颜色三刺激值怎么测量？CIE颜色体系有哪些？

色差计工作原理是模拟人眼的视觉系统，利用仪器内部的模拟积分光学系统，把光谱光度数据的三刺激值进行积分而得到颜色的数学表达式，从而计算出特定CIE颜色体系的色度值与色差值。那么，颜色三刺激值怎么测量？CIE颜色体系有哪些？本文对此做了介绍。

颜色三刺激值测量原理：

颜色匹配是利用三原色（红色R、绿色G、蓝色B）相加混合产生所需颜色C的过程，将颜色匹配时所需匹配的三原色数量（R（R）.G（G）、B（B））定义为颜色的三刺激值。由此，利用颜色匹配关系可以将任何物体的颜色C（C）表示为：

其中，颜色匹配以“≡”表示。此外，还可以利用颜色刺激函数φ（λ）对不同颜色的物体进行表示，所以颜色测量的实质就是利用数学手段对待测物体的φ（λ）函数进行求解。

对于透射的物体，φ（λ）一方面与照明光源的光谱分布S（λ）有关，另一方面与物体的光谱透射率τ（λ）有关，即：

对于反射的物体，φ（λ）一方面与照明光源的光谱分布S（λ）有关，另一方面与物体的光谱反射率R（λ）有关，即：

根据颜色刺激函数φ（λ），再利用色度学中的颜色三刺激值公式：

即可求出待测物体颜色的三刺激值X、Y、Z，进而确定出待测物体的颜色。其中x（λ）、y（λ）、z（λ）为CIE规定的光谱三刺激值，可通过查表得到；K为归一化系数，它是将光源或照明物体的值归一化为100时得出的，即：

CIE颜色体系的类型：

R（红色）、G（绿色）、B（蓝色）是物理三基色，而RGB模型就是采用这三种基本颜色，然而这种模型是一种与设备相关的颜色模型。使用 RGB模型对每一种设备（例如人的肉眼和现在流行的监视器、扫描装置以及打印机等）都有不太相同的定义。虽然各种装置能够各施其职，但很大一个问题就是它们之间并不能通用。为了解决这个问题，国际照明委员会的颜色研究者试图在物理三基色基础上，用数学的方法从真实的基色推导出理论的三基色，创建一个新的颜色系统，使颜色应用行业能够明确指定产品的颜色。

CIE系统规范使用三基色刺激值和色度图描述颜色空间，为用户提供了描述和编排颜色次序的能力，并且证明是有用的。随着科学研究的深入和技术的发展，许多人认为该系统存在两个问题。第一，该规范使用明度和色度不容易解释物理刺激和颜色感知响应之间的关系。第二，XYZ系统和在它的色度图上表示的两种颜色之间的距离与颜色观察者感知的变化不一致，这个问题叫做感知均匀性问题，也就是颜色之间数字上的差别与视觉感知不一致。为了解决颜色空间的感知一致性问题，专家们对CIE1931XYZ系统进行了非线性变换，制定了CIE1976L*a*b*颜色空间的规范。事实上，1976年CIE规定了两种颜色空间，一种是用于自照明的颜色空间，叫做CIELUV，另一种是用于非自照明的颜色空间，叫做 CIE1976L*a*b*，或者叫CIELAB。这两个颜色空间与颜色的感知更均匀，并且给了人们评估两种颜色近似程度的一种方法，允许使用数字量△E表示两种颜色之差。