什么是颜色空间？颜色空间的显色系统和混色系统有哪些？

什么是颜色空间？颜色空间即色彩模型，是用数学定量的方式表示颜色的一种方法，可以理解为颜色坐标系。在颜色空间中，一个坐标代表一个颜色，不同类型的颜色空间表示颜色的方法不同。那么，颜色空间的显色系统和混色系统有哪些？本文对颜色空间的显色系统和混色系统做了介绍，对此感兴趣的朋友可以了解一下！

什么是颜色空间？

颜色空间，也叫色彩模型，是指用三维坐标系来描述不同的颜色，在颜色空间中，一个坐标代表一个颜色。表示颜色的方法有两种，一是利用颜色的显色系统表示颜色，颜色的显色系统是基于彩色样本集合的颜色外观系统，根据颜色的感知属性进行排列和标记，这些系统通常使用视觉比较来描述物体的颜色，而不使用仪器。典型的显色系统有美国的Munsell颜色系统、瑞典的NCS颜色系统、Oswald颜色系统、COLORO颜色系统等。颜色显示系统的色域受到颜料和制造工艺的限制，因此，并非所有的颜色都在这些颜色系统中。二是利用CIE色度系统来表示颜色，与Munsell颜色系统、瑞典的NCS颜色系统表示颜色的方法不一样，CIE色度系统是用混色系统表示颜色，即三原色红、绿、蓝混合可以匹配出各种颜色，这就使得颜色得以计算，颜色的测量和色差的计算成为可能。

颜色空间的显色系统：

显色系统是建立在真实样品基础上，按直观颜色视觉的心理感受，将颜色划分为有系统、有规律的色序系统。其中，最为典型的显色系统为美国的孟塞尔颜色体系、瑞典的自然颜色体系（NCS）、奥斯瓦尔德颜色空间等。这种表色方法受主观心理影响较大，而且不同的观察者之间还存在不定的因素，因而无法准确地运用于实际工业生产中。下面主要对孟塞尔颜色系统和奥斯瓦尔德颜色系统进行介绍。

1.孟塞尔颜色系统

孟塞尔所创建的孟塞尔颜色系统（Munsell color system）是用颜色立体模型表示表面色的一种方法。它用一个三维空间的类似球体模型把各种表面色的3种基本特性即色相、明度、彩度全部表示出来。在立体模型中的每一部位各代表一个特定的颜色，并给予一定的标号。这是从心理学的角度根据颜色的视觉特点所制定的颜色分类和标定系统。目前国际上广泛采用孟塞尔颜色系统作为分类和标定表面色的方法。它包括颜色图册、颜色立体模型和颜色表示说明书三部分。对某一具体的颜色标定用符号HV/C来表示，其中H表示孟塞尔色相；V表示孟塞尔明度；C表示孟塞尔彩度。如10G6/8表示它的色相是绿和蓝绿的中间色，明度为6，彩度为8。对中性色由于其彩度为零，用符号NV/表示。其模型如下所示：

2.奥斯瓦尔德颜色系统

奥斯瓦尔德于1921年创立奥斯瓦尔德颜色空间。此颜色体系的基本色相为黄、橙、红、紫、蓝、蓝绿、绿色、黄绿色8色，每个基本色相又分为3个等级组成，24 个分割的色相环。它包括颜色立体模型、颜色图册和说明书三部分。奥斯瓦尔德的全部色块都是由纯色和适量的白黑混合而成，其关系为：白量W+黑量B+纯色量C=100。

奥斯瓦尔德消色系统的明度分为8个梯级，个梯级间有6个等级的灰色。这些消色色调所包含的白和黑也是根据光的等比级数增减时，明度是以眼睛可以感觉到的等级差级数增减决定的。其模型如下所示：

颜色空间的混色系统：

混色系统表色法是根据色度学理论与色光加色法、色料减色法理论而建立的，它是一种客观物理量，可用于对颜色的标定和测量。相对于显色系统表示法，这种表色系统的发展较快，这是因为在印刷、纺织、染料、涂料等工业应用中，颜色的复制和标定是客观的。只要确定了样品的三刺激值XYZ，那么就可以对样品的颜色进行定性和定量的研究，从而保证颜色复制的规范化，有利于进行色彩管理。其中，混色系统包括CIE1931RGB颜色空间、CIE1931XYZ颜色空间、CIE1960UCS匀色空间、CIE1964XYZ颜色空间、CIE1964U*V*W*匀色空间、CIE1976L*a*b*匀色空间、CIE1976L*U*V*匀色空间等。下文主要对CIE1931XYZ颜色空间、CIE1964XYZ颜色空间和CIE1976L*a*b*匀色空间进行介绍。

1.CIE1931XYZ色度系统

CIE1931-RGB色度系统是CIE在1931年推出的第一个色度系统，但是在实际应用实践中在光谱三刺激值和光谱轨迹的色品坐标中都存在着许多负值坐标。CIE给出了三刺激值X、Y、Z来代替R、G、B，从而形成了CIE1931-XYZ色度系统来解决这个问题，CIE1931-XYZ色度系统中三刺激值X、Y、Z全为正值，计算方法如下式所示：

式中，x、y、z是CIE1931色度系统中的光谱三刺激值函数，k为相应的归化系数。

2.CIE1964XYZ色度系统

CIE1931-XYZ色度系统是在20观察视场实验条件下建立的，当观察视场增大到4°时，CIE1931-XYZ色度系统中的色度参数将不再适用，因此需要获取高度观察视场的色度参数。有实验表明，在2°观察视场条件下，人眼对颜色的辨认能力相对较弱，当观察视场为10°时，人眼对颜色的辩色能力增强。CIE1964XYZ色度系统是CIE根据Stiles和Burch等人在 10°视场条件下得到的两组颜色匹配数据提出的，CIE1964XYZ色度系统中三刺激值X10、Y10、Z10计算方法如下式所示：

式中，x10、y10、z10是CIE1964色度系统中的光谱三刺激值函数，k为归一化系数。

3.CIE1976L*a*b*颜色空间

CIEXYZ色度系统仅仅用作色彩值的测量和表示，而不是用作对色差的测量和描述。为测量色差，必须有一个均匀的颜色空间。任何的色差公式，都需要采用相应的色彩体系或颜色空间，而一旦色彩空间足够均匀，则色差即可以用色彩空间的二点之间的颜色差异来描述。CIE于一九七六年提出了CIEL*a*b*的色彩空间，CIEL*a*b*色彩空间的三个笛卡儿坐标系是明亮程度坐标L*、红绿坐标系a*和黄蓝坐标系b*，其计算公式如下所示：

式中：X、Y、Z为色样的三刺激值，Xn、Yn、Zn为照明体的三刺激值，Xn=94.811，Yn=100，Zn=107.304。