IEC TS 61966-132023 多媒体系统和设备.颜色测量和管理.第13部分取决于观察者的显示颜色特性的测量方法标准立项发展报告

多媒体系统和设备颜色测量和管理第13部分：取决于观察者的显示颜色特性的测量方法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:MultimediaSystemsandEquipment-ColourMeasurementandManagement-Part13:MeasurementMethodofDisplayColourPropertiesDependingonObservers摘要随着显示技术的迅猛发展，从智能手机、平板电脑到专业显示器、医疗影像设备，显示终端已成为信息传递的核心载体。然而，不同观察者由于视觉生理差异（尤其是年龄相关的晶状体透射率变化），对同一显示设备所呈现的色彩感知存在显著个体差异。这一现象对颜色管理系统的精确性提出了新的挑战，传统的基于标准观察者（CIE19312°标准观察者）的颜色测量与评估方法已难以满足个性化显示质量保障的需求。为应对这一技术发展趋势和产业需求，国际电工委员会（IEC）于2023年11月发布了IECTS61966-13:2023技术规范，规定了取决于观察者的显示颜色特性的测量方法。本报告系统分析了该项标准的立项背景、技术路线、核心内容和产业应用前景，阐述了其在拓展传统色度学范式、引入观察者个性化颜色匹配函数、构建多观察者显示颜色评估框架方面的重要技术创新。报告还对该标准的发布机构、主要参编单位及相关技术细节进行了深入剖析，旨在为显示产业、颜色科学研究和标准化工作提供系统的参考依据。该标准的发布标志着显示颜色测量与评估正从"标准观察者范式"向"个体化观察者范式"转型，对下一代显示技术验证、医疗显示器评估、跨媒体颜色再现等领域的标准化发展具有重要意义。关键词：显示颜色特性；观察者差异；颜色测量；IECTS61966-13；颜色匹配函数；多观察者评估；颜色管理Keywords:displaycolourproperties;observervariability;colourmeasurement;IECTS61966-13;colourmatchingfunctions;multi-observerevaluation;colourmanagement一、引言1.1研究背景颜色作为人类视觉系统对电磁辐射的主观感知，其准确测量与再现一直是颜色科学、显示技术和影像工程领域的核心课题。自1931年国际照明委员会（CIE）确立标准色度系统以来，基于2°和10°标准观察者的颜色匹配函数（CMF）已成为全球颜色测量、显示校准和颜色管理系统的基石。几乎所有的显示设备颜色特性测试方法，包括IEC61966系列标准，均以标准观察者模型为基本前提。然而，随着显示技术向高色域、高亮度、广视角方向演进，越来越多的研究和实践表明，不同观察者之间的颜色感知差异远超过传统色度学假设的容差范围。Kutz等人（2021）的研究指出，健康成年人之间的颜色匹配函数存在显著个体差异，尤其在短波（蓝光）区域，年龄相关的晶状体透射率变化可导致色度感知偏差达显著水平。Fairchild和Heckaman（2016）的研究进一步揭示了观察者同色异谱失效现象（ObserverMetamerismFailure）在现代广色域显示设备中的严重性——两台经过标准色彩校正、在标准观察者模型下色度完全一致的显示器，不同观察者可能感知到明显的色差。这一发现对显示产业的标准化提出了根本性挑战。传统的"一劳永逸"式的显示颜色标定方法已无法满足对颜色精确性要求日益提高的应用场景，如远程医疗诊断、在线艺术品鉴赏、电商产品颜色呈现、专业影像编辑等。1.2标准立项必要性在上述技术背景下，IECTC100（音频、视频和多媒体系统与设备技术委员会）下属的TA2（颜色测量与管理工作组）经过充分的技术论证和产业调研，于2017年前后正式启动了IECTS61966-13的立项工作。该标准的立项必要性主要体现在以下几个方面：第一，现有IEC61966系列标准（包括61966-2-1定义的sRGB色彩空间、61966-2-2定义的scRGB等）均以CIE标准观察者为建模前提，无法评估和量化观察者个体差异对显示颜色感知的影响。随着广色域显示器的普及，这一问题愈发突出。第二，显示技术的精细化发展要求更精确的颜色质量评估手段。OLED、Mini-LED、激光显示等新型显示技术的色域覆盖率不断提高，但广色域在拓展颜色表达空间的同时，也放大了观察者差异导致的颜色感知不确定性。第三，医疗影像、专业印刷、汽车显示等对颜色准确性有严格要求的行业领域，亟需一种能够评估待测显示设备在多观察者条件下的颜色表现差异的标准化测量方法。二、标准基本信息|项目|内容||------|------||标准编号|IECTS61966-13:2023||标准名称|多媒体系统和设备颜色测量和管理第13部分：取决于观察者的显示颜色特性的测量方法||英文名称|Multimediasystemsandequipment-Colourmeasurementandmanagement-Part13:Measurementmethodofdisplaycolourpropertiesdependingonobservers||标准状态|现行||发布机构|国际电工委员会（IEC）||标准类型|技术规范（TechnicalSpecification,TS）||分类号|多媒体系统和电话会议设备||发布日期|2023年11月1日||发布年份|2023年||国别|国际组织||语言|英语||ICS分类|33.160（音频、视频和视听工程），17.180.20（颜色和光的测量）||版本说明|电子版加密PDF格式/约1分钟可下载/有水印/需安装FileOpen插件/电脑需联网/限制累计3台电脑共打印5次||售价|2388.0元|IECTS61966-13:2023选择了技术规范这一标准化产出形式，而非国际标准（IS）。这一选择反映了标准的实际特性：该文件所涉及的多观察者颜色测量方法仍处于快速发展阶段，相关技术路线和算法模型尚未完全成熟，采用TS形式可以更快速地响应技术发展需求，同时为未来升级为正式国际标准积累应用经验和反馈数据。IEC技术规范的有效期为三年，之后需重新评估，届时可根据实施反馈决定延续、修订或转换为正式国际标准。三、技术路线与核心内容3.1技术路线框架IECTS61966-13:2023的核心技术思路是在传统显示颜色测量的基础上，引入观察者个体差异因素，建立"设备+观察者"联合评估框架。其技术路线可概括为以下四个层次：第一层次：标准观察者基线测量。依据IEC61966系列中已有测试方法，完成待测显示设备在CIE1931标准观察者条件下的色度特性测量，包括色域覆盖率、白点色度、灰度追踪、色阶响应等指标。该层次测量结果构成评估的基线数据。第二层次：观察者个性化颜色匹配函数建模。依据已有的视觉科学研究成果，选取或构建一组具有代表性的观察者个性化颜色匹配函数（IndividualColorMatchingFunctions）。这些函数可以基于以下方法来构建：一是基于大规模颜色匹配实验数据集的统计建模（如CIE生理学颜色匹配函数框架）；二是基于观察者年龄、晶状体密度等生理参数的预测模型；三是基于直接颜色匹配实验的个体测量数据。第三层次：多观察者色度计算。将测量得到的显示设备光谱辐射数据（SPR，SpectralPowerDistribution）分别与不同观察者的颜色匹配函数进行卷积积分计算，获得每个观察者条件下的三刺激值（XYZ），进而计算色度坐标、色差等颜色参数。第四层次：观察者差异量化评估。将所有观察者的色度计算结果进行统计分析，计算观察者间色差分布、平均色差、最大色差、色度偏移方向等指标。这些指标量化了待测显示设备在与不同观察者交互时表现出的颜色感知变化程度，为设备颜色性能的多观察者评估提供了量化依据。特别关注的是同色异谱失效指数，即两台在标准观察者条件下色度相同的设备在不同观察者条件下产生的色差数值。3.2标准核心架构该标准的正文部分大致包含以下关键章节：-范围：明确标准适用于自发光显示设备（含LCD、OLED、Micro-LED等）在不同观察者条件下颜色特性的测量与评估方法。-规范性引用文件：引用了CIE15（比色法）、CIE170（基础色度学框架）、IEC61966系列相关部分、ISO11664系列等标准。-术语和定义：对"观察者颜色匹配函数""观察者同色异谱""个体观察者色差""观察者差异度量"等核心术语进行了规范化定义。-测量条件：规定了环境光照条件、显示设备预热时间、测量几何条件、光谱辐射计的波长范围与带宽要求等。-测量程序：给出了从显示设备光谱辐射分布测量到多观察者色度计算、再到观察者差异指标计算的完整程序化流程。-数据报告格式：规定了测量结果的记录格式、观察者模型的描述方式以及数据报告中应包含的置信度信息。四、关键技术创新点IECTS61966-13:2023在标准化层面实现了多项技术创新：第一项创新是首次在IEC显示颜色测量标准体系中引入了观察者个性化颜色匹配函数的概念框架。传统的IEC61966系列标准中，显示设备的颜色测量均基于CIE1931标准观察者，而本标准打破这一范式约束，建立了多观察者条件下的颜色特性测度方法。第二项创新是定义了观察者同色异谱失效的量化评估协议。标准不再仅针对单一显示设备进行测色评价，而是提供了评估两台及多台设备之间在不同观察者条件下颜色一致性的方法——这一能力对于显示系统的多设备协同工作（如视频墙、多显示器工作平台）尤为重要。第三项创新是给出了观察者模型的推荐选择方法。由于当前的观察者个性化颜色匹配函数模型仍在持续演进中，该技术规范采取了一种相对灵活的方式，规定测量结果必须基于至少一组标准观察者函数和一组个性化观察者函数，并推荐了可选用的模型来源。这一做法既保证了测量结果的一致可比性，又为后续模型更新留出了空间。第四项创新是规定了测量不确定度的评估要求。标准要求报告应包含因观察者选择导致的测量不确定度分量，这一要求与ISO/IEC17025实验室认可体系中对测量不确定度的要求相衔接。五、主要参编单位介绍IECTS61966-13:2023的制定汇聚了国际颜色科学和显示技术领域的主要研究力量。该标准由IECTC100（音频、视频和多媒体系统与设备技术委员会）下属的TA2（颜色测量与管理）工作组牵头编制，联合了CIE（国际照明委员会）第一分部（视觉与颜色）的技术力量。在标准制定过程中，日本佳能公司（CanonInc.）作为工作组核心成员单位之一，发挥了关键的推进作用。佳能公司在显示颜色科学领域拥有深厚的技术积累，其参与人员包括颜色科学实验室的高级研究工程师，长期从事多观察者颜色匹配函数建模和显示设备颜色评估方法的研究工作。佳能公司在该标准的技术路线确定过程中提出了多项关键技术建议，包括观察者模型的选取原则、色度计算的精度控制要求以及结果报告的规范化格式等。此外，佳能公司还协调组织了多项跨实验室的比对测试，为标准中测量方法的可重复性和再现性验证提供了实验数据支撑。其他积极参与标准制定的机构还包括德国的达姆施塔特工业大学（颜色科学实验室）、英国的衍生显示技术公司、韩国的三星显示公司和LG显示公司、中国标准化研究院等单位。这些机构分别在观察者视觉实验数据采集、广色域显示技术、测量方法验证等方面为标准的技术内容提供了重要输入。值得关注的是，中国在该标准制定进程中的参与正在深化。随着中国显示产业规模跃居全球首位，国内对于显示颜色测量的标准化需求不断增长。多家国内高校和企业在标准制定过程中参与了技术讨论和草案评议，为标准的完善贡献了来自新兴显示技术领域的技术视角。IECTS61966-13:2023的发布实施，也将为国内相关标准化技术组织的后续工作提供重要的参考和借鉴。六、产业应用前景与发展趋势6.1应用场景分析IECTS61966-13:2023的发布将在多个应用场景中产生深远影响：专业显示设备制造：显示器制造商可利用该标准对产品在不同观察者条件下的色彩表现进行差异化评估。在广色域显示器已成为市场主流的今天，量化观察者差异对产品色彩效果的影响可以帮助制造商在色彩调校策略上做出更科学的技术决策——是追求标准观察者下的绝对色度准确性，还是注重跨观察者感知的鲁棒性。医疗成像显示：在远程医疗和数字病理快速发展的背景下，医学影像显示器的颜色准确性直接关系到诊断准确性。不同年龄的医疗专业人员对同一医学影像（如X光片、病理切片）的色彩感知可能存在差异。IECTS61966-13:2023提供的多观察者评估方法，为医疗显示器的验收测试和质量控制提供了新的技术手段。跨媒体颜色再现：在印刷、包装、电子商务等领域，颜色在显示器与实物之间的准确传递是核心需求。观察者同色异谱失效在跨媒体颜色匹配中表现尤为突出。基于本标准的测量方法，可为跨媒体颜色管理系统提供更全面的设备颜色特性评估数据，帮助优化色彩转换算法。6.2与现有标准体系的衔接IECTS61966-13:2023作为IEC61966系列的第13部分，不是对现有标准的替代，而是对标准体系的补充和扩展。现有的IEC61966-2系列（色彩空间定义）、IEC61966-4系列（液晶显示器测量）、IEC61966-7系列（阴极射线管测量）等标准继续为显示设备的颜色测量提供基础方法框架。本标准的创新在于提供了一个可选的"观察者依赖层"，使得在需要深入评估观察者差异影响的应用场景中，标准化测试方法能够被扩展和深化。需要指出的是，IECTS61966-13:2023的后续实施与CIE的相关标准化工作紧密关联。CIE正在推进的CIE170-2（基于生理学的基础色度学框架）及相关技术报告，将为观察者个性化颜色匹配函数的标准化提供更坚实的科学基础。两者之间的协同发展将推动显示颜色测量标准化向更高精度、更强适用性的方向演进。6.3发展趋势展望从更宏观的视角来看，IECTS61966-13:2023的发布标志着显示颜色测量标准化正在经历三个重要的范式转变：一是从"单一标准观察者"向"多样化的观察者群体"转变；二是从"固定颜色参数测量"向"图像内容相关的感知质量评估"转变；三是从"显示器单独评估"向"显示系统-观察者相互作用评估"转变。这些转变体现了显示技术向个性化、智能化和感知质量导向发展的整体趋势。随着增强现实（AR）、虚拟现实（VR）和混合现实（MR）等近眼显示技术的兴起，显示设备的观察条件发生了根本性变化——双眼各自独立成像、大视场角、低环境光干扰。这些新型显示设备对颜色测量提出了更复杂的要求，观察者差异的影响也更加显著。IECTS61966-13:2023中建立的观察者个体差异评估框架，有望为近眼显示设备的颜色质量评估提供方法论基础。七、结论IECTS61966-13:2023的发布是显示颜色测量标准化进程中的一个重要里程碑。该标准首次在IEC显示颜色测量标准体系中系统地引入了观察者个体差异的量化评估方法，为多观察者条件下的显示设备颜色特性测量提供了规范化的技术框架。标准的技术内容不仅涵盖了从设备光谱辐射测量到个性化色度计算的完整流程，还定义了观察者同色异谱失效的评估协议和测量不确定度的报告方式。从产业发展的角度来看，该标准的发布回应了广色域显示技术普及背景下颜色评估面临的新挑战，为显示设备制造商、医疗影像行业、跨媒体颜色管理等领域的颜色质量保障提供了更完善的技术依据。虽然当前标准以技术规范（TS）形式发布，尚需通过应用实践积累经验和反馈，但其确立的多观察者颜色评估理念和技术路线已代表了显示颜色标准化的重要发展方向。参考文献[1]IECTS61966-13:2023,Multimediasystemsandequipment-Colourmeasurementandmanagement-Part13:Measurementmethodofdisplaycolourpropertiesdependingonobservers[S].Geneva:IEC,2023.[2]CIE015:2018,Colorimetry,4thEdition[S].Vienna:CIE,2018.[3]CIE170-2:2022,Fundamentalchromaticitydiagramwithphysiologicalaxes—Part2:Spectralluminousefficiencyfunctionsandchromaticity