CIE标准色度系统有哪些内容？CIE色度测量的颜色空间有几个？

由于颜色的测量受照明条件、观察者、观察条件等多种因素的影响，为了统一颜色度量的标准，国际照明委员会CIE规定了一套用于颜色测量的标准色度系统，称为CIE标准色度系统，该系统目前已经成为国际通用的表色、测色标准。本文对CIE标准色度系统的内容及CIE色度测量的颜色空间类型做了介绍，对颜色度量知识感兴趣的朋友可以了解一下！

CIE标准色度系统的基本概述：

物体的颜色涉及观察者的视觉生理、心理状态、照明条件、观察条件等许多因素，为了能够得到统一标准的度量效果，国际照明委员会CIE基于每种颜色都能使用三原色配色的基本事实，规定了一套标准色度系统，成为CIE标准色度系统，成为国际通用的表色、测色标准，形成了色度学的基础。

1.色调（色相）

色调可以表示颜色的特性，如红、蓝、绿等。在可见光谱的范围内，不同波长的光辐射刺激人眼，就会引起不同色调的感觉。因此，色调是区分颜色的重要特性，是颜色的三属性之一。

2.明度

用来表示物体表面相对明暗的特性。在同一照明条件下，白板为基准，对物体表面的视知觉予以分度，是颜色的三属性之一。

3.彩度（纯度、饱和度）

光谱色是最饱和的颜色，掺入白光越多，饱和度越小。定量描述彩度，用距离等明度无彩点的视觉特性用于表示物体表面颜色的浓淡，并予以分度，是颜色的三属性之一。

4.CIE1931标准色度系统

CIE1931是指在1931年，CIE色度系统是基于大量心理物理学实验、研究人眼1视觉规律而建立的，首创使用数学方式来量化颜色，推荐了色度标准，确立了CIE-RGB和CIE-XYZ色度系统。

RGB：颜色匹配实验中使用的三种基础颜色，由它们可以配出任意颜色，这三种颜色被称为三原色，三原色可任意选定，但三原色中的任意一种颜色不能由另两种颜色配制。最常用的三原色为红、绿、蓝。在颜色匹配实验中，与待测颜色达到匹配时所需要的三原色的数量，称为三刺激值。

CIE1931-RGB色度系统：W.D.Wright在2°圆形视场范围内，选择了红（650nm）、绿（530nm）、蓝（460nm）作为三原色，由十名观察者目视，进行匹配颜色实验，测得一套光谱三刺激值数据。J.Guild也同7位观察者做了类似的匹配实验，观察视场2°，三原色波长为630nm、542nm、460nm，并相加匹配NPL（英国国家物理实验室）白色光源，认为三原色的刺激值相等定出相对亮度单位是LR：LG：LB，测得一套光谱三刺激值数据。两个实验结果经坐标转换后绘制在色品图上的结果非常一致，因此，1931年CIE采用两个实验的平均值r、g、b为三刺激值，观察视场为2°，这一系统称为CIE1931-RGB色度系统。

由于r、g、b色度值在进行计算时会出现负值，给计算和理解带来不便。因此，CIE将三原色定为三个假想的三原色X、Y、Z，并建立了“CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值”简称“CIE1931标准色度观察者”，即为CIE1931-XYZ色度系统。

5.CIE1964补充标准色度系统

经实践证明，CIE1931标准色度观察者的数据可以准确描述人眼2°视场的色觉平均特点，但当观察视场增大到4°以上时，x（λ）、y（λ）、z（λ）在波长380~460nm范围内数值偏低。因此在1964年，CIE补充了10°视场的数据，被称为CIE1964补充标准色度系统。

CIE色度测量颜色空间的类型：

颜色是人的眼睛对于不同频率的光的不同感受，人类对颜色的认识从语言的描述到使用数字描述，经历了漫长的过程。颜色是不同频率的光，属于客观存在，但人眼的感受却是主观感知的，因此有认识差异。为了降低这种差异，人们建立颜色标准，使颜色量化，能够用数字表示出来，这样的标准有一维、二维、三维甚至四维空间，颜色空间是在这种坐标系统中的颜色集合的数学表示。颜色空间又称为彩色模型、彩色空间或彩色系统，从出现到现在已有上百种，常用到的颜色空间有RGB、CMYK、L*a*b*等。

1.CIE1931不均匀颜色空间

CIE色度学理论已在许多领域对颜色研究得到了推广，通常采用CIE1931标准色度学系统，然而CIE1931相对于其他颜色空间的缺点是色度参数三刺激值不能直观表征人眼看到颜色的一些属性，如色调、饱和度、亮度等，且CIE1931不是均匀色间。

2.RGB颜色空间

R、G、B 是 Red、Green、Blue 的首字母缩写，是依据三原色不同程度地叠加，匹配出各种颜色的数学模型，每一种颜色有256个不同等级的亮度，因此RGB颜色空间可以表示一千六百多万种不同的颜色。三原色匹配颜色的模式是相加，例如三原色相加形成白色，所以 RGB 颜色空间常用作于发光的颜色，例如电子屏幕、视频、电子图片与网页设计等发光设备中。

3.CMYK颜色空间

C、M、Y、K 是 Cyan（青色）、Magenta（品红色）、Yellow（黄色）、blacK（黑色）的首或尾字母缩写，CMYK模式是减色模式，不需要发光物体，是依据反射光得到的，应用于印刷制品中。

上图表示的是RGB系统的加法三原色及CMYK系统的减法三原色概述图。从图中可以看出RGB系统是一种色光模式，任何色彩都可以由这三种色彩混合叠加而成。CMYK系统是日光照射到物体上，物体将吸收部分光线，并将剩下的光线进行反射，反射的光线即我们目视物体的颜色。

4.L*a*b*颜色空间

L*a*b*颜色空间由CIE1976年制定的，下图是由 L*、a*、b*三个相互垂直的坐标轴表示的颜色空间，L*轴为亮度，表示从纯黑到纯白，取值范围是[0，100]；a*轴是由红到绿色的轴，b*轴是由黄到蓝色的轴，取值范围均为[127，-128]，+a*为品红色，-a*为绿色，+b*为黄色，-b*为蓝色，这个颜色空间可以表示自然界中的任何色彩。

由于L*a*b*颜色空间范围最大，它包含了RGB和CMYK色彩空间，所以当色彩数据从大的色彩空间转换到小的CMYK色彩空间时，不会因为数据量不够而引起颜色的偏差。

CMYK、RGB色度系统都与设备有关，颜色空间不同无法比较，而将它们映射在与设备无关的CIEYxy的颜色空间中，可以看出三者的颜色空间范围L*a*b*>RGB>CMYK，如下图所示。

5.L*C*h*颜色空间

L*C*h*颜色空间是从L*a*b*均匀颜色空间推导出来的。L*为亮度，C*为饱和度，h*为色调角度，这些参数可以直观表征颜色特征。

a*>0，b*>0，h*ab在0-90°之间为红色调到黄色调；

a*<0，b*>0，h*ab在90-180°之间为黄色调到绿色调；

a*<0，b*<0，h*ab在180-270°之间为绿色调到蓝色调；

a>0，b<0，h*ab在270-360°之间为蓝色调到红色调。