什么是色度系统？色差仪有几个标准色度系统？

在颜色的定量描述和测定过程中，由于会受到多种因素的影响，导致颜色的判定结果不够准确。因此，CIE为了统一颜色评定与计算的方法，就规定了多个色度系统。色差仪作为测色仪器，是以CIE规定的标准色度系统为测色依据的。那么，色差仪有几个标准色度系统？本文对色差仪标准色度系统的类型做了介绍。

什么是色度系统？

物体呈现的颜色既受外界刺激影响，同时受观察者自身经验、视觉特性以及物体自身属性影响，主客观因素都会影响颜色的判定，每个人对于同一颜色的判定会有一些细微的差别。所以对于一个颜色的匹配实验，选择是多位观察者进行观察，通常把这些进行颜色匹配实验观察者称为“标准色度观察者”。

1931年，国际照明委员会（CIE）规定了颜色计算方法、测量原理和基本数据，建立“CIE1931标准色度学系统”。该系统能够较好的反映人眼在1～4°视场下观察到的颜色平均特性，对于大于4°视场的颜色测量，则容易发生较大偏差。为弥补“CIE1931标准色度学系统”的缺陷，1964年，CIE规定了一组新的色度值，称为“CIE1964补充标准色度学系统”。

色差仪标准色度系统的类型：

1.CIE1931RGB标准色度系统

CIE1931-RGB标准色度系统使用红（700nm）、绿（546.1nm）、蓝（435.8nm）作为三原色，因为700nm是可见光的末端，546.1nm和435.8nm是两个较为明显的汞亮线谱，三者都比较容易从光谱中精确地分离出来。使用上述三原色匹配等能白光，在380～780nm范围内进行颜色混合匹配实验得到CIE1931-RGB光谱三刺激值。光谱的三刺激值分别使用r（λ）、g（λ）、b（λ）表示，下图是三刺激值随波长λ的变化曲线。

CIE1931-RGB系统三刺激值曲线中，某一波长对应r（λ）、g（λ）、b（λ），在经过与三原色匹配混合过后，与光谱色相同。根据光谱三刺激值r、g、b计算公式，可以得到CIE1931-RGB系统色品图，如下图所示。

2.CIE1931XYZ标准色度系统

由上面光谱三刺激值曲线图可知，1931CIE-RGB系统三刺激值中存在负值，这对理解和计算三刺激值都造成了不便，所以CIE制定了另一种色度学系统-1931CIE-XYZ系统。为了避免出现RGB系统的问题，新的三原色的选取必须满足三点：新三原色的光谱三刺激值不应该出现负值；新三原色在色品图上必须落在光谱轨迹之外，所占的面积应该尽量小；用X、Z刺激值只表示色度，Y刺激值同时表示色度和亮度。综上所述，1931CIE-XYZ系统选用假设的原色X、Y、Z。由于假设的三原色只能用来表示颜色而不能用于实际操作，所以1931CIE-XYZ系统的光谱三刺激值是由RGB系统经过坐标转换得到的。下图为CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值曲线。

由光谱三刺激值r、g、b计算公式，可得1931CIE-XYZ色品坐标为：

色品图如下所示：

根据R、G、B颜色三刺激值计算公式，可以得到物体色和光源色的三刺激值表达式为：

上式中x（λ）、y（λ）、z（λ）是CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值曲线图中光谱三刺激值。在实际应用中，x（λ）、y（λ）、z（λ）等参数均是按照间隔一定波长（△λ）取的离散数据，所以为了简便计算提高运算效率，通常使用求和式代替积分式，所以对于透射物体，其颜色三刺激值可以表达为：

为了确定式中的调节系数k值，CIE规定光源的Y刺激值为100，所以k的表达式为：

3.CIE1964XYZ补充标准色度系统

CIE1931色度学系统都是依据莱特和吉尔德观察实验得到的换算结果，只适用观察视场为1～4°的情况，当视场增大（4～10°）时，人眼中视杆细胞以及中央窝黄色素同时作用，人眼对颜色匹配精度和色差辨别能力均有所提升，CIE1931不再适用，所以CIE在1964年公布了“CIE1964 补充标准色度学系统”。CIE1964系统的使用红（645.2nm）、绿（526.3nm）、蓝（444.4 nm）作为三原色，为了方便与CIE1931系统区别，CIE1964系统所用符号要加下标“10”。下图是在2°视场和10°视场下的光谱三刺激值曲线对比，从图中可以发现，两者的光谱轨迹形状大致相当，但是光谱轨迹位置不同，在400～500nm范围内，10°视场Y10（λ）曲线高于 2°视场的Y2（λ）。