顏色的定量度量受觀察者的視覺(jué)生理?xiàng)l件、外界的照明條件和觀察條件等多種因素的影響，因此，為了統(tǒng)一顏色表示的方法及度量條件，CIE規(guī)定了顏色測(cè)量原理、數(shù)據(jù)和計(jì)算方法，稱為CIE標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)。本文對(duì)CIE標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)的類型及CIE三刺激值和色品坐標(biāo)計(jì)算方法做了介紹，對(duì)色度學(xué)知識(shí)感興趣的朋友可以了解一下！

CIE標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)的類型：

1.CIE1931RGB系統(tǒng)

所有顏色都可以通過(guò)三原色按著特定比例混合制成，不同波長(zhǎng)的光譜顏色在2°視角下采用紅（R）、綠（G）、藍(lán)（B）三原色進(jìn)行顏色匹配，并將三原色的單位調(diào)整到相等數(shù)量相加匹配出等能白色，可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍是380nm～780nm，若波長(zhǎng)間隔為10nm，那么對(duì)各個(gè)波長(zhǎng)的光譜顏色做匹配實(shí)驗(yàn)，就能得到一組顏色方程，如下式所示：

經(jīng)過(guò)上述匹配實(shí)驗(yàn)可以得到一組光譜曲線r（λ）、g（λ）、b（λ），表示在380～780nm 范圍內(nèi)各光譜線，如果某個(gè)光譜曲線所對(duì)應(yīng)的，r（λ）、g（λ）、b（λ）的混色結(jié)果與該光譜色相同，那么這三條曲線就是該光譜三刺激值曲線，如下圖所示。

因此CIE1931RGB色度系統(tǒng)是在萊特（W.D.Wright）和吉爾德（J.Guild）兩人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果上的平均值，來(lái)確定匹配等能光譜色的RGB三刺激值，后來(lái)國(guó)際照明委員會(huì)于1931年正式推薦了CIE1931RGB系統(tǒng)，即標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值。

2.CIE1931XYZ系統(tǒng)

在上圖中我們可以看出，在435.1~546.1nm波段中，紅色響應(yīng)值出現(xiàn)了負(fù)值情況，因此，如果想要匹配出這一波段的顏色，則還需要通過(guò)補(bǔ)色實(shí)現(xiàn)。為了解決這一問(wèn)題，國(guó)際照明委員會(huì)在同一年又推出了新的顏色體系即CIE1931XYZ系統(tǒng)，通過(guò)三個(gè)假象的原色X、Y、Z來(lái)替代RGB系統(tǒng)中的三個(gè)原色R、G、B，進(jìn)而就不會(huì)產(chǎn)生負(fù)值現(xiàn)象，解決了這一難題。CIE1931XYZ系統(tǒng)的X和Z代表色品值，Y即代表色品值又代表亮度值，所以y（λ）函數(shù)曲線與視覺(jué)曲線效果一致，如下圖所示。

CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值適用于20視角的條件下進(jìn)行測(cè)量與應(yīng)用，對(duì)于大于2°視角的觀察面積，我們會(huì)采用CIE1964標(biāo)準(zhǔn)10°視角做測(cè)量。這兩種標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)是作為國(guó)際上顏色測(cè)量和表征的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，是顏色計(jì)算和測(cè)量的基本依據(jù)。

CIE三刺激值和色品坐標(biāo)計(jì)算方法：

為了計(jì)算顏色的三刺激值和色品坐標(biāo)，我們必須要知道光源輻射到物體后，通過(guò)人眼產(chǎn)生的光譜能量，這樣被稱為顏色刺激函數(shù)。在顏色科學(xué)發(fā)展過(guò)程里，研究者們提出了許多三刺激值的計(jì)算方法，但是到目前為止，國(guó)際上沒(méi)有提出一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確計(jì)算方法，這其中包括CIE規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)定義法、三次插值法、最小二乘法、美國(guó)的ASTM E308-95加權(quán)表云算法、最優(yōu)加權(quán)表算法等，本文采用的是CIE規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)定義法對(duì)三刺激值進(jìn)行計(jì)算。

根據(jù)CIE規(guī)定的三刺激值計(jì)算，確定的標(biāo)準(zhǔn)方程表達(dá)式如下式，其中E（λ）表示光譜數(shù)據(jù)，R（λ）表示物體反射率，x（λ），y（λ），z（λ）表示配色函數(shù)，由于CIE1931系統(tǒng)適合在1°～4°視角下觀察，大于4°視角的觀察則導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確，所以國(guó)際照明委員會(huì)在1964年又推薦了CIE1964標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)，滿足10°視角下的觀察條件。

上式中，k與k10為歸化系數(shù)，其物理意義表示在光源色里Y值要調(diào)整到100；對(duì)于物體色將照明體的Y值調(diào)到100，實(shí)現(xiàn)理想的完全漫反射R（λ）=1。a，b為波長(zhǎng)范圍，通常取值在380-780nm之間，在計(jì)算三刺激值時(shí)，波長(zhǎng)間隔有10nm、5nm、1nm等，大多數(shù)可以采用5nm間隔，如果計(jì)算精度不高可采用10nm間隔，但是需要高精度的計(jì)算則需要用1nm間隔。在實(shí)際計(jì)算中，由于光源和物體反射率會(huì)隨著環(huán)境發(fā)生變化，很難用精確的表達(dá)式進(jìn)行表述，因此，便于實(shí)際計(jì)算，通常將積分轉(zhuǎn)化為求和的方式進(jìn)行運(yùn)算，其表達(dá)式形式如下式所示。

在獲得顏色的三刺激值之后，就可以計(jì)算出它的色品坐標(biāo)，同樣在CIE1931和CIE1964色度系統(tǒng)中有相應(yīng)的計(jì)算公式如下式所示。

將光譜色的坐標(biāo)點(diǎn)相連接，會(huì)形成馬蹄狀的圖形，這樣的曲線圖被稱為CIEx-y色品圖的光譜軌跡，如下圖2所示。