CIE均匀颜色空间有几个？CIE均匀颜色空间的色差公式是怎样的？

CIE均匀颜色空间有几个？为了更客观、准确地测量和评价颜色的差别，CIE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CIE1976L*a*b*颜色空间。本文对这两个均匀颜色空间及均匀颜色空间的色差公式做了介绍，对此感兴趣的朋友不妨了解一下！

CIE均匀颜色空间的类型：

1.CIE颜色空间1976L*u*v*

国际照明委员会改进了原有的CIE1964U*V*W*颜色空间，提出采用以下的L*、u*、v*作为三维直角坐标的颜色空间，称为CIELUV颜色空间。它主要用于如电视工业等加混色（additive mixture）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：

上式中，u'、v'和u'n、v'n分别是颜色样品和CIE标准照明体的CIE1976UCS图色品坐标。上式中，X、Y、Z为颜色样品的三刺激值；Xn、Xn、Zn为CIE标准照明体照射到完全漫反射体上，然后反射到观察者眼中的三刺激值，为了计算方便，调节Yn=100。

2.CIE颜色空间CIE1976L*a*b*

CIE在1976年推荐用于加混色的CIELUV颜色空间的同时，还推荐了主要用于纺织、印染等表面色料工业减混色（subtractive mixture）表示和评价的CIE1976L*a*b*颜色空间，也称为CIELAB颜色空间。作为该空间三维直角坐标的明度L*和色品坐标的a*、b*的计算公式：

上式中，X、Y、Z为颜色样品的三刺激值，Xn、Xn、Zn为CIE标准照明体照射到完全漫反射体上再反射到观察者眼中的三刺激值（Yn=100）。

CIE1976L*a*b*均匀颜色空间是CIE1931XYZ标准色度学系统的非线性变换。它将XYZ直角坐标颜色空间转换为柱面极坐标，将三刺激值XYZ转换成与眼睛视觉相一致的明度L*和色度a*、b*，其中a*、b*与色调、饱和度的感觉相一致，如下图所示。

明度的计算公式如下：

色度的计算公式如下：

上式中，X、Y、Z分别为CIE1931标准色度学系统的三刺激值。Xn、Xn、Zn为观察样品时使用的照明光源所对应的标准照明体三刺激值，通常使用D65为标准照明体。

上面L、a、b计算公式适用于颜色不太暗的情况，即满足X/Xn、Y/Yn和Z/Zn分别大于0.008856的条件。虽然大多数颜色测量场合均能满足这个条件，但是当颜色测量环境比较暗的时候，这个公式就会出现问题。这时，这个公式可以采用它的更广泛形式：

上式f（X/Xn）和（Y/Yn）为分段函数，以0.008856为临界点，在中、亮色调区分别为立方根函数。

CIE1976L*a*b*均匀颜色空间的几何解释：

CIE1976L*a*b*均匀颜色空间表示颜色的方式，模拟了人眼对颜色的感觉。如上图所示，颜色的明度感觉用纵坐标L*轴表示，黑色位于最下端，对应明度L*=0；白色最亮位于最上端，对应明度L*=100。a*轴与b*轴共同表示彩色的特性，a*轴正方向代表红色（偏品红）的变化，a*轴负方向代表绿色的变化；b*轴正方向代表黄色变化，b*轴负方向代表蓝色变化。这四个变化方向构成互补对抗颜色的模型。根据这个模型，可以得出如下结论：

（1）红原色与绿原色互补，黄原色与蓝原色亦互补。

（2）任何颜色都可以由这四个原色中的一个或两个按一定的明度值混合而成，原色的混合比例决定了混合色的色调。

（3）如果颜色感觉中含有红原色成分，就一定不会含有绿原色，因为这两个原色互补。同理，如果一个颜色感觉中包含蓝原色，也就不会再有黄色的感觉，这就是对抗色的原理。

在CIE1976L*a*b*均匀颜色空间中，a*与b*的值表示颜色感觉中的彩色成分。当a*和b*的值均为0时，颜色的饱和度为0，即非彩色，其坐标点落到纵坐标轴上。所以，所有的非彩色都位于纵坐标轴上，从下到上依次为黑、深灰、灰、浅灰和白。颜色的坐标点距纵坐标轴越远，则颜色就越鲜艳。根据这一性质，可以用a*和b*的值进一步计算色调和饱和度，并使其与颜色的感觉更加接近。如上图所示。

任一个颜色在CIE1976L*a*b*均匀颜色空间的坐标位置为P，则其对应的明度值为纵坐标的高度，对应的a*与b*坐标值为该点在a*与b*坐标轴上的投影。根据图中的几何关系，该颜色的色调H*可以用该点在a*-b*平面的投影到纵坐标轴连线与a*坐标轴的转角表示；彩度（或饱和度）C*可以用该点到纵坐标轴的距离来表示。因此，可以得到色调角和彩度分别为：

根据a*和b*值的正负，可以判断色调角在0°~360°内的变化：如a*>0，b*≥0，则0≤h*_ab<90°；如a*≤0，b*>0，则90°≤h*_ab<180°；如a*<0，b*≤0，则180°≤h*_ab<270°；如a*≥0，b*<0，则270≤h*_ab<360°。

结合上图可知，在a*-b*平面上，色调角在0°~90°范围内，a*与b*值都大于0，其间的颜色都由红和黄原色混合而成；色调角在90°~180°范围内，a*值小于0，b*值大于0，其间的颜色由黄和绿原色混合而成；色调角在180°~270°范围内，a*与b*值都小于0，其间的颜色由绿与蓝原色混合而成；色调角在270°~360°范围内，a*值大于0，b*值小于0，其间的颜色由蓝和红原色混合而成。

CIE1976L*a*b*色差公式：

在与颜色感觉一致的均匀颜色空间内，两个颜色样品之间的色差表示为其坐标点之间的距离，即：

上式中公L*1、a*1、b*1和L*2、a*2、b*2分别是两个样品的色品坐标值。色差公式的几何意义是在均匀颜色空间以标准色样的坐标点为中心的一个椭球，是在三个方向的半轴长分别为（L*₁-L*₂），（a*₁-a*₂）和（b*₁-b*₂），若规定椭球内的颜色满足色差容限的要求，则椭球外的颜色与标准色样的色差超出了色差容限范围，便不满足色差的要求。实际中可以根据不同的标准规定适当的色差容限范围。