色差仪测色标准色度系统的类型及优缺点

色差仪作为颜色评定的工具，其在测量颜色时是以CIE标准色度学系统为基础的。标准色度系统是一个表色系统，可以理解为一种表示颜色的工具和方法。借助该工具来量化表示颜色，对色差进行计算。本文对色差仪测色标准系统的类型及优缺点做了介绍。

CIE1931RGB色度系统：

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色度系统：

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。

CIE1964XYZ色度系统：

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。

CIE1960UCS色度系统：

1.系统建立

通过三刺激值U、V的引入建立了均匀颜色空间，如下图所示。

2.系统评价

成功之处是在UCS图中，人眼视觉上差别相同的不同颜色，在图中也大致是等距离的；不足的是UCS绘制的是两维U、V特性，对于明度Y值还需要单独标注，即没有明度的信息，而颜色是由H，V，C三重属性决定的。

CIE1964U*V*W*色度系统：

1.系统建立

在CIE1960UCS基础上引入了明度指数W*。

2.系统评价

成功之处是引入颜色明度参数，颜色空间扩展为三维空间。符合颜色三属性；可以计算两个颜色W1*、U1*、V1*，和W2*、U2*、V2*，在视觉上的差异△E，即：

不足的是该系统表示颜色方法不够优化，测的结果误差较大。

CIE1976L*U*V*色度系统：

1.系统建立

CIE1976L*U*V*均匀颜色空间用三维坐标系统明度指数L*和色品指数u*、v*来表示颜色，引入了更优化的算法。

2.系统评价

成功之处是测的色差结果比CIE1964U*V*W*完善和准确了。可用下列公式计算色差：

该色度空间保留了马蹄形曲线的光谱轨迹，比较适合于对光谱原色，彩色视觉等工业部门作为研究工具。

不足的是颜色在知觉上的均匀性未周全考虑。因为颜色是一种知觉上的心理颜色。

CIE1976L*a*b*色度系统：

1.系统建立

CIE1976L*a*b*均匀颜色空间考虑了心理颜色的特点。CIEL*a*b*在三维色空间的各个坐标轴上均具有视觉和颜色心理感知的等距性，并且细分了明度坐标和色品坐标的级差。同时，CIEL*a*b*空间中当颜色的色差大于视觉的识别阅值（恰可察觉）而又小于孟塞尔系统中相邻两级色差时，可以较好地反映物体色的心理感受效果。

2.系统评价

可以利用下列公式计算出色差：

这是目前推荐的最好用的量化分析颜色的均匀空间，当颜色的色差大于视觉识别阈限而又小于孟塞尔系统中相邻两颜色的色差时，能较好的反映物体色心理感受效果；算得色差可以分解为深浅差，艳色差和色相差，可分析色差性质；适合于染料、颜料及油墨等颜色工业部门。

在各个系统中可用色差计算公式来量化计算。目前在色彩领域中用的最多的是CIE1976L*a*b*均匀颜色空间。