色差仪测色非均匀颜色空间的类型及特点

颜色空间也称色彩模型，它是由组成颜色的三个分量构成的一个三维空间，其用途是在某些人为规定的标准下对色彩加以抽象表示，或者说是色彩在不同的标准下的简化描述形式。颜色空间有很多，可分为均匀性和非均匀性等类型。本文对色差仪测色非均匀颜色空间的类型及特点做了介绍。

CIE1931RGB测色系统：

1.系统的建立

1931年，来特、吉尔德两人用三原色R（700nm），G（546.1nm），B（435.8nm），又选用了317位正常色觉者，测得三刺激值，该值是颜色测量和计算的原始数据。并转化为色品坐标，如下图所示。

2.系统的特点

CIE1931RGB系统是建立在莱特（W.D.Wright）和吉尔德（J.Guild）两项颜色匹配实验基础上的。1931年，CIE（国际发光照明委员会）综合了这两者的实验结果，将他们两人所用的三原色转换成700nm（R）、546.1nm（G）、435.8nm（B）。并以相等数量的三原色刺激值匹配出等能白光（又称为E光源）来确定三刺激值单位。经实验和计算确定，匹配等能白光的（R），（G），（B）三原色单位的亮度比例为1.0000：4.5907：0.0601，他们的辐亮度比率为72.0962：1.3791：1.0000，1931年CIE采用了莱特和吉尔德的实验结果的平均值来定出匹配等能光谱色的RGB三刺激值，用r，g，b来表示。这一组函数称做“CIE1931-RGB系统标准色度观察者光谱三刺激值”，简称“CIE1931-RGB系统标准色度观察者”。这一系统被称做CIE1931-RGB色度系统。

3.系统的评价

来-吉二位建立该系统的思想是成功的，并且对表示颜色的这种工具用一个马蹄形曲线的几何形状表示出来了。

缺陷是扁马蹄形曲线存在负值，用负值表示颜色不方便，也不易理解；马蹄形曲线到底不是一个大家熟悉的几何形状，所以将其包围在一个三角形中，但三角形是一个普通三角形。

CIE1931XYZ测色系统：

1.系统的建立

用假想的三原色X、Y、Z，X代表R，Y代表G，Z代表B，解决了负值问题。通过麦克斯韦转化为直角三角形。如下图所示。

2.系统的特点

CIE1931RGB系统的r，g，b是从实验得出的，可以用于色度学计算，但计算中会出现负值，用起来不方便，又不易理解，所以1931年CIE推荐了一个新的国际通用的色度系统。CIE1931XYZ系统是用了三个假想的原色[X]、[Y]、[Z]，代替了RGB系统的三原色[R]、[G]、[B]，并选择匹配等能白光，确定三刺激值的单位。由CIE1931RGB系统的光谱三刺激值r，g，b通过计算得到CIE1931XYZ系统的标准色度观察者光谱三刺激值。将它定名为“CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值”，或称为“CIE1931标准色度观察者颜色匹配函数”，简称为“CIE1931标准色度观察者”。这一系统称做“CIE1931标准色度系统”，或称为2°视场XYZ系统。

3.系统评价

成功的解决了负值；马蹄形曲线包含在一个直角三角形中。不足之处是CIE光谱三刺激值数据适用于2视场的中央视觉观察条件（视场范围1°～4°），当大于4°视场范围无法准确表达颜色。

CIE1964测色系统：

1.系统的建立

为适应大于10°视场的色度测量，CIE1964XYZ又规定了补充色度学系统。该系统建立的思想与CIE1931XYZ基本相同，只是视场作用范围扩大到1°～10°范围。如下图所示。

2.系统的特点

CIE1931标准色度系统建立后，经过多年实践证明，CIE1931标准色度观察者的数据代表了人眼2°视场的色阶平均特性。但是，当观察视场增大到4°以上时，某些研究者从实验中发现光谱三刺激值在波长380～460nm区间内数值偏低。这是由于大面积视场观察条件下，杆体细胞的参与以及中央窝黄色素的影响，颜色视觉会发生一定的变化。日常观察物体时视野经常超过2°范围，因此，为了适应大视场颜色测量的需要，CIE在1964年规定了一组“CIE 1964补充标准色度观察者光谱三刺激值”简称为“CIE1964补充标准色度观察者”，现改称为“CIE1964标准色度观察者”，这一系统称为“CIE1964标准色度系统”，也称为10°视场X10Y10Z10色度系统。

非均匀颜色空间解决了颜色定量描述问题。在非均匀颜色空间中，每个点代表一个颜色，空间两点之间的距离代表两种颜色之间的色差，但空间中相等的距离不能代表相同的色差，为了解决这一问题，产生了均匀颜色空间。

3.系统评价

成功之处是将视场范围扩大了，能比较全面表示颜色；缺陷是颜色空间是不均匀的，即空间中相同的距离带来的视觉差异是不相同，影响到颜色匹配和色彩复制的准确性。这主要是人眼存在颜色宽容量的现象。

所以要引入一个空间使空间几何距离大小能代表的色差与视觉的色差效果成正比的CIE1960UCS色度图。