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CIE標準色度學系統，從CIE 1931到CIE 1976 Luv

2024-10-25

CIE（國際發光照明委員會）：原文為Commission Internationale de L‘Eclairage（法）或International Commission on Ilumination（英）。CIE的總部位于奧地利維也納。本文簡單介紹了CIE標準色度學系統。

CIE 1931

CIE1931標準色度學系統，是1931年在CIE第八次會議上提出和推薦的。它包括1931CIE-RGB和1931CIE-XYZ兩個系統。

CIE 1931 RGB

該系統綜合了不同實驗者的實驗結果，得到了RGB顏色匹配函數（color matching functions），其橫坐標表示光譜波長，縱坐標表示用以匹配光譜各色所需要三基色刺激值，用波長分別為7X10-7米（紅）、

5.461X10-7米（綠）和4.358X10-7米（蘭）的光譜色為三原色，并且分別用（R）、（G）、（B）表示。

CIE 1931 XYZ

RGB使用紅、綠和藍三基色系統匹配某些可見光譜顏色時，需要使用基色的負值，由于任何一種基色系統都可以從一種系統轉換到另一種系統，以避免出現負值，采用了一種新的顏色系統，叫做CIE XYZ系統。

CIE 1931 xyY

 CIE XYZ的三基色刺激值X，Y和Z對定義顏色很有用，其缺點是使用比較復雜，而且不直觀，為克服這個不足而定義了一個叫做CIE xyY的顏色空間。

1.定義CIE xyY顏色空間的根據是，對于一種給定的顏色，如果增加它的明度，每一種基色的光通量也要按比例增加，這樣才能匹配這種顏色。因此，X:Y:Z的比值保持不變。由于色度值僅與波長（色調）和純度有關，與總的輻射能量無關，因此計算顏色的色度時，把（X+Y+Z）進行規格化。

2.x，y，z稱為三基色相對系數，于是配色方程可規格化為x+y+z=1。這就相當于把XYZ顏色錐體投影到X+Y+Z=1的平面上。

3.由于z可以從x+y+z=1導出，因此通常不考慮z，繪制以x和y為坐標的二維圖形，這就相當于把X+Y+Z=1平面投射到（X，Y）平面，這就是CIE xyY色度圖。

4.在CIE xyY系統中，不能僅從x和y導出三種基色刺激值X，Y和Z，還需要使用攜帶亮度信息兒的Y，其值與XYZ中的Y刺激值一致。

CIE 1931色度圖是從XYZ直接導出的一個顏色空間，它使用亮度Y參數和顏色坐標x，y來描述顏色。

1.CIE色度圖的弧形輪廓線代表所有可見光波長的軌跡，即可見光譜曲線。

2.沿線的數字表示該位置的可見光的主波長。

3.中央的C對應于近似太陽光的標準白光，C點接近于但不等于x=y=z=1/3的點。

4.紅色區域位于圖的右下角，綠色區域在圖的頂端，藍色區域在圖的左下角。

5.連接光譜軌跡兩端點的直線稱為紫色線，即連接400nm和700nm的直線，是光譜上所沒有的。設色度圖上有一顏色S，由C通過S畫一直線至光譜軌跡O點（590nm），S顏色的主波長即為590nm，此處光譜的顏色即S的色調（橙色）。某一顏色離開C點至光譜軌跡的距離表明它的色純度，即飽和度。顏色越靠近C越不純，越靠近光譜軌跡越純。S點位于從C到590nm光譜軌跡的45%處，所以它的色純度為45%（色純度%=（CS/CO）X100。從光譜軌跡的任一點通過C畫一直線抵達對側光譜軌跡的一點，這條直線兩端的顏色互為補色（虛線）。從紫紅色段的任一點通過C點畫一直線抵達對側光譜軌跡的一點，這個非光譜色就用該光譜顏色的補色來表示。表示方法是在非光譜色的補色的波長后面加一C字，如536C，這一紫紅色是536mm綠色的補色。

CIE 1976 Luv

1.當兩個顏色點間有足夠的距離時，人們才能夠感覺到它們的顏色差異。通常將人眼感覺不出顏色變化的最大范圍稱為顏色的寬容量，或者稱為恰可察覺差。

2.在xyY色度圖上不同部分的相等距離并不能代表視覺上的相等的色差，為了克服它的缺點而建立了一種新的Luv色度圖，每點之間的距離已經近似于均衡的距離。