颜色怎么测量和计算？颜色描述的色度空间有哪些？

为了对颜色进行定量的描述与测量，CIE对颜色测量和计算的标准色度系统进行了规定，以统一颜色评价的标准。本文对颜色测量和计算的色度系统及颜色定量描述的色度空间类型做了简要的介绍，对颜色测量知识和色度学知识感兴趣的朋友不妨了解一下！

颜色怎么测量和计算？

1931年CIE推荐了根据加混色的定律在实验基础上获得的一组"CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值”数据，它适用于1°～4°视场的颜色测量。但在颜色的精密测量中发现，当视场大于4°时，应用这些数据还不够精确，1964年CIE采用了由Stiles、Burch和Speranskaya通过实验得到的一组10°视场的数据，称为“CIE1964补充标准色度观察者光谱三刺激值”，它适用于大于4°视场的颜色测量。这两组数据是进行颜色测量和计算的最基本参数。

1.CIE1931标准色度系统

为了解决由CIE1931RGB色度系统计算颜色的三刺激值时会出现负值的问题，国际照明委员会（CIE）推荐了一组新的曲线，即CIE1931XYZ色度系统。这个系统可以由CIE1931RGB系统通过某种线性关系转换而来，可以计算出CIE1931 XYZ色度系统中的光谱三刺激值x（λ）、y（λ）和z（λ），称这三条曲线为“CIE1931 XYZ标准色度观察者光谱三刺激值”，如下图所示。

它适用于2°视场的中央视觉观察条件。同时，将新的色品坐标x、y、z定义为：

这样，就形成了CIE1931XYZ系统色品图，如下图所示。

2.CIE1964补充标准色度系统

经过实践表明，CIE1931XYZ标准色度系统适用于 1°～4°的观察视场范围。研究发现，当视场增大到4。以上时，x（λ）、y（λ）、z（λ）在波长为380~460nm光谱区间内的数值偏低。日常观察物体时的视野经常超过2°范围，所以为了适应大视场颜色测量的需要，CIE于1964年基于Stiles，Burch和Speranskaya在10°视场条件下获得的两项实验数据，推荐了一组“CIE1964补充标准色度观察者光谱三刺激值”，这一系统称为CIE1964补充标准色度系统或10°视场X10Y10Z10色度系统。其色品图如下图所示。

颜色描述的色度空间类型：

为了弥补CIE1931色品图的不均匀性，即各色区中颜色感知差异的容限大小不等，更客观更准确地测量和评价颜色的差别，CIE在整理和总结了当时出现的诸多颜色空间的基础上，于1976年正式推荐了两个改进的均匀颜色空间，即CIE1976L*u*v*颜色空间和CIE1976 L*a*b*颜色空间。

1.CIE1976L*u*v*颜色空间

CIE1976L*u*v*颜色空间采用如下的L*、u*、v*作为三维直角坐标，也称为CIELUV颜色空间，主要用于如电视工业等加混色的表示和评价。在该空间中，L*为明度，u*、v*表示颜色的色品坐标，其计算公式为：

其中，X、Y、Z为色样的三刺激值，Xn、Yn、Z为CIE标准照明体的三刺激值（常数），u'、v'分别为线性变换后色样的色品坐标（上图1所示），un'、vn'分别为线性变换后 CIE 标准照明体的色品坐标（如上图2所示）。

在CIELUV颜色空间中，两个颜色（L1*，u1*，v1*）和（L2*，u2*，v2*）之间的色差ΔE*uv为：

2.CIE1976 L*a*b*颜色空间

CIE在1976年推荐用于加混色的CIELUV颜色空间的同时，还推荐了主要用于如表面色料工业等减混色的表示和评价的CIE1976L*a*b*颜色空间，也成为CIELAB颜色空间。作为该空间三维直角坐标的明度L*和色品坐标a*、b*的计算公式为：

式中，f（I）为上式所示的深色通用公式，X、Y、Z为颜色样品的三刺激值，Xn、Yn、Zn为CIE标准照明体照射在完全漫反射体上，然后反射到观察者眼中的三刺激值，其实Yn=100.

在CIELAB颜色空间中，两个颜色（L1*，a1*，b1*）和（L2*，a2*，b2*）之间的色差△Eab*为：

式中ΔL=L1*-L2*，Δa =a1*-a2*，Δb=b1*-b2*。