爪所需鼻要红歉、绿煌、蓝朗三原愧色的趋数量公为物冲体色鹅三刺众激值堤，即海X、户Y、图Z，抓也是登物体阳色的杀色度画值。宵物体诱色彩脊感觉专形成窗了四蛋大要委素是呈光源闸、颜况色物扶体、亭眼睛树和大立脑，党物体嫁色三享刺激劣值嫁的计艰算涉竹及到朵光源飘能量辛分布睁、掌物体梯表面晃反射邮性能确和周人眼族的颜注色视崭觉忌、部、湾三苹方面化的特捎征参妥数，蜻即：抛X=朴K仪Y=盟K绞…叔……烫……秧……上……励……竭…(壶5-凤12躺)安Z=眨K果矮式中取K为疼调整自因数候，Y沾刺激改值既狐表示无绿原茶色的秃相对姿数量闹，又金代表遍物体山色的寿亮度夸因数尖。谋孔上式绢表明厅当光连源泼或沿者物晶体长发蜓生变廊化时谎，物漠体的国颜色凑X、届Y、怕Z随系即也机发生味变化免，因强此上遮式是步一种的最基慈本、木最精怪确的日颜色蹄测量欣及描惠述方袋法，仗是现善代设叹计软努件进淹行色暮彩描良述的赠基础验。吊抱对于伴照明善光源朱而言神，光筋源三宗刺激傅值（符、Y帆0计、Z作0锋）的尺计算烈仅涉治及到哀光源永的相警对光略谱能针量分载布竭和人障眼的唇颜色旅视觉敏特征半参数毕，因读此光专源的扬三刺纵激值拘可以年表示乏为：逆……阀……贸……浪…帆…(窗5-霜13柿)洞歉式中庙Y熔0借表示相光源伴的绿灾原色洽对人仓眼的欺刺激演值量皆，同侄时又工表示洽光源格的亮蜘度，炎为了雀便于缺比较逗不同孙光源红的色蹲度，扶将Y雹0落调整炒到1总00敢，即友Y脉0单=1这00逐。从刘而调际整因厅数语K=垂10皱0/梨将上盆式代首入（吊5-兵12废）即陆可得蔑到物米体色辟的色鉴度值复。所禁以知筑道了炸照射哲光源连（通旅常使士用标脑准光算源）员的相娇对光陆谱能叹量分欲布煮及妙物体巷的光揭谱反普射率饮，阳物体削的颜卷色就彩可以董用色杨度值鼓X、睛Y、波Z来抬精确葛地定纹量描直述了毙。芝（四勾）、满C脂IE右19塘31惩泰Yx头y台表色杏方法妖命在图辽5-肝28犁所示园的箭xy扮色度纤图中们，x糠色度酬坐标姑相当纤于红驴原色俘的比番例，异y色巨度坐购标相确当于缺绿原背色的愤比例化。由马图中梅的马减蹄形仓的光蚂谱轨没迹各咸波长坐的位先置，激可以祝看到具：光械谱的钳红色咐波段劣集中包在图谱的右末下部膝，绿乎色波遭段集抱中在铺图的谨上部尿，蓝填色波珠段集乳中在肿轨迹没图的貌左下殃部。僻中心者的白唉光点它E的拣饱和团度最迁低，暴光源墨轨迹欧线上总饱和母度最浅高。老如果氏将光毙谱轨惭迹上多表示慈不同底色光陈波长上点与事色度层图中愧心的制白光途点E括相连定，芽则可俭以将独色度诸图画颈分为傅各种浪不同影的颜触色区饭域，割如图威5-邻30鸟所示但。因徐此，旁如果龟能计箩算出识某颜燃色的牺色度毁坐标遗x、逐y，芽就可辜以在邀色度绕中明魔确地殊定出霞它的债颜色声特征巴。例圆如青年色样续品的预表面氏色色态度坐壶标为咐x=劝0.桶19糠02洁、y惑=0担.2蓬30溉2，稻它在租色度办图中唐的位弟置为宁A点朗，落陕在蓝珍绿色感的区亏域内测。当岗然不板同的洲色彩茧有不蛙同的简色度耻坐标哪，在品色度杜图中恰就占昌有不臭同位粮置。鞭因此厚，色叉度图案中点料的位磨置可乎以代呜表各疑种色闻彩的扔颜色扎特征慧。但并是，座前面呈曾经缝讨论速过，雀色度妇坐标利只规六定了件颜色个的色寻度，驻而未译规定震颜色失的亮腥度，夸所以朽若要读唯一克地确沉定某迟颜色谁，还奋必须故指出匙其亮痒度特胞征，昏也即桶是Y咸的大攀小。坦我们跳知道毒光反捞射率执ρ=娱物峡体表泛面的耳亮度这/斑入探射光川源的主亮度掉=Y蛮/婶Y拐0投所以炼亮度刃因数身Y办=1平00剩ρ屯位这样池，既钟有了斧表示茎颜色锹特征梯的色欢度坐活标x糖、y朝，又隙有了技表示味颜色烫亮度推特征科的亮轮度因佩数Y虾，则依该颜敏色的腥外貌坑才能腰完全船唯一健地确休定。阳为了搏直观塘地表扮示这宗三个茅参数车之间师的意薯义，候可用胸一毕立体似图（肤图5焦-3捐1）仓形象烟表示爪。屡图5思-3夫0膜图搅5-绝31由物体三刺激值计算Yxy的公式为Y=Yx=X/（X+Y+Z）y=Y/（X+Y+Z）由Yxy计算物体三刺激值：X=xY/yY=Y（5-14）Z=(1-x-y)Y/y(五)、HVC与Yxy两种表色方法的数值转换由孟塞尔陷所创谨立的理色相正(H寄)、庆明度女(V亦)和奶彩度勒(C穿)表挤示颜遇色的丧方法没，是断从心助理学被的角液度把必汇集静到的奋实际吨色样慈，按克目视铃色彩锯感觉医等间员隔的辫排列番方式捧，用葱HV宰C扔把各米种表界面的核特性颜表示樱出来而,给调以颜腊色标铃号,立并按巨此精鸡心制放作成铃许多提标准懒颜色泳样品驾，汇蛾编成偏颜色剪图册付。1乒92涉9年偶和1机94则3年隔美国精国家译标准羞局（胃NB宁S）率和美煎国光狭学会劫（O业SA色）瞧对孟脏塞尔四颜色柜系统斗作了键进一拨步研么究，胁由孟句塞尔锹颜色寺编排拉小组秃委员趋会锄对孟叮塞尔螺色样税进行爪了光亚谱光吉度测即量及墙视觉骡实验伟，并摘按视高觉上泼等距嚼的原赖则嫌对孟剃塞尔谋图册页中的卸色样垦进行创了修吐正和面增补绿，重秀新编角排曲了孟粥塞尔时图册喂中的昏色样粗，制回定了廉《孟凭塞尔百新标钻系统膀》。扣新动标系高统逃中的奸色样轰编排白在视含觉上窄更接时近等插距，帖而且共对每粉一色胞样都踩给出赠相应帖的C撕IE酒19心31呈色度视学系祖统的巷色度味坐标作，即脖Y、描x、悦y值礼，这绣个新解标系错统辜的颜嚼色样剑品代团表在盆CI泻E标宝准光玩源C饼的照艳明下备可制菊出的乒所有烟表面皆色（道非荧娃光材响料）程。由信此可稍知，滚孟塞纠尔系贞统消本身啦的每弹一色食样都框是用冰HV锅C和仿Yx订y间两种识方法镜标定确的，炼所以属根据屠"网孟塞碌尔当新济标系据统汁"，双就可也以完杨成伴Yx滋y蔽和H窜VC增两种自表色占方法餐之间启的转通换计虎算。舟1匪.妄亮悦度因饥数Y叶与孟晶塞尔孝明度祥值V虚的关令系昏底国际涉上采革用的器《孟磨塞尔们新标帮系统拨》对巴于明蜘度的平分级斑是用游实验嫁方法助求得魂的。侵孟塞躺尔明验度值锯是按酿视感盯觉注上的蚊等距裙离从巩0~拿10扩分为组11吉级，赛第1纯0级犬明度屑值（舒V=央10蛙）由袍理想什的完涉全反庆射体顾代表殊，它换的反爷射率艺等于植1。脖然而纤没有芹一种丧材料铃的表凡面具老有完双全反抢射的竟性质员。实站用中马，这淋一系秩统的嗽所有涉Y值俭都是园以氧裂化镁倒作为桨标准挖的，且并规遍定氧捏化镁著的亮万度因糕数Y树=1曲00魂，而峡氧化尖镁的和实际族反射尚率约搁为9城7.娃5%堡，因宋此，枯孟塞洒尔第嗓10胞级的租明度刺值的闯亮度逝因数火Y假0开=1狭00舞/0匆.9蜜75晋=1奴02氏.5艳7。漏根据肾视觉陪实验妥所得朴结果回，孟狼塞尔叼明度遇只与顺亮度啦因数坑之间返的关层系如客图5馅-3胁2所家示，题图中俯的曲针线表撕明，茅亮度页因数怜Y与辩明度衰值V揉之间南是非派线性瑞关系蚂。它窄们之惩间的纠函数滑关系汤，可需用五恼次多厚项式杏表示顿：朴Y=静1.兴22夺19士V-虫0.袭23孩11趴V织+0套.2崖39念51认V忙-0禁.0宇21课00秩9V酬+0堵.0舞00河84新0V明（5妥-1垫5）里上式间的最酬佳观斥察条误件是苹以Y疾工20帝%的耀中性哭灰色烘为背员景。效孟塞夸尔明栏度值兵V与侧亮度叉因数禾Y之绝间的归数值省关系惠如表逢5-凡4所艳示。杨表5再-4练V米10率.0烟0店9或.0探0歉8萌.0颜0猎7.眨00俱6返.0范0器5尾.0舰0参4.慕00计慌3.旦00乐2遭.0富0株1劈.0喘0椒0.蚀00劝Y出10倦2.确57抬7壶8.增66盟5古9.风10将4印3.荣06孕3小0.炒05容1政9.哥77宗1美2.航00态6惯.5抛55饶3规.1紧26邻1泻.2族10茶0惑.0该0图5-322、色度坐标x、y与色相H、彩度C的转换在孟塞尔颜色系统中，对于明度值相同的颜色样品只有色相和彩度两维坐标的变化，这在CIE1931色度图上，就意味着只有色度坐标x、y的不同，在孟塞尔新标系统中，按照1~9的9个明度等级，根据视觉实验，分别在CIE色度图上绘制出恒定色相轨迹和恒定彩度轨迹线。这9张恒定色相轨迹和恒定彩度轨迹图（图5-33~图5-41）就是我们将CIE1931色度学系统(Yxy表色法)与孟塞尔系统（HVC表色法）相互转换的依据。分析这9张不同明度的色度图可以看出，在明度值为4/、5/、6/时，彩度轨迹的数量最多，比明度值9/时占色度图更大的面积。这意味着，在中等明度值4/～6/时有产生最大饱和度表面色的可能性，而在明度值9/时（亮度因数Y=79），不可能有非常饱和的颜色，特别是在色度图的蓝、紫、红部分更是如此。随着明度的降低，每一恒定的彩度轨迹圈急剧增大，依据在明度值1/时（亮度因数Y=1.210），彩度/4的轨迹已经包括明度值9/的全部颜色，这表明人眼分辩饱和度的能力随明度的降低而降低，明度值为1/时，在色度图中黄、绿部分只剩下很少几个恒定彩度轨迹，这表明，在明度降低时，黄、绿色只有很低的饱和度。图5-33图5-34图5-35图5-36图5-37图5-38图5-39图5-40图5-41（六）、CIEYxy颜色空间的不均匀性色彩差别量与其它物理量在性质上迥然不同。例如长度这一物理量，人们常常可以任意分割，即使人眼无法分辨的微小长度，还可以借助显微镜和其它物理仪器来测量和观察。但是，对于色彩差别量来说，主要取决于眼睛的判断。如果一个眼睛不能再分辨的色彩差别量，而人们又不能借助物理仪器来观察它，这样它就成了一个无意义的数值。我们把人眼感觉不出的色彩差别量（变化范围）叫做颜色的宽容量。颜色的宽容量反映在CIExy色度图上即为两个色度点之间的距离。因为，每种颜色在色度图上是一个点，但对人的视感觉来说，当这种颜色的色度坐标位置变化很小时，人眼仍认为它是原来的颜色，感觉不出它的变化。所以，对视感觉效果来说，在这个变化的距离（或范围）以内的色彩差别量，在视觉效果上是等效的。对色彩复制和其它颜色工业部门来说这种位于人眼宽容量范围之内的色彩差别量是允许存在的。1942年，美国柯达研究所的研究人员麦克亚当()发表的一篇关于人的视觉宽容量的论文，迄今为止，仍是在色彩差别定量计算与测量方面的基本著作。在研究的过程中，麦克亚当在CIExy色度图上不同位置选择了25个颜色色度点作为标准色光，其色度坐标x、y。又对每个色度点画出5~9条不同的方向直线，取相对两侧的色光来匹配标准色光的颜色，由同一位观察者调节所配色光的比例，确定其颜色辨别的宽容量。通过反复做50次配色实验，计算各次所得色度坐标的标准差，即：………………（5-16）从图5-42中可以看到，围绕指定标准色度点向各个方向的辐射线为各标准差的距离，发现在不同方向上，此距离是不相等。围绕标准色度点，在不同方向上取距离为一个标准差的点的轨迹近似一个椭圆。还可以看到在色度图不同位置上的25个颜色点的椭圆形状大小不一样，其长轴方向也不相同。这表明在xy色度图中，在不同位置不同方向上颜色的宽容量是不相同的。换句话说，标准CIExy色度图上的相同的几何距离，在不同的颜色区域里和不同颜色变化的方向上，所对应的视觉颜色差别量大小是不同的，图5-42中的各个椭圆形宽容量是按实验结果的标准差的10倍绘出的。图5-42麦克亚当的实验结果表明了在xy色度图各种颜色区域的宽容量不一样，蓝色区最小,绿色区最大。图5-37是明度值V=5的孟塞尔新标系统的色度图，可以看出在色度图的相同面积内，蓝色区有较多的颜色（不同色相和彩度），而绿色区内却少得多。就是说，在色度图蓝色部分的同样空间内，视觉能分辩出较多数量的蓝色；而在绿色部分同样的空间内，人眼只能分辨出较少数量的绿色。视觉对蓝色恰可辨别的最小距离与对绿色恰可辨别的最小距离之比竟达20：1。从图5-37中还可以看到，尽管孟塞尔色相和彩度是按视觉等间距来分级的，而在xy色度图中却变成不等间距了，即在xy色度图中相等的空间距离在视觉效果上不是等差的。所以CIExy色度图不能正确反映颜色差别的视觉效果。如果用xy色度图上两个颜色色度点之间的距离作为色彩感觉差别量的度量，就会给人们造成错误的印象，影响到颜色的匹配和色彩复制的准确性，给色彩设计与复制技术增加困难。因此CIE1931xy色度图不是一个最理想的色度图。同样，从图5-32也可以看，在明度轴上也是不均匀的，说明整个Yxy颜色空间的不均匀性。因此，寻求一种新的颜色空间，使得该空间的距离大小与视觉上色彩感觉差别成正比，这是许多从事色彩研究的科学家所探求的问题，也是色彩设计与复制行业所迫切需要解决的一个问题。三、CIE1976色度空间（一）、CIE1976色度空间及色差公式从一开始研究色彩学，人们为了使色彩设计和复制更精确、更完美，为色彩的转换和校正制定合适的调整尺度或比例，减少由于空间的不均匀而带来的复制误差，在不断寻找一种最均匀的色彩空间，这种色彩空间，在不同位置，不同方向上相等的几何距离在视觉上有对应相等的色差，把易测的空间距离作为色彩感觉差别量的度量。若能得到一种均匀颜色空间，那么色彩复制技术就会有更大进步，颜色匹配和色彩复制的准确性就得到加强。从CIE1931RGB系统到CIE1931XYZ系统，再到CIE1960UCS系统，再到CIE1976LAB系统，一直都在向"均匀化"方向发展。CIE1931XYZ颜色空间只是采用简单的数学比例方法，描绘所要匹配颜色的三刺激值的比例关系；CIE1960UCS颜色空间将1931xy色度图作了线形变换，从而使颜色空间的均匀性得到了改善，但亮度因数没有均匀化。为了进一步改进和统一颜色评价的方法，1976年CIE推荐了新的颜色空间及其有关色差公式，即CIE1976LAB（或Lab）系统，现在已成为世界各国正式采纳、作为国际通用的测色标准。它适用于一切光源色或物体色的表示与计算。CIE1976Lab空间由CIEXYZ系统通过数学方法转换得到，转换公式为：（5-17）其中X、Y、Z是物体的三刺激值；X0、Y0、Z0为CIE标准照明体的三刺激值；L表示心理明度；a、b为心理色度。从上式转换中可以看出：由X、Y、Z变换为Ｌ、a、b时包含有立方根的函数变换，经过这种非线形变换后，原来的马蹄形光谱轨迹不复保持。转换后的空间用笛卡儿直角坐标体系来表示，形成了对立色坐标表述的心理颜色空间，如图5-43所示。在这一坐标系统中，+a表示红色，-a表示绿色，+b表示黄色，-b表示蓝色，颜色的明度由L的百分数来表示。图5-43色差是指用数值的方法表示两种颜色给人色彩感觉上的差别。若两个色样样品都按L、a、b标定颜色，则两者之间的总色差△Eab以及各项单项色差可用下列公式计算：明度差：△L=L1-L2色度差：△a=a1-a2△b=b1-b2总色差：（5-18）计算举例：在2°标准观察者和C光源的照明条件下，测得用黄色油墨印制的三个样品的色度坐标为：No1：Y=71.79，x=0.4210，y=0.4788No2：Y=70.67，x=0.4321，y=0.4889No3：Y=67.95，x=0.4441，y=0.4947C光源：Y0=100，x0=0.3101，y0=0.3162下面再按式（5-17）进行计算L，a，b。首先根据式（5-14）求各样品色的三刺激值由此得到：No1:Y1=71.79,X1=63.13,Z1=15.02No2:Y2=70.60,X2=62.46,Z2=11.43No3:Y3=67.95,X3=61.00,Z3=8.40C光源：Y0=100,X0=98.07,Z0=118.22把这些数值代入式（5-17）求得：No.1No.２No.３假定以样品色No.1为标准，则可计算出它们的色差值为：△L△a△b△EabNo.2-No.1-0.66381.32877.60537.7490No.3-No.1-1.97273.592014.305514.8809（二）、色差单位的提出与意义1939年，美国国家标准局采纳了贾德等的建议而推行Y1/2、a、b色差计算公式，并按此公式计算颜色差别的大小，以绝对值1作为一个单位，称为"NBS色差单位"。一个NBS单位大约相当于视觉色差识别阈值的5倍。如果与孟塞尔系统中相邻两级的色差值比较，则1NBS单位约等于0.1孟塞尔明度值，0.15孟塞尔彩度值，2.5孟塞尔色相值（彩度为1）；孟塞尔系统相邻两个色彩的差别约为10NBS单位。NBS的色差单位与人的色彩感觉差别用表5-5来描述，说明NBS单位在工业应用上是有价值的。后来开发的新色差公式，往往有意识地把单位调整到与NBS单位相接近，例如ANLAB40，HunterLab以及CIELAB、CIELUV等色差公式的单位都与NBS单位大略相同（不是相等）。因此，我们不要误解以为任何色差公式计算出的色差单位都是NBS。彩色包装装潢印刷复制技术是多工序的系统工程，装潢印刷品最终质量的色彩误差，多按正态分布规律N（u，σ2），采用"三倍标准差法"，取±3σ作为上、下控制公差。根据国内、外的经验表明：对无特殊要求的一般产品，取6ΔEab色差单位作为装潢印刷品颜色公差的控制范围是较为合理的。在色彩复制质量要求上，由国家标准局颁布的装潢印刷品GB7705-87（平印）、GB7706-87（凸印）、GB7707-87（凹印）的国家标准中，对彩色装潢印刷品的同批同色色差为：一般产品ΔEab≤5.00～6.00，精细产品ΔEab≤4.00～5.00，同时还将这一质量标准作为国家企业晋升的一项条件。表5-5NBS单位与颜色差别感觉程度NBS单位色差值感觉色差程度0．0～0.50

0.5～1.51

1.5～3

3～6

6以上（微小色差）感觉极微（trave）（小色差）感觉轻微（slight）（较小色差）感觉明显（noticeable）（较大色差）感觉很明显（appreciable）（大色差）感觉强烈（much）（三）、CIEab心理色度图的形状分析CIErg色度图和CIExy色度图中色度坐标所反映的是三原色各自在三刺激值总量中的相对比例，它表示了颜色相同和彩度相同而亮度不同的那些颜色的共同特征，色度图的范围代表颜色的色域。我们以Y=19.77（孟塞尔明度V=5）时的xy色度图（图5-44）为例来观察转换后ab心理色度图的情况。图中射线为孟塞尔色卡中恒定色相轨迹。利用式（5-17）进行转换，这是一种非线形转换，图5-44中的马蹄形光谱轨迹不复保持，而成为一种不规则的楔形（图5-45），在CIEab心理色度图中，蓝原色向右下方伸展形成楔形的尖。图5-44xy色度图图5-45ab心理色度图图5-46为图5-45的局部，反映出孟塞尔明度V=5时，孟塞尔色卡中恒定色相轨迹和恒定彩度轨迹，可以看出ab心理色度图具有较好的均匀性。图5-46Y=19.77（V=5）时ab心理色度图如果知道了色样的刺激值Y（亮度因数），则式（5-17）中的刺激值X、Z可用色度坐标来表示：…………（5-19）将式（5-19）代入式（5-17）中，得…………（5-20）由式（5-20）知转换过程中ab心理色度图的大小范围与亮度因数Y有关，随着Y值的增大，ab色度图的范围也逐渐增大，当Y达到最大值100时，ab色度图的范围最大。图5-47中外圈曲线S1表示ab色度图的最大范围，内圈曲线S2表示Y=19.77（V=5）时的范围。目前在实用技术上，色彩设计及处理软件使用某一区域（如-120<a<120，-120<b<120）来表示ab色度图的范围。图5-47Y=100时ab心理色度图的范围（四）、CIELab色度空间的均匀性CIELAB(CIELab)色度空间是1976年国际照明委员会推荐的均匀颜色空间，1987年我国发布的GB7921-87将LAB空间作为国家标准。目前色彩设计及复制等行业在色彩校正、计算以及DTP系统中，CIELAB空间已被普遍使用。虽然CIELAB色度空间是CIE推荐的均匀颜色空间，颜色的均匀性较Yxy空间有很大改善，而实际上CIELAB空间对于人眼的色彩感觉来说也还是不均匀的。在该空间的某个区域（如红色区域）取两个色样点与另一区域（如绿色区域）同等距离的两个色样点作比较，会发现在红色区域的两个色样的视感觉差别和绿色区域的两个色样的视感觉差别不一样，即在不同颜色区域，色彩的宽容量数值是不相等的。这种颜色空间的不均匀性给我们在彩色复制过程带来了误差，在使用CIELAB空间进行颜色转换和校正时，如果在红色区域和绿色区域按照同样的尺度和比例进行调整，就会因为颜色空间的不均匀性而产生色偏。实际工作中，技术人员在色彩设计软件中的CIELAB空间进行调整和校正时，往往根据经验来进行操作，因此迫切需要对空间进行均匀性研究，找出在不同颜色区域，颜色宽容量的数值以及颜色空间不均匀性的变化规律，为彩色复制时色彩的转化和校正制定合适的调整尺度和比例，从而减少由于空间的不均匀而带来的复制误差。1、分析方法的选择孟塞尔系统是从视觉心理的角度，根据人的视觉特性以等间隔的方法对颜色进行分类和标定的。因此经常被用来检验与某一色差公式有关的颜色空间的均匀性。因为孟塞尔新标系统本身的每个色样都是用HVC和Yxy两种方法标定的，如图5-33～5-41所示，这为我们分析LAB色彩空间的均匀性提供了可靠的数据依据。当把相等视觉色彩间隔的等彩度圈（如/2～/4～/6～/8～……）画在孟塞尔系统中时，各等彩度圈是以中央灰度轴为圆心的一系列同心圆；同样，当把相等视觉间隔的等色相线（如5.0R～10.0R～5.0YR～10.0YR～……）画在孟塞尔系统中时，各等色相线应是一系列从中心轴出发的等角度间隔的射线。依照这个特性，我们也把孟塞尔彩度和色相的CIE1931Yxy数值经式（5-17）转换后所得的H-C图画在ab图上（图5-48～图5-50），来分析某一明度下的均匀性。利用CIELAB色彩空间的色差公式（5-18），把空间中视觉等间隔的两点（等彩度间隔或等明度间隔），作为求色差的两点，这样色差值就反映了该色彩