色度學(xué)是研究顏色的視覺規(guī)律、顏色的測量、計算和判別的科學(xué)。它是以國際照明委員會CIE統(tǒng)一規(guī)定的色度系統(tǒng)為基礎(chǔ)而對色進(jìn)行目視和物理測量的，其最終的目標(biāo)是建立符合顏色視覺辨別特性的預(yù)測模型。本文對色度學(xué)的基礎(chǔ)及色度學(xué)的表色系統(tǒng)類型做了介紹，對此感興趣的朋友可以了解一下！

色度學(xué)指什么？

從狹義上來說，色度學(xué)是一個用于預(yù)測兩個具有不同光譜功率分布的刺激色樣在特定觀察條件下是否具有相同顏色的工具。如果兩個刺激色樣具有相同的三刺激值，則認(rèn)為對于具有正常色覺的標(biāo)準(zhǔn)觀察者，這兩個刺激色樣具有相匹配的顏色。廣義上的色度學(xué)還包括了復(fù)雜觀察條件下刺激色樣顏色外貌的估測方法。

色度學(xué)的最終目標(biāo)是建立符合顏色視覺辨別特性的預(yù)測模型，具體包括以下幾點(diǎn)：

1.每個唯一的顏色應(yīng)當(dāng)具有唯一的色度參數(shù)，即兩個具有相同色度參數(shù)的刺激色樣應(yīng)當(dāng)具有相同的顏色外貌，而兩個具有不同色度參數(shù)的刺激色樣所對應(yīng)的顏色外貌也是不同的。

2.利用一個各個維度相互垂直的坐標(biāo)系統(tǒng)來表述相應(yīng)的色度參數(shù)，并應(yīng)體現(xiàn)出顏色的主要視覺屬性，如明度、彩度和色調(diào)等。

3.兩個刺激色樣之間的計算色差值應(yīng)與相應(yīng)的視覺感受量差異成正比。

色度學(xué)的基礎(chǔ)：

色度學(xué)是一門研究彩色計量的科學(xué)，其任務(wù)在于研究人眼彩色視覺的定性和定量規(guī)律及應(yīng)用。通常可以把顏色可分為彩色和非彩色兩類。

非彩色指白色、黑色和各種深淺不同的灰色組成的系列，成為白黑系列。對發(fā)光物體來說，白黑的變化相當(dāng)于白光的亮度變化，亮度高時人眼感到是白色，亮度很低時感到是灰色，無關(guān)時時黑色。非彩色只有明亮度的差異。

彩色是指白黑系列以為的各種顏色。彩色有三種特性，例如：亮度、色調(diào)、飽和度，亦可以用其它類似的三種特性表示。

亮度：人眼對物體的明暗感覺。發(fā)光物體的亮度越高，則亮度越高；非發(fā)光物體反射比越高，明度越高。

色調(diào)：彩色彼此相互區(qū)分的特性，即紅、黃、綠、藍(lán)、紫等。不同波長的單色光具有不同的色調(diào)。發(fā)光物體的色調(diào)決定于它的光輻射的光譜組成。非發(fā)光物體的色調(diào)決定于照明光源的光譜組成和物體本身的光譜反射（透射）特性。

飽和度：是指彩色的純潔性。可見光譜中的各種單色光是最飽和的彩色。物體色的飽和度決定于物體反射（透射）特性。如果物體反射光的光譜帶很窄，它的飽和度就很高。

色度學(xué)表色系統(tǒng)的類型：

1.CIE1931-RGB系統(tǒng)

物體顏色的定量度量是很復(fù)雜的，它涉及到觀察者的視覺生理、視覺心理以及照明條件、觀察條件等許多問題，為了能夠得到一致的度量效果，國際照明委員會（簡稱CIE）規(guī)定了一套標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)，稱為CIE標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)。本系統(tǒng)是近代色度學(xué)的基本組成部分，它是一種混色系統(tǒng)，是基于每一種顏色都能用三個選定原色按適當(dāng)比例混合而成的基本事實(shí)建立起來的。

為了測量物體顏色的三刺激值，首先必須研究人眼的顏色視覺特性。實(shí)驗(yàn)證明可以根據(jù)一些觀察者進(jìn)行的顏色匹配匹配實(shí)驗(yàn)，將他們的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)加以平均，確定一組匹配等能光譜色所需要的三原色數(shù)據(jù)。此數(shù)據(jù)稱為“標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值”以此來代表人眼的平均顏色視覺特性。CIE1931-RGB系統(tǒng)就是建立在萊特和吉爾德兩項顏色匹配實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的。CIE綜合了他們的兩項實(shí)驗(yàn)結(jié)果，將他們兩人所使用的三原色轉(zhuǎn)換成700nm（R）、546.1nm（G），435.8（B），并以相等數(shù)學(xué)的三原色刺激值匹配出等能白光（又稱為E光源）來確定三刺激值單位。

CIE采用了他們兩人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均值來定出匹配等能光譜色的RGB三刺激值，用R，G，B來表示。

色刺激Φ（λ）的三刺激值X，Y，Z可以由下列公式導(dǎo)出來：

2.CIE1931-XYZ系統(tǒng)

CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)是由 RGB色度系統(tǒng)所推導(dǎo)而來。由于在 RGB 色度系統(tǒng)中色匹配函數(shù)存在負(fù)值，其運(yùn)算繁瑣，故CIE在1931年在制定RGB色度系統(tǒng)同時，又定義了新的原刺激[X]、[Y]、[Z]得到了XYZ色度系統(tǒng)，使得這時的色匹配函數(shù)均為正值。如下圖所示為XYZ色度系統(tǒng)的色匹配函數(shù)。

色刺激Φ（λ）的三刺激值X，Y，Z可以由下列公式導(dǎo)出來：

對于物體色的色刺激，反射物為Φ（λ）=R（λ）P（λ），透射物則為Φ（λ）=T（λ）P（λ），其中，P（λ）為照明光的光譜分布，R（λ）為反射物的光譜反射率，T（λ）為透射物的光譜透過率，k為一常數(shù)。

XYZ色度系統(tǒng)規(guī)定X、Z只代表色度，沒有亮度，光度量只與三刺激值Y成比例。XYZ系統(tǒng)與RGB系統(tǒng)三刺激值之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系為：

根據(jù)刺激值與色品坐標(biāo)的關(guān)系，直接用光譜三刺激值x，y，z求得光譜色在xy坐標(biāo)系統(tǒng)中的各坐標(biāo)值，將光譜色的坐標(biāo)點(diǎn)連成馬蹄形曲線，此曲線稱為CIE的x、y色品圖的光譜軌跡。x和y分別指X、Y在XYZ三刺激總和中的比例：

色品圖和單色光的光譜軌跡如下圖所示：