CIE标准色度系统的介绍

CIE标准色度体系中对颜色的数值表征包括小视场的CIE 1931 RGB系统和CIE 1931 XYZ系统，大视场的CIE 1964 补充色度系统及相对应的CIE 1964 W*U*V*和CIE 1976 L*a*b*均匀颜色空间。目前，在印刷领域应用较多的是CIE 1931 XYZ和CIE 1976 L*a*b*（也称为CIELAB）色度系统。

1.CIE 1931 XYZ色度值

一个样品色，在某一光源照射下呈现颜色的CIE XYZ色度值（也称为三刺激值）的计算式为

其中

式（2-1）和（2-2）中的S（λ）为CIE标准照明体，即照明光源的光谱功率分布函数；为标准观察者函数，代表人眼视觉的锥体细胞感色特性；ρ（λ）为样品表面的光谱反射系数函数，是样品物体的本征光谱特性。式（2-2）所示的调节因子k由将光源的亮度Y视为100这一假定而确定。

视觉实验表明，颜色客体的尺寸大小影响眼睛的感色结果，因此上述式（2-1）和式（2-2）用于表征颜色客体尺寸对眼睛成像中心的张角小于4°的情况，也称为2°视场。而对于颜色客体尺寸对眼睛成像中心的张角大于4°（称为10°视场）的情况，人眼感色特性与式（2-1）中有所不同，此时记为，则CIE XYZ色度计算式为

其中

实际应用中，式（2-1）～（2-4）中的积分用求和代替。常用的分光光度计颜色测量仪器为测量10nm间隔的表面色物体光谱反射系数ρ（λ）后由式（2-1）～（2-4）变为求和的形式计算出颜色的CIEXYZ色度值。

2.CIE 1976 L*a*b*色度值(www.xing528.com)

CIE 1976 L*a*b*（也称为CIELAB）色度系统是印刷或打印复制工业中应用最多的颜色度量值。该色度值源于CIEXYZ，计算关系式为

其中，F（X /　Xn）、F（Y /Yn）、F（Z /Zn）为分段函数，且具有相同的表达形式：

式（2-5）和（2-5a）中的X、Y、Z为颜色样品的三刺激值；Xn、Yn、Zn为CIE标准照明体照射到完全漫反射体表面的三刺激值，代表照明光源的颜色。在公式（2-5）中引入Xn、Yn、Zn的目的是模拟人眼色适应的效果，即无论照明光源的颜色如何，当眼睛适应了该光源后，它照射到完全漫反射体上所产生的颜色感觉都为白色，色品指数a*、b*都应该为0，即抵消了光源本身的颜色。

一般情况下，大部分三刺激值X、Y、Z都会大于0.008856，此时式（2-5）就化为一般常见的形式：

式（2-6）中的L*称为明度，为正值，取值范围为0～100，0对应全吸收的理想黑色，100对应全反射的理想白色。a*、b*称为色品指数，可正可负。若将a*、b*构成直角坐标系，用+a*表示（品）红色，-a*表示绿色，而+b*表示黄色，-b*表示蓝色。因此，a*轴也常称为红绿轴，b*轴也常称为黄蓝轴。

将CIE 1976 L*a*b*色度值构成三维空间，明度L*作为竖直轴，a*、b*分量为与L*轴垂直的平面，且将a*b*直角坐标变换为极坐标，则三维直角坐标变为柱坐标：

式（2-7）中，称为色调角（或色相角），表征颜色的色相，取值范围为0°～360°，以正a*轴方向为0°方向，逆时针方向为正方向；称为彩度，为样品坐标点到原点的距离，即a*b*平面极坐标的半径，表征颜色的鲜艳度；L*则如上所述，表征颜色的深浅。

式（2-7）所示的三个描述量分别对应颜色的明度、色调和饱和度三个视觉感知属性，因此式（2-7）所示描述方式的好处就是将CIE 1976 L*a*b*色度值变为与颜色三属性直接对应的物理量，便于颜色之间的比较与分析。