色差仪色度测量中几个常用标准色度系统

色差仪是以色度学为基础研制的光学分析仪器，因此其在测量颜色时，需要遵循色度学规定的标准色度系统，以此为基础来对颜色进行定量的描述与计算。本文对色差仪测色标准色度系统的几个类型做了介绍。

CIE1931RGB标准色度学系统：

在CIE标准色度系统中，规定（R），（G），（B）三原色分别为700nm，546.1nm和435.8nm，并根据大量匹配实验得到匹配等能光谱色的光谱三刺激值r（λ），g（λ），b（λ）数据，这组数据称为“1931CIE-RGB系统标准色度观察者光谱三刺激值”。光谱三刺激值与光谱色色度坐标的关系式为：r=r（r+g+b），r=g（r+g+b），r=b（r+g+b）。

1931CIE-RGB系统的r（λ），g（λ），b（λ）光谱三刺激值，可以用于色度学计算，标定颜色。但是，由于用来标定光谱色的原色出现负值，计算起来极不方便，又不易理解。因此，1931年国际照明委员会推荐一个新的国际通用色度学系统——1931CIE-XYZ系统。

CIE1931XYZ标准色度学系统：

1931年CIE在RGB系统的基础上，改用三个假想的原色（X）（Y）（Z）建立了一个新的色度图，即CIE1931色度图。同时将匹配等能光谱各种颜色的三原色数值标准化，定名为“CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值”。这一系统叫做“CIE1931标准色度学系统”或“1931CIEXYZ系统”。

在1931CIEXYZ系统中，用于匹配等能光谱刺激的（X）（Y）（Z）三原色数量叫做“CIE1931标准观察者光谱三刺激值”，用x（λ），y（λ），z（λ）表示。对任意色刺激函数为φ（λ）的颜色，其三刺激值和色度坐标可以用下式来求得：

式中K=100/∑S（λ）y（λ）△λ为调整函数，S（λ）为光谱功率分布函数。

CIE1964补充标准色度学系统：

CIE1931系统只适用于观察条件1-4°视场的颜色测量。在大面积视场观察条件，由于杆体细胞及中央窝黄色素也起作用，颜色视觉会发生一定的变化。为了适应10°大视场的色度测量，CIE在1964年又规定一组“CIE1964补色标准色度观察者光谱三刺激值”和相应的色度图，称为“CIE1964补充标准色度学系统”。

CIE1960均匀色度标尺图：

在CIE色度图中，每一点都代表某一确定的颜色。当坐标变化时，坐标所表示的颜色也就不同。但对视觉来说，一种颜色的坐标位置变化很小时，人眼仍认为它是原来的颜色，而感觉不出它的变化。可见，每一个颜色虽然在色度图上占一个点的位置，而对视觉来说，它实际上是一个范围，在这个范围内所表示的颜色在视觉上等效的。这个人眼感觉不出的颜色变化范围叫做颜色的宽容量。研究表明，CIE色度图上各区域相同的间隔并不相应于人眼知觉色的相同差别。为克服CIE1931色度图的这种不均匀性，1960年国际照明委员会制定了CIE1960均匀色度标尺图，简称CIE1960UCS图。CIE1960UCS图的横坐标为u，纵坐标为v，与CIE1931色度图x，y坐标的变换关系为：u=4X（X+15Y+3Z）、v=9Y（X+15Y+3Z）或u=4x/（-2x+12y+3）、v=9y（-2x+12y+3）。

如果被比较的成对样品对眼睛的张角在1°～4°之间，应该使用CIE1931标准色度学系统的三刺激值X，Y，Z（或色度坐标x，y）来计算u和v。如果张角大于4°，应该使用CIE1964补充标准色度学系统的X10，Y10，Z10（或色度坐标X10，Y10）来计算u10和v10。

CIE1960均匀颜色空间：

CIE1960UCS图虽然解决了CIE1931色度图的不均匀性，显示了它的优越性。但是，它没有明度坐标，所以在给出u，v坐标时须单独注明Y值。这给解决实际颜色问题带来了不方便。为了解决这个弊端，1964年CIE规定了“均匀颜色空间”的标定颜色方法。“CIE1960均匀颜色空间”用明度指数W*、色度指数U*、V*坐标系统来表示。W*，U*，V*坐标是根据三刺激值规定的：

式中，u、v是颜色在CIE1960UCS图中的色度坐标；u0、v0是光源的色度坐标。用1964均匀颜色空间的三维空间概念，可以通过公式计算两个颜色W1*，U1*，V1*和W2*，U2*，V2*之间在知觉上的颜色差异△E，即色差。计算公式如下：