CIE标准色系统
现代色度学-第二章 CIE标准色度系统part1
第二章CIE标准色度系统(CIE calorimetric system)Three Parties in Colorimetry物体（Objects ）–观察模式（Viewing geometries ） 观察者（Observers ）–标准观察者（Standard observers ） 照明（Illuminants ）–光源（Light sources ）黑体辐射（Black-body radiators ）CIE 照明（CIE illuminants）图1-9. 人眼知觉颜色三要素：光源、物体、人眼(及大脑)图1-10. 视觉知觉颜色过程∫=λλλd E L L )()(∫=λλλd E M M )()(∫=λλλd E S S )()(（1-1）人眼三种类型的锥细胞，每一种锥细胞吸收光后，将入射到它上面的所有波长的光谱融合编码成三种信号L 、M 、S ，分别对应每个锥细胞吸收光的数量。
这一过程也成为所有颜色测量及辐射探测器的设计原理。
其中E (λ)是入射光谱，L (λ)、M (λ)、S(λ)分别是L 、M 、S 锥细胞光谱响应。
Color当我们使用颜色时，需要一个标准目录（6课时）2.1 前言2.2 颜色匹配实验（CIE Color Matching Experiment）2.3 CIE 1931-RGB2.4 CIE 1931-XYZ （2°视场XYZ）2.5 CIE 1964 补充标准色度系统（10°视场X10Y10Z10）2.6 CIE 标准照明体和标准光源2.7 均匀色空间(uniform color space)2.7.1 亮度与明度2.7.2 颜色分辨力2.7.3 CIE 1960 UCS均匀色空间2.7.4 CIE 1964W*U*V*均匀色空间及色差公式2.7.5 CIE 1976L*u*v*均匀色空间及色差公式2.7.6 CIE 1976L*a*b*均匀色空间及色差公式2.7.7 其它色差公式(Colour difference formula) 研究题目λ物体的颜色。
CIE标准色度学系统
⑶规定（ 规定 X）和（ 和 Z）的亮度为 的亮度为0，XZ线称为无 亮度线 无亮度线 的各点只代表 度 亮度线。无亮度线上的各点只代表色度， 没有亮度，但Y既代表色度，也代表亮度。 为了使用方便，XYZ三角形经过转换就成 为麦克斯韦直线三角形，即目前国际通用 的CIE 1931 色度图。
• CIE 1931 标准观察者光谱三刺激值 标准 察者光谱 刺激值X‐，Y‐，Z‐ 分别代表匹配各波长等能光谱刺激所需要 的红、绿、蓝三原色的量。在理论上，要 想得到某一波长的光谱颜色 想得到某 波长的光谱颜色，可以从表中 可以从表中 ‐ ‐ ‐ 或图上查出相应的X ，Y ，Z 三刺激值，也 就是说 按X‐，Y‐，Z‐数量的红、绿、蓝设 就是说，按 数量的红 绿 蓝设 想原色相加，便能得到该光谱色。
X k ( ) x ( ) Y k ( ) y ( ) Z k ( ) z ( )
4. 根据下式，求出光源的色度坐标。 根据 式 求出光源的色度坐标
X x X Y Z Y y X Y Z Z z X Y Z
1931 CIE‐RGB系统
莱 特 （ W.D.Wright,1928‐1929 ） 选 择 650 、 530 和 460nm 的 三 原 色 和 吉 尔 德 （J.Guild,1931）选择630、542和460nm三原 色，由若干名观察者在2°视场范围内，用 视场范围内，用 这三种原色匹配等能光谱的各种颜色。
光谱三刺激值与光谱色色度坐标的关系为： 光谱 刺激值与光谱色色度坐标的关系为 r＝ r‐ /（ r‐ ＋ g‐ ＋ b‐ ）， g＝ g‐ /（ r‐ ＋ g‐ ＋ b‐ ）, b= b‐ /（ r‐ ＋ g‐ ＋ b‐ ） 1931 CIE‐RGB 系统用700nm，546.1 546 1 nm和 435.8 nm作为三原色是因为700nm是可见光 的红色末端 546.1 的红色末端， 546 1 nm和435.8 435 8 nm是两个较 为明亮的汞亮线谱，三者都比较容易精确 地产生 来 地产生出来。
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2.6 CIE 标准照明体和标准光源
我们知道，照明光源对物体的颜色影响很大。不同的光源，
有着各自的光谱能量分布及颜色，在它们的照射下物体表面呈现 的颜色也随之变化，确定颜色离不光源。
为了统一对颜色的认识，首先必须要规定标准的照明光源。 CIE规定的标准照明体是指特定的光谱能量分布(《色度学》 p229），是规定的光源颜色标准。因为光源的颜色与光源的色温 密切相关，所以CIE规定了四种标准照明体的色温标准： 这4种标 准光源的名称见下表，在这4种标准光源中，常用的Ｃ光源和Ｄ65 光源，我国以Ｄ65为标准光源。
显色性Color rendering： 光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性，也就是颜色逼
真的程度；光源的显色性是由显色指数来表明，它表示物体在光 下颜色比基准光（太阳光）照明时颜色的偏离，能较全面反映光 源的颜色特性。显色性高的光源对颜色表现较好，我们所见到的 颜色也就接近自然色，显色性低的光源对颜色表现较差，我们所 见到的颜色偏差也较大。国际照明委员会CIE把太阳的显色指数 定为100，各类光源的显色指数各不相同，如：高压钠灯显色指 数Ra=23，荧光灯管显色指数Ra=60~90。显色分两种：
• 人造光源来实现标准照明体的规定
CIE规定的标准照明体是指特定的光谱能量分布（《色度 学》p229-），是规定的光源颜色标准。它并不是必须由一个光源 直接提供，也并不一定用某一光源来实现。为了实现CIE规定的 标准照明体的要求，还必须规定标准光源，以具体实现标准照明 体所要求的光谱能量分布。CIE推荐下列人造光源来实现标准照 明体的规定： √ 标准光源A：色温为2856K的充气螺旋钨丝灯，其光色偏黄(白 织灯)。
CIE标准色度学系统
CIE标准色度学系统CIE标准色度学系统，全名为国际照明委员会标准色度学系统，是一种用于量化和描述颜色的科学方法。
它是由国际照明委员会（CIE）开发和推广的，目的是建立一个统一的国际标准，以便不同地区和领域的人们能够使用相同的术语和工具来描述和测量颜色。
CIE标准色度学系统基于人类视觉系统的特性和颜色感知的原理，广泛应用于工业工程、设计、艺术和科学研究领域。
下面将详细介绍CIE标准色度学系统的基本原理和应用。
CIE标准色度学系统是基于三个基本刺激色彩：红色，绿色和蓝色。
它们被称为三刺激值，并用X、Y和Z表示。
这些基本刺激色彩可以组合成所有其他的可见光颜色。
CIE标准色度学系统通过测量和描述三刺激值的相对量来定量描述颜色。
这些相对量是通过比较样品与已知标准的颜色之间的差异来确定的。
以CIE标准光源和CIE标准观察者为基准，CIE标准色度学系统提供了一种一致和可重复的方法来测量和描述颜色。
CIE标准色度学系统的应用非常广泛。
在工业工程中，它可以用于设计和控制光照，以确保产品的颜色一致性。
例如，在汽车制造业中，使用CIE标准色度学系统可以确保一个车型的不同部件的颜色一致，这对于提高产品质量和顾客满意度非常重要。
此外，CIE标准色度学系统还可以用于指导产品的色彩设计和开发，以满足不同顾客的需求和喜好。
在设计和艺术领域，CIE标准色度学系统可以用来操纵颜色，以实现特定的视觉效果。
例如，可以使用CIE标准色度学系统来调整图像和照片的颜色平衡，并根据需要增强或减弱特定颜色的亮度和饱和度。
此外，CIE标准色度学系统还可以用于指导画家和设计师在他们的作品中使用颜色。
在科学研究领域，CIE标准色度学系统可以用来研究和理解人类视觉系统的特性和颜色感知的机制。
通过研究CIE标准色度学系统，科学家们可以更好地了解色盲和其他视觉障碍的发生机制，并开发更好的方法来诊断和治疗这些问题。
总之，CIE标准色度学系统是一种用于量化和描述颜色的标准化方法。
CIE标准色度学系统介绍
CIE标准色度学系统介绍所谓1931CIE-XYZ系统，就是在RGB系统的基础上，用数学方法，选用三个理想的原色来代替实际的三原色，从而将CIE-RGB系统中的光谱三刺激值与色度坐标r、g、b均变为正值。
（一）、CIE-RGB系统与CIE-XYZ系统的转换关系选择三个理想的原色（三刺激值）X、Y、Z，X代表红原色,Y代表绿原色,Z代表蓝原色,这三个原色不是物理上的真实色，而是虚构的假想色。
它们在图5-27中的色度坐标分别为：从图5-27中能够看到由XYZ形成的虚线三角形将整个光谱轨迹包含在内。
因此整个光谱色变成了以XYZ三角形作为色域的域内色。
在XYZ系统中所得到的光谱三刺激值、、、与色度坐标x、y、z将完全变成正值。
经数学变换，两组颜色空间的三刺激值有下列关系：X=0.490R+0.310G+0.200BY=0.177R+0.812G+0.011B …………………………（5-8）Z= 0.010G+0.990B两组颜色空间色度坐标的相互转换关系为：x=（0.490r+0.310g+0.200b）/（0.667r+1.132g+1.200b）y=（0.117r+0.812g+0.010b）/（0.667r+1.132g+1.200b）………………(5-9)z=（0.000r+0.010g+0.990b）/（0.667r+1.132g+1.200b）这就是我们通常用来进行变换的关系式，因此，只要明白某一颜色的色度坐标r、g、b，即能够求出它们在新设想的三原色XYZ颜色空间的的色度坐标x、y、z。
通过式（5-9）的变换，对光谱色或者一切自然界的色彩而言，变换后的色度坐标均为正值，而且等能白光的色度坐标仍然是（0.33，0.33），没有改变。
表5-3是由CIE-RGB系统按表5-2中的数据，由式（5-9）计算的结果。
从表5-3中能够看到所有光谱色度坐标x(l)，y(l)，z(l)的数值均为正值。
（毫微米）x y z3800.17410.00500.82090.001450.00000.0065 3850.17400.00500.82100.00220.00010.0105 3900.17380.00490.82130.00420.00010.0201 3950.17360.00490.82150.00760.00020.0362 4000.17330.00480.82190.01430.00040.0679 4050.17300.00480.82220.02320.00060.1102 4100.17260.00480.82260.04350.00120.2074 4150.17210.00480.82310.07760.00220.3713 4200.17140.00510.82350.13440.00400.6456 4250.17030.00580.82390.21480.0073 1.0391 4300.16890.00690.82420.28390.0116 1.3856 4350.16690.00860.82450.32850.0168 1.6230 4400.16440.01090.82470.34830.0230 1.7471 4450.16110.01380.82510.34810.0298 1.7826 4500.15660.01770.82570.33620.0380 1.7721 4550.15100.02270.82630.31870.0480 1.7441 4600.14400.02970.82630.29080.0600 1.6692 4650.13550.03990.82460.25110.0739 1.5281 4700.12410.05780.81810.19540.0910 1.2876 4750.10960.08680.80360.14210.1126 1.0419 4800.09130.13270.77600.09560.13900.8130 4850.06870.20070.73060.05800.16930.6162 4900.04540.29500.65960.03200.20800.4652 4950.02350.41270.56380.01470.25860.3533 5000.00820.53840.45340.00490.32300.2720 5050.00390.65480.34130.00240.40730.2123 5100.01390.75020.23590.00930.50300.1582 5150.03890.81200.14910.02910.60820.1117 5200.07430.83380.09190.06330.71000.07826750.73270.26730.00000.06360.02320.0000 6800.73340.26660.00000.04680.01700.0000 6850.73400.26600.00000.03290.01190.0000 6900.73440.26560.00000.02270.00820.0000 6950.73460.26540.00000.01580.00570.0000 7000.73470.26530.00000.01140.00410.0000 7050.73470.26530.00000.00810.00290.0000 7100.73470.26530.00000.00580.00210.0000 7150.73470.26530.00000.00410.00150.0000 7200.73470.26530.00000.00290.00100.0000 7250.73470.26530.00000.00200.00070.0000 7300.73470.26530.00000.00140.00050.0000 7350.73470.26530.00000.00100.00040.0000 7400.73470.26530.00000.00070.00020.0000 7450.73470.26530.00000.00050.00020.0000 7500.73470.26530.00000.00030.00010.0000 7550.73470.26530.00000.00020.00010.0000 7600.73470.26530.00000.00020.00010.0000 7650.73470.26530.00000.00010.00000.0000 7700.73470.26530.00000.00010.00000.0000 7750.73470.26530.00000.00010.00000.00007800.73470.26530.00000.00000.00000.0000按5毫微米间隔求与：=21.3714；=21.3711；=21.3715为了使用方便，图5-27中的XYZ三角形，经转换变为直角三角形（图5-28），其色度坐标为x、y。
数字图文信息处理技术《第四章 CIE标准色度系统(电子教材)》
mission Internationale de L'Eclairage）标准色度系统不需要收集实际色样，而是利用红、绿、蓝三原色光可混合任何颜色的色光混合原理，从颜色匹配实验出发建立的混色表示系统。
CIE色度系统规定了一系列颜色测量原理、条件、数据和计算方法，每一个颜色都能通过仪器测量得到三刺激值，用三刺激值定量表示颜色。
而且这种表示是唯一的，只要两个颜色的三刺激值都相同，这两个颜色视觉效果必定相同。
它们的三刺激值不同，它们的颜色外貌也不可能相同。
CIE色度系统已为世界各国接受，成为世界标准，因此常称为CIE标准色度系统。
CIE-RGB系统CIERGB系统建立的目的，就是要通过红、绿、蓝三原色的不同比例表示所有自然界的颜色。
CIERGB系统虽然没有直接在颜色测量中使用，但是该系统的实验条件和数据是其他CIE色度系统的基础，其中最重要的是通过选择标准白光和三原色光从颜色匹配试验出发获得了CIE1931标准观察者光谱三刺激值。
4.1.1光谱三刺激值CIE标准色度系统包括CIEXYZ、CIELAB、CIELUV都是以两组实验数据为基础：一组数据称为CIE1931标准观察者光谱三刺激值，实用于1°到4°视场的颜色测量；另一组数据是CIE1964补充标准观察者光谱三刺激值，实用于大于4°视场的颜色测量。
这两组数据都是通过红、绿、蓝三原色光匹配光谱色光所需的红、绿、蓝三刺激值，所以称为光谱三刺激值。
任意颜色都可采用格拉斯曼的色光匹配实验获得。
对每一样品色光，调节红、绿、蓝三原色光的强度，当观察者感觉到三原色光的混合色与样品色光相同时，就可获得三原色光的强度，也就是获得了该样品色光的三刺激值。
例如（见图2-22）对于样品色色A，需要12份红原色光（R）、13份绿原色光（G）、1份蓝原色光（B）匹配，可以写成A = 12R 13G 1B就可以说色光A的三刺激值分别是R=12，G=13和BB=1。
cie标准色度系统
cie标准色度系统CIE标准色度系统。
CIE标准色度系统是国际上通用的一种色彩空间系统，由国际照明委员会（CIE）制定。
它是在1928年首次被提出，并在1931年得到正式的推广和应用。
CIE标准色度系统是对人眼视觉感知的颜色进行科学描述的一种标准方法，它是通过对人眼对颜色的感知进行实验和测量，建立了一种数学模型，用以描述颜色的三个特性，亮度、色调和饱和度。
在CIE标准色度系统中，亮度用Y表示，色调用x和y表示，饱和度则可以通过x和y的比值来表示。
这种描述方法可以很好地描述出人眼对颜色的感知，因此在实际应用中得到了广泛的应用。
CIE标准色度系统的建立，为色彩工程、色彩技术、色彩测量和色彩管理等各个领域提供了一个统一的标准，使得不同领域的色彩描述和色彩交流变得更加准确和方便。
在印刷、摄影、显示器、照明等领域，CIE标准色度系统都有着广泛的应用。
在印刷领域，CIE标准色度系统被用来描述印刷品的颜色，通过对颜色进行数学描述，可以更加准确地控制印刷品的颜色，使得不同的印刷机在印刷同一张图像时，可以得到相似的颜色效果。
在摄影领域，CIE标准色度系统被用来描述图像的颜色，通过对图像的颜色进行数学描述，可以更加准确地进行图像处理和编辑，使得图像的颜色更加真实和自然。
在显示器领域，CIE标准色度系统被用来描述显示器的颜色，通过对显示器的颜色进行数学描述，可以更加准确地控制显示器的颜色输出，使得显示器的颜色更加准确和饱满。
在照明领域，CIE标准色度系统被用来描述光源的颜色，通过对光源的颜色进行数学描述，可以更加准确地控制光源的颜色输出，使得照明效果更加自然和舒适。
总之，CIE标准色度系统是对人眼视觉感知的颜色进行科学描述的一种标准方法，它为色彩工程、色彩技术、色彩测量和色彩管理等各个领域提供了一个统一的标准，使得色彩描述和色彩交流变得更加准确和方便。
它的应用范围非常广泛，对于提高色彩的准确性和一致性起着重要的作用。
03第二章 CIE标准色度系统
2、色度图中颜色的标定
在色度图中标定颜色既可以用色度坐标，也可以用主波长 和彩度来表示。（以CIE1931色度图为例进行说明） 2.1色相的表示。
A、在色度图中，E点处是等能白光，表示理想的白光光源， 又名中性点，由三原色各三分之一混合产生，该点的色度 坐标为：x=0.3333，y=0.33333，z=0.3333。
在由光谱轨迹和紫红轨迹所形成的马蹄形区 域里，包含了一切物理上能实现的颜色， 凡落在其区域外的颜色是不能由真实色光 混合产生的颜色。
色度图
色度图中心为白点，光谱轨迹上的点代表不同波长的光谱 色，是饱和度最高的颜色，越接近色品图中心，颜色的饱 和度就越低，围绕色品图中心不同的角度，颜色的色调不 同。 使用数字描述颜色时，常采用Yxy表色方法，即采用色品 坐标xy表示颜色的色度特征，用亮度因数Y表示颜色的亮 度特征。这样颜色的外貌就能完全唯一地确定下来。如图 2-7所示。 CIE1931标准色度观察者的数据只适用于2 °（1 °～4 °） 视场。
三原色各自在R+G+B总量中的相对比例叫做色品坐标，
以色品坐标r、g表示的平面图称为色品图，如图2-2示。
第二节 CIE标准色度系统
CIE标准色度系统。 什么是CIE色度系统?
色度系统又名表色系统，它是指使用特定 的符号，按一系列规定和定义表示颜色的系统。 CIE标准色度系统是国际照明委员会所推荐使 用的，它是国际通用的表色、测色标准，也是 我国国家标准局1983年正式推行的颜色表示方 法的基础。
第二章 CIE标准色度系统
表示颜色的方法有很多，如：分光光度曲线、色谱表 色法、CIE标准色度系统、孟塞尔颜色系统、中国 颜色体系等等。
CIE标准色度系统
A+C ≡ B + D
式中符号“ ”代 表颜色相互匹配
≡
相减的情况也成立。 相减的情况也成立。即
A ≡ B, C ≡ D
A−C ≡ B − D
一个单位量的颜色与另一个单位量的颜色相同，那么 一个单位量的颜色与另一个单位量的颜色相同， 这两种颜色数量同时扩大或缩小相同倍数则两颜色仍为相 同。即 A≡B
2．光谱三刺激值 ． 在颜色匹配实验中， 在颜色匹配实验中，待测色光也可以是某一种波长 的单色光(亦称为光谱色 亦称为光谱色)， 的单色光 亦称为光谱色 ，对应一种波长的单色光可以得 到一组三刺激值R、 、 。 到一组三刺激值 、G、B。对不同波长的单色光做一系 列类似的匹配实验， 列类似的匹配实验，可以得到对应于各种波长单色光的 三刺激值。 三刺激值。如果将各单色光的辐射能量值都保持为相同 (这样的光谱分布称为等能光谱 来做上述一系列实验，所 这样的光谱分布称为等能光谱)来做上述一系列实验 这样的光谱分布称为等能光谱 来做上述一系列实验， 得到的三刺激值称为光谱三刺激值，也就是匹配等能光 得到的三刺激值称为光谱三刺激值， 谱色的三原色的数量。 表示。 谱色的三原色的数量。用符号 r , g , b 表示。光谱 三刺激值又称为颜色匹配函数， 三刺激值又称为颜色匹配函数，它的数值只决定于人眼 的视觉特性。 的视觉特性。匹配方程表示为
nA ≡ nB
根据代替律可知，只要在感觉上颜色是相同的， 根据代替律可知， 只要在感觉上颜色是相同的， 便可 以互相代替，所得的视觉效果是相同的， 以互相代替， 所得的视觉效果是相同的， 因而可以利用 颜色混合的方法来产生或代替所需要的颜色。 例如： 颜色混合的方法来产生或代替所需要的颜色 。 例如 ： 如果没有B种颜色 种颜色， 设 A + B ≡ C ，如果没有 种颜色，但是 X + Y ≡ B ，那 么 A + ( X + Y ) ≡ C 。这个由代替而产生的混合色与原来 的混合色具有相同的效果。 的混合色具有相同的效果。 (4) 混合色的总亮度等于组成混合色的各种颜色光的亮度 总和，称为亮度相加定律。 总和，称为亮度相加定律。 格拉斯曼定律仅适用于各种颜色光的相加混合过程。 格拉斯曼定律仅适用于各种颜色光的相加混合过程。 三、颜色匹配方程 颜色匹配的结果可用格拉斯曼定律来阐述， 颜色匹配的结果可用格拉斯曼定律来阐述，还可以 用代数式和几何图形来表示。 用代数式和几何图形来表示。 用代数式表示色匹配称为颜色匹配方程 用代数式表示色匹配称为颜色匹配方程 表示为下列方程： 表示为下列方程
03第二章CIE标准色度系统
第五节 CIE色度计算方法
一、三刺激值与色品坐标的计算（略）。 二、颜色相加的计算。 （一）、计算法。 1、当两种或两种以上已知三刺激值的颜色光相加混合，
B、 光谱色均在马蹄形的光谱轨迹上，光谱色的 色相由曲线上各色点的波长来表示。谱外色则均 在中性点与紫红轨迹之间的三角形区域内。位于 光谱轨迹之内各点的颜色色相一般可以用其主波 长来表示（主要是用作图法和计算方法求得）。
任一色点与中性点的连线称为等色相线，这条线上 各点的颜色色相相同，即均由同一主波长来表示， 但彩度有所不同。
C、谱外色的色相可由某色点的补色波长 λc表示。
D、在色度图中，很容易确定一对光谱色 的补色波长。
2.2彩度的表示。 2.3明度的表示。
第三节 CIE1964补充标准色度系统
为了适应大视场颜色测量的需要，所以1964 年，CIE又补充制定了一种10°视场的色 度系统，称为CIE1964补充标准色度系统， 又称10°视场X10Y10Z10色度系统，简称为 X10Y10Z10色度系统。
观察反射样品时应使用D65光源，接近日常照 明条件，一般显色指数在90以上；
观察透射样品应使用D50光源，一般显色指数 在90以上。
（二）、照明条件。
1、反射样品照明条件：
用于观察的光源应在观察面上产生均匀的漫射光 照明，观察反射样品时在观察面上形成照度范围 为500～1500lx，视被观察印刷品的明度而定。观 察面各点的照度不应突变，差别小于20%，照度 的均匀度不得小于80%。日光灯在使用5000小时 后色温会发生变化，应更换，观色以前最好预热 15分钟（才稳定）。
cie1931标准色度系统与色彩三要素的关系
CIE 1931标准色度系统与色彩三要素之间的关系如下：
色彩三要素包括色调（色相）、饱和度和明度。
在CIE 1931标准色度系统中，色相是与波长有关的属性，表示不同颜色的差异。
饱和度表示颜色的纯度，即颜色的深浅程度。
明度则表示颜色的亮度或暗度。
CIE 1931标准色度系统是基于光谱颜色建立的色彩空间，它将可见光的光谱颜色按照波长顺序排列，并将每个颜色指定一个特定的波长值。
在这个系统中，色相是描述颜色的基本属性，而饱和度和明度则用于描述颜色的纯度和亮度。
因此，CIE 1931标准色度系统为色彩三要素提供了一个具体的、量化的表达方式，使得颜色的描述和比较更加准确和一致。
它是现代色彩科学和颜色测量技术的基础，广泛应用于各个领域，如印刷、电视、照明、建筑和汽车行业等。
CIE标准色度学系统
2XYZ系统与RGB系统的换算公式 (90页)
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真实三原色 R＝700.0nm G= 546.1nm B= 435.8nm CIE理想三原色 r g b X: 1.275 –0.278 0.003 Y:-1.759 2.767 –0.028 Z:-0.743 0.141 1.602 参照光源：等能白Se
0.3000
0.0000 400
420
440
460
480
500
520
540
560
580
600
620
640
660
680
700
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2.2.3等能光谱色度坐标和色度图 色度坐标数据见表2-1.色度图见图2-5.
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2.3CIE1931XYZ系统 2.3.1XYZ表色系统的建立
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2纯度:颜色接近同一主波长光谱色的程度
①表示:光源色度点到样品色度点的距离与光源色度点 到光谱色度点的距离的比值. ②计算公式: Pe=(x-x0)/(x光-x0)……..x式 Pe=(y-y0)/(y光-y0)……..y式 ③当| x-x0 |大于| y-y0 |选用x式 当| x-x0 |小于| y-y0 |选用y式
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2.5CIE色度计算
2.5.1物体色三刺激值XYZ的计算 1物体色取决于:光源的光谱能量分布,物体的表 面反射特性,人眼的颜色视觉特征. 2颜色刺激函数:进入人眼的辐射量. 3三刺激值计算式:(99页式2-7).
X K S()() x ( )d Y K S( )( ) y( )d Z K S( )( ) z ( )d
CIE标准色度系统
第二节 CIE标准色度系统习题
5、在——视场下，用——匹配等能光谱所需的RGB三刺激值称为 CIE1931-RGB系统标准色度观察者光谱三刺激值。 6、匹配500nm左右的等能光谱时，红刺激出现负值，这说明——。
三刺激值
0.4
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0 380 430 480 530 580 630 680 730 780
-0.05
-0.1
波长（nm）
第二节 CIE标准色度系统
光谱色色品坐标
r
g
r~
r~ g~
b~
g~ r~ g~ b~
b
b~ r~ g~ b~
第一节 颜色匹配
0.4
Y= -1.739 2.767 -0.028
Z
0
g
Z= -0.743
0.141 1.602 -2 -1.5 -1 -0.5 0
-0.4
0.5
1 X1.5
第二节 CIE标准色度系统
CIE1931XYZ标准色度系统
使用假象三原色将 ~ r()g ~ ,()b ~ ,()光谱三刺激值转换变为XYZ系统的光谱三刺
波长（nm） 380 390 …… 500 …… 780
r~() 0.00003 0.00010
-0.07173
0.00000
g~()
-0.00001 -0.00004
CIE标准色度学系统
CIE标准色度学系统一、CIE1931RGB 真实三原色表色系统（一）、颜色匹配实验把两个颜色调整到视觉相同的方法叫颜色匹配，颜色匹配实验是利用色光加色来实现的。
图5-24中左方是一块白色屏幕，上方为红R、绿G、蓝B三原色光，下方为待配色光C，三原色光照耀白屏幕的上半部，待配色光照耀白屏幕的下半部，白屏幕上下两部分用一黑挡屏隔开，由白屏幕反射出来的光通过小孔抵达右方观看者的眼内。
人眼看到的视场如图右下方所示，视场范畴在2°左右，被分成两部分。
图右上方还有一束光，照耀在小孔周围的背景白版上，使视场周围有一圈色光做为背景。
在此实验装置上能够进行一系列的颜色匹配实验。
待配色光能够通过调剂上方三原色的强度来混合形成，当视场中的两部分色光相同时，视场中的分界线消逝，两部分合为同一视场，现在认为待配色光的光色与三原色光的混合光色达到色匹配。
不同的待配色光达到匹配时三原色光亮度不同，可用颜色方程表示：C=R（R）+G（G）+B（B）（5-1）式中C 表示待配色光；（R）、（G）、（B）代表产生混合色的红、绿、蓝三原色的单位量；R、G、B分别为匹配待配色所需要的红、绿、蓝三原色的数量，称为三刺激值；“o”表示视觉上相等，即颜色匹配。
图5-24 颜色匹配实验（二）、三原色的单位量国际照明委员会（CIE）规定红、绿、蓝三原色的波长分别为700nm、546.1nm、435.8nm，在颜色匹配实验中，当这三原色光的相对亮度比例为1.0000：4.5907：0.0601时就能匹配出等能白光，因此CIE选取这一比例作为红、绿、蓝三原色的单位量，即（R）：（G）：（B）=1：1：1。
尽管这时三原色的亮度值并不等，但CIE却把每一原色的亮度值作为一个单位看待，因此色光加色法中红、绿、蓝三原色光等比例混合结果为白光，即（R）+（G）+（B）=（W）。
（三）、 CIE-RGB光谱三刺激值CIE-RGB光谱三刺激值是317位正常视觉者，用CIE规定的红、绿、蓝三原色光，对等能光谱色从380nm到780nm 所进行的专门性颜色混合匹配实验得到的。
CIE标准色度学系统
CIE标准色度学系统
国际照明委员会(CIE)规定的颜色测量原理、基本数据和计算方法，称做CIE标准色度学系统。
CIE标准色度学的核心内容是用三刺激值及其派生参数来表示颜色。
任何一种颜色都可以用三原色的量，即三刺激值来表示。
选用不同的三原色，对同一颜色将有不同的三刺激值。
为了统一颜色表示方法，CIE 对三原色做了规定。
光谱三刺激值或颜色匹配函数是用三刺激值表示颜色的极为重要的数据。
对于同一组三原色，正常颜色视觉不同入测得的光谱三刺激值数据很接近，但不完全相同。
为了统一颜色表示方法，CIE取多人测得的光谱三刺激值的平均数据做为标准数据，并称之为标准色度观察者。
CIE对三刺激值和色品坐标的计算方法作了规定。
对于物体色，光源、照明和观察条件对颜色有一定影响。
为了统一测量条件，CIE对光源、照明条件和观察条件也做了规定。
CIE1931标准色度学系统，是1931年在CIE第八次会议上提出和推荐的。
它包括1931CIE-RGB和1931CIE-YZ两个系统，分别介绍如下：（一）1931CIE-RGB系统
该系统用波长分别为710-7米（红）、5、46110-7米（绿）和4、35810-7米（兰）的光谱色为三原色，并且分别用（R）、（G）、（B）表示。
系统规定，用上述三原色匹配等能白光（E光源）三刺激值相等。
R、G、B的单位三刺激值的光亮度比为1、000:4、5907:0。
0601；辐亮度比为72、0962:1、3791:1、000。
系统的光谱三刺激值，由莱特实验和吉尔德（J·Guild）实验数据换算为既定。
《CIE标准色度系统》课件
XYZ色彩空间
XYZ色彩空间可以用于表示任何一种颜色，并且可以进行颜色与物理光谱之 间的转换。
CIE RGB色彩空间
CIE RGB色彩空间由红色、绿色和蓝色构成，常用于彩色显示器和电视等设 备中。
CIE L*a*b*色彩空间
CIE L*a*b*色彩空间是用于描述人眼所感受到的颜色，其中L*表示亮度，a*表 示绿色-红色的差异，b*表示黄色-蓝色的差异。
L*表示亮度，a*表示绿色-红色的差异，b*表 示黄色-蓝色的差异，用于描述人眼所感受 到的颜色。
CIE RGB色彩空间
由红色、绿色和蓝色构成，用于彩色显示器 和电视等设备中。
CIE L*u*v*色彩空间
L*表示亮度，u*表示从青色到红色的颜色， v*表示从洋红色到黄色的颜色，用于计算颜 色的距离。
《CIE标准色度系统》PPT课件
CIE标准色度系统的全面介绍，从基本概念到应用场景等各个方面，展现出色 彩世界的多样性和美妙。
什么是CIE标准色度系统
CIE是国际照明委员会的简称。CIE标准色度系统是一种用于描述颜色的国际 标准。
CIE标准色度系统的应用
1 颜色标示和描述
用于准确标示和描述各 种颜色，确保一致性和 标准化。
CIE L*u*v*色彩空间
CIE L*u*v*色彩空间是用于计算颜色的距离，其中L*表示亮度，u*表示从青色 到红色的颜色，v*表示从洋红色到黄色的颜色。
2 在线色彩选择和管
理
帮助设计师和艺术家在 线选择和管理色彩，提 供各种调色工具和准确 的色彩数值。
3 打印和出版领域
在打印和出版领域，确 保色彩准确传递，并保 持印刷品质量的一致性。
CIE标准色度一种颜色，并将颜色与物理光 谱之间进行转换。
颜色基础知识-CIE标准色度系统
CIE 标准色度系统吴逸萍 杭州彩谱科技有限公司几乎所有的颜色都可以用三原色按某个特定的比例混合而成。
这三种单色光中的任何一种都不能由其余两种混合产生。
1931年，CIE （国际标准照明委员会）建立了一系列表示可见光谱的颜色空间标准，定义了CIE-RGB 基色系统。
规定了RGB 系统的三原色光波长分别为700nm ，546.1nm ，435.8nm 的红光（R ）、绿光（G ）、蓝光（B ）。
通过混色实验可以得到图1的一组曲线，它们表示在380nm-780nm 范围内当各个光谱能量一样时，某一波长的光谱色与()r λ、()g λ、()b λ混色结果一样，并称这三条曲线为光谱三刺激值曲线。
图1 CIE1931 RGB 系统光谱三刺激值曲线但这一系统存在一个明显的缺点，计算颜色三刺激值时会出现负值，给大量的计算带来不便。
由于任何一种基色系统都可以从一种系统转换到另一种系统，因此人们可以选择任何一种想要的基色系统，以避免出现负值，并且使用方便。
基于此CIE 又推荐了CIE-XYZ 系统，这个系统采用想象的X ，Y 和Z 三种基色，它们代表红、绿、蓝三种原色。
图2是基于2°视场的等能光谱的XYZ 色度系统的三刺激值曲线()x λ、()y λ、()z λ。
所以也称为2°视场XYZ 色度系统，将具有这样的三刺激值曲线的假想的观察者称为CIE1931标准色度观察者。
图2 CIE1931 XYZ 系统光谱三刺激值曲线任何一种颜色都可以表示为：()()()C X x Y y Z z =++，其中称X 、Y 、Z 为该颜色的三刺激值。
根据CIE 的规定，三刺激值可由下面的公式计算得到。
780380780380780380()()()()()()X k P x d Y k P y d Z k P z d λλλλλλλλλ===⎰⎰⎰ （1） 其中()P λ是光源辐射的相对光谱功率分布，()x λ、()y λ、()z λ是CIE1931标准色度观察者的光谱三刺激值，即图2中的曲线值。
CIE标准色度学系统
1、RGB系统
3
4
eye
混 色 试 验
5
加法混色
三原色混色
补色混色
6
减法混色
7
三原色混色
8
RGB系统的三原色
9
RGB系统的色度坐标r,g,b
10
11
12
13
14
RGB系统的三刺激值
15
RGB系统的三刺激值的表式：
16
17
2、XYZ系统
18
19ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1931 CIE-XYZ系统三原色的确定
主波长 和 颜色纯度
35
36
37
38
39
CIE 1931系统的光谱三刺激值
40
41
3、CIE均匀颜色空间
42
CIE 1960均匀色度标尺图
43
Macadam椭圆
44
色度容差(色度宽容量)
色度坐标容许一定的容 差表示最小可辨色差, 表示为围绕色坐标 的一个MacAdam椭圆. 把人眼能分辨的最小色差 单位称为SDCM,则色度容 差一般不得大于5 SDCM.
一、CIE 色度学系统
1
1。RGB系统 1。1 基色量和三刺激值 1。2 色度坐标 1。3 配色函数 2。XYZ系统 2。1 1931 CIE-XYZ系统三原色的确定 2。2 RGB系统向XYZ系统得变换 2。3 x-y色度图 2。4 XYZ系统的配色函数 3。CIE均匀颜色空间 3。1 CIE 1960均匀色度标尺图 3。2 CIE 1964均匀颜色空间 3。3 CIE 1976均匀颜色空间
45
46
47
Macadam椭圆
48
CIE 1960 UCS色度均匀标尺
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第一节 颜色匹配习题
10、关于光谱三刺激值的意义下面说法错误的是——。
A 它的数值反映人眼的视觉特性；
B 是色度计算的基础；
C 已知各单色光的光谱三刺激值，可计算混合色光的三刺激值；
r
R RGB
g
G RGB
b
B RGB
1 r
g
色品图 以色品坐标值r和 g绘制的平面图称为色品图， 亦称麦吉斯韦颜色三角形。
1.0 0.8
0.6
g
0.4
0.2
0.2 0.4 r 0.6 0.8 1.0
第一节 颜色匹配
RGB三原色单位的确定 红、绿、蓝三原色以适当比例进 行混合，直到匹配出标准白光E，将此时的三原色数量都确 定为一个单位的R、G、B。
波长（nm） 380 390 …… 500 …… 780
r~( )
0.00003 0.00010
-0.07173
0.00000
g~( )
-0.00001 -0.00004
0.08536
0.00000
b~( )
0.00117 0.00359
0.04776
0.00000
第二节 CIE标准色度系统
CIE1931-RGB标准色度观察者光谱三刺激值曲线
三刺激值
0.4
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0 380 430 480 530 580 630 680 730 780
-0.05
-0.1
波长（nm）
第二节 CIE标准色度系统
光谱色色品坐标
r
g
r~ r~ g~ b~
g~ r~ g~ b~
b
b~ r~ g~ b~
第二节 CIE标准色度系统
一、CIE1931-RGB系统 RGB三原色 等能标准白光的确定 等能光谱色RGB三刺激值 色品坐标计算 色品图 等等
第二节 CIE标准色度系统
单色光匹配结果=CIE1931-RGB系统标准观察者光谱三刺
激值。用三原色、在2o视场下，匹配等能光谱的RGB数量 （ ~r、g~Байду номын сангаас、b~ ）
4、属于混色系统的是——。
A 孟塞尔表色系统
B 自然色系统
C 印刷用的色谱
D CIE标准色度系统
第一节 颜色匹配习题
5、不属于混色系统的优点的是——。 A 以数表色 B 可表示的颜色无限 C 可用仪器测量 D 色样直观
6、将两种颜色调节到——相同的过程叫颜色匹配，任意一种光色可以通 过——匹配得到，他们分别是——、——、——。 7、达到与待测色匹配时所需的三原色的数量称为——，记为——。 8、三刺激值相同的颜色，其外貌——。
R=G=B=1
R=1
G=1
=E
未匹配E
B=1
匹配E
第一节 颜色匹配习题
1、颜色的表示方法可分成三类——、——、——。
2、将颜色进行有系统、有规律的排列，并给每个颜色一个标记的表色方 法称为——。
A 习惯法
B 显色系统表示法
C 混色系统表示法
D CIE系统表示法
3、以——能混合出各种色彩，以——为出发点建立的表色系统叫混色系 统。
第二章 CIE标准色度系统
V
2.5R
2.显色表示法（色样集）如， /10
孟塞尔表色系统、自然色系 /9
统，印刷用的色谱等
/8
/7
显色系统的条件
/6
收集的色样大于1000个； /5
/4
根据心理感受，将颜色进 /3
行有系统、有规律的排列； /2
给每个颜色一个标记。 /1
/0
/0 /2 /4 /6 /8 /10 /12 /14 /16 /18 /20 /22 /24 /26 /28 /30
C
第二章 CIE标准色度系统
3.混色系统 基于三原色能混合出各种色彩，以颜色匹配实验为出发点 建立的表色系统。如：CIE标准色度系统就属于。它能定 量表达和测量每一个颜色。
第一节 颜色匹配
一、颜色匹配实验
颜色匹配 将两种颜色 调节到视觉上相同的过程 叫颜色匹配。
色光的颜色匹配方法 调节三原色光的强度比来 混合待测光的光色，当两 部分的光色相同时，视场 中的分界线消失，此时两 部分光达到颜色匹配。
D 是显色表示系统的基础
11、红色分量的色品坐标是——在——总量中所占的比例。
12、一个颜色的红、绿、蓝分量的色品坐标之和——。
A 大于1
B 大于3
C 等于1
D 等于3
13、匹配标准白光时的三原色色光数量都确定为一个单位，此时——。
A R=G=B=1 B R=G=B=3
C R=G=B〈1 D RGB不相等
第一节 颜色匹配
CIE三原色光
红原色光R=700.00nm
绿原色光G=546.1nm
蓝原色光B=435.8nm
R
G
光谱三刺激值的意义
1.它的数值反映人眼的视觉特性， 是色度计算的基础。
2. 已知各单色光的光谱三刺激值，
B
根据原理就可计算混色色光的三
刺激值。
第一节 颜色匹配
色品坐标 三原色各自在 R+G+B总量中的相对比例（记 为 r, g, b)。
第一节 颜色匹配
二、三刺激值和色品图
三原色 能以不同比例混合产生 任意颜色的三种颜色（色光混合三 原色为红、绿、蓝）。
三刺激值 与待测色达到颜色匹 配时所需的三原色的数量称为三刺 激值（记为R 、 G 、 B）。
C 2R 2G 1B
（R、G、B是原色光）
R=170
= G=22
B=174
R=255
= G=0
B=255
R=0
= G=255
B=0
R=0
= G=0
B=255
第一节 颜色匹配
光谱三刺激值匹配实验 用 三原色光匹配等能光谱色。 光谱三刺激值 匹配等能光 谱色的三原色数量（记
为 ~r、g~ 、b~ ）。
单色光
C 0.0315R 0.0001G 0.000B
（R、G 、B 是原色光）
第一节 颜色匹配
标准白光的色品坐标
r
~r ~r ~g ~b
1 111
0.33
g
~g
~r
~g
~ b
1 111
0.33
b
~b
~r
~g
~ b
1 111
0.33
1.0 0.8
第二节 CIE标准色度系统
CIE标准色度系统：CIE所规定的一系列颜色测量原理、 条件、数据和计算方法被称为CIE标准色度系统。 CIE色度系统以两组实验数据为基础：
1.CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值：实用于小 于4度视场颜色测量；
2.CIE1964补充标准色度观察者光谱三刺激值：实用 于大于4度视场颜色测量 两组光谱三刺激值必须在明视条件下使用。