顏色是一門(mén)很復(fù)雜的學(xué)科，它涉及到物理學(xué)、生物學(xué)、心理學(xué)和材料學(xué)等多種學(xué)科。顏色是人的大腦對(duì)物體的一種主觀(guān)感覺(jué)，用數(shù)學(xué)方法來(lái)描述這種感覺(jué)是一件很困難的事?，F(xiàn)在已經(jīng)有很多有關(guān)顏色的理論、測(cè)量技術(shù)和顏色標(biāo)準(zhǔn)，但是到目前為止，似乎還沒(méi)有一種人類(lèi)感知顏色的理論被普遍接受。顏色是表觀(guān)檢測(cè)中重要的光學(xué)指標(biāo)，我們分享一下CIE顏色系統(tǒng)相關(guān)理論知識(shí)。

1、RGB模型

RGB模型采用物理三基色，其物理意義很清楚，但它是一種與設(shè)備相關(guān)的顏色模型。每一種設(shè)備（包括人眼和現(xiàn)在使用的掃描儀、監(jiān)視器和打印機(jī)等）使用RGB模型時(shí)都有不太相同的定義，盡管各自都工作很圓滿(mǎn)，而且很直觀(guān)，但不能相互通用。

2、CIE-XYZ模型

為了從基色出發(fā)定義一種與設(shè)備無(wú)關(guān)的顏色模型，1931年9月照明委員會(huì)在英國(guó)的劍橋市召開(kāi)了具有歷史意義的大會(huì)。CIE的顏色科學(xué)家們?cè)噲D在RGB模型基礎(chǔ)上，用數(shù)學(xué)的方法從真實(shí)的基色推導(dǎo)出理論的三基色，創(chuàng)建一個(gè)新的顏色系統(tǒng)，即XYZ模型，使顏料、染料和印刷等工業(yè)能夠明確產(chǎn)品的顏色，會(huì)議所取得的主要成果包含：

a、 定義了標(biāo)準(zhǔn)觀(guān)察者（Standard Observer）標(biāo)準(zhǔn)：普通人眼對(duì)顏色的響應(yīng)。該標(biāo)準(zhǔn)采用想象的X/Y和Z三種基色，用顏色匹配函數(shù)（color-matching function）表示，顏色匹配實(shí)驗(yàn)使用2°的視野（field of view）；

b、定義了標(biāo)準(zhǔn)光源用于比較顏色的光源規(guī)范；

c、定義了CIE XYZ基色系統(tǒng)，與RGB相關(guān)的相像的基色系統(tǒng)，但更適用于顏色的計(jì)算；

d、定義了CIE xyY顏色空間，一個(gè)由XYZ導(dǎo)出的顏色空間，它把與顏色屬性相關(guān)的x和y從與明度屬性相關(guān)的亮度Y中分離開(kāi)；

e、定義了CIE色度圖(CIE chromaticity diagram），容易看到顏色之間關(guān)系的一種圖。

其后，照明委員會(huì)的專(zhuān)家們對(duì)該系統(tǒng)做了許多改進(jìn)，包括1964年根據(jù)10°視野的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，添加了補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)觀(guān)察者（Supplementary Standard Observer）的定義。

1976年照明委員會(huì)又召開(kāi)了一次具有歷史意義的會(huì)議，試圖解決1931的CIE系統(tǒng)中所存在兩個(gè)問(wèn)題：

1、該規(guī)范使用明度和色度不容易解釋物理刺激和顏色感知響應(yīng)之間的關(guān)系；

2、XYZ系統(tǒng)和在它的色度圖上表示的兩種顏色之間的距離與顏色觀(guān)察者感知的變化不一致，這個(gè)問(wèn)題叫做感知均勻性(perceptual uniformity）問(wèn)題，也就是顏色之間數(shù)字上的差別與視覺(jué)感知不一致。

為了解決顏色空間的感知一致性問(wèn)題，專(zhuān)家們對(duì)CIE-1931-XYZ系統(tǒng)進(jìn)行了非線(xiàn)性變換，制定了CIE- 1976-L*a*b*顏色空間的規(guī)范。事實(shí)上，1976年CIE規(guī)定了兩種顏色空間一種是用于自照明的顏色空間，叫做CIE-LUV，另一種是用于非自照明的顏色空間，叫做CIE 1976 L*a*b*，或者叫CIELAB。這兩個(gè)顏色空間與顏色的感知更均勻，并且給了人們?cè)u(píng)估兩種顏色近似程度的一種方法，允許使用表示兩種顏色之差。

CIE-XYZ是照明委員會(huì)在1931年開(kāi)發(fā)并在1964修訂的CIE顏色系統(tǒng)（CIE Color System），該系統(tǒng)是其他顏色系統(tǒng)的基礎(chǔ)。它使用相應(yīng)紅、綠和藍(lán)三種顏色作為三種基色，而所有其他顏色都從這三種顏色中導(dǎo)出。通過(guò)相加混色或者相減混色，任何色調(diào)都可以使用不同量的基色產(chǎn)生。

CIE顏色系統(tǒng)雖然大多數(shù)人沒(méi)有直接使用，可能只有顏色科學(xué)家或者某些計(jì)算機(jī)程序中使用，但了解CIE顏色系統(tǒng)對(duì)開(kāi)發(fā)新的顏色系統(tǒng)、編寫(xiě)或者使用與顏色相關(guān)的應(yīng)用程序都是有用的。

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