CIE标准色度系统有哪些？怎么计算CIE色度？

CIE标准色度系统有哪些？CIE标准色度系统是用三刺激值来定量描述颜色量的，包括RGB系统、XYZ系统等。那么，怎么根据CIE标准色度系统计算CIE色度呢？本文对CIE标准色度系统的类型及CIE色度计算方法进行了介绍，对色度学知识感兴趣的朋友可以了解一下！

CIE标准色度系统有哪些？

1.CIE1931标准色度系统

由于CIE1931 RGB色度系统在计算过程中会出现负值，因此CIE采用假想的三刺激值X、Y和Z来建立一个新的色度系统，即CIE1931 XYZ标准色度系统.通过选择合适的三原色，使其光谱三刺激值x（x）、y（y）和z（z）均不为负数，并且Y与亮度值成正比。三刺激值X、Y、Z及其相应色品坐标x、y、z的计算方法分别如下式所示：

式中，φ（λ）是光源发出（光源色）或是光源经物体反射或透射后（物体色）进入人眼的光谱能量分布，称之为颜色刺激函数；x（λ）、y（λ）和z（λ）是CIE1931标准色度系统的光谱三刺激值，其数据可通过查表得到；k为相应的归化系数。应注意的是，当需要预测在不同照明体下的三刺激值时，应采用色貌模型进行计算。

CIE1931 XYZ标准色度系统主要体现人眼视觉系统中央凹锥体细胞的作用，因此适用于2°视场的中央视觉观察条件，也可用于1°~4°视场的颜色测量，但对极小视场的颜色观察不再有效。对于大于4°视场的颜色测量，应采用CIE1964 XYZ标准色度系统。

CIE1931 XYZ标准色度系统是在广泛的实验基础上评价的人眼响应，是国际上颜色测量和表征的统一标准，是几乎一切颜色计算和颜色测量仪器设计、制造的基本理论依据。

2.CIE1964标准色度系统

由于CIE1931 XYZ标准色度系统是在2°视场观察条件下颜色视觉匹配实验数据的基础上得到的，多年的应用实践表明CIE1931 XYZ标准色度系统适用于1°~4°视场。而当视场增大到4°以上时，由于在人眼视网膜上的成像面积超过了中央凹范围，杆体细胞也会参与作用，使颜色感受产生了一定的变化。日常生活中观察物体时的视场通常较大，因此需要建立新的标准色度系统，以满足大视场观察和测量的需要。

CIE在斯底尔斯（Stiles）和勃须（Burch）及斯派兰斯卡耶（Speranskaya）于10°视场条件下获得的两组实验数据的基础上，于1964年推荐了一组用于大视场观察的CIE1964标准色度观察者光谱三刺激值曲线，即CIE1964XYZ标准色度系统，其三刺激值X10、Y10、Z10和色品坐标x10、y10、z10的计算方程分别为：

式中，φ（λ）为相应的光谱能量分布，x10（λ）、y10（λ）和z10（λ）是CIE1964标准色度系统的光谱三刺激值，k10为归化系数。

CIE色度计算方法：

在三刺激值计算之前，需要对待测颜色的相对光谱功率分布进行标定，通常选用用分光辐射亮度计测量。对于CIE1931-XYZ色度系统，在可见光波长范围内积分颜色三刺激值计算公式如下：

CIE1964XYZ色度系统的颜色三刺激值计算方法与上述相同，但是标准色度观察者选用CIE1964标准色度观察者。在实际计算中，上式可以用求和近似代替积分。

式中，Φ（λ）为颜色刺激函数，也就是进入人眼产生颜色感觉的光能量，当测量自发光体时，即为发光物体的相对光谱功率分布，当测量透明物体或反射体时，就是透射后或反射后的相对光谱功率分布。

对于光源等自发光体，光源的Y值选用100，求得归一化常数k，带入式中得到色度为单位的三刺激值。对于CIE1931标准色度系统，Y值需要用绝对光度量表示。

对于自发光体的三刺激值计算，通常不是将Y归一化为100，而是将归一化常数k等于6831m/W，相当于用最大光谱光视效率Km代替k。三刺激值Y代表的是亮度，单位与亮度相同，1x或cd/m2。对于非自发光体，也就是不会发光的物体，需要把完全漫反射体和理想透射体的亮度Y值调整到100，也就是标准照明体的Y值为100。

根据计算得到的待测颜色的三刺激值来计算该颜色的色品坐标，具体公式如下：