色差儀是依據相關標準及規定研發的一種光電儀器，其內部配置了多個CIE規定的用于顏色測量和計算的色彩模型和表色系統，前者主要有CIELab顏色空間，后者主要有CIEXYZ標準色度學系統。本文對色差儀顏色空間及色度系統的類型做了介紹，對顏色測量知識感興趣的朋友不妨了解一下！

色差儀常用顏色空間介紹：

為了能夠準確的利用色差表示各種顏色，國際照明委員制定了國際通用的顏色空間。目前色差儀常用的顏色空間主要有以下幾個：

1.CIE1964均勻顏色空間

國際照明委員會基于威澤斯基提出的利用CIE1960UCS圖的均勻顏色空間，于1964年推薦了CIE1964W*U*V*顏色空間。該系統采用三個參數即明度指數W*、色品指數U*和V*來表示顏色，并由此組合的三維坐標形成了顏色的立體空間，它們的計算公式為：

式中u、v是顏色樣品的CIE1960色品坐標，而un、vn是照明光源的色品坐標。可見，明度指數W*與刺激值G有關，并且明度指數標尺在知覺上是均勻的，即每一個單位量的差別代表相等的知覺差異，因而它更準確地表達了顏色明度的變化：色品指數U*和V*的計算式是基于CIEUCS圖的u、v色品坐標，同時義考慮了明度指數W*對色品坐標的影響，故當明度指數W*增大或減小時色品指數也隨之增大或減小。

2.CIE1976L*u*v*顏色空間

國際照明委員會改進了原有的CIE1964W*U*V*顏色空間，提出采用如下的L*u*v*作為三維直角坐標的顏色空間，稱為CIELUV顏色空間，它主要用于如電視工業等加混色的表示和評價。在該空間中，L*為明度u*、v*表示顏色的色品坐標，其計算公式為：

3.CIE1976L*a*b*顏色空間

CIE在1976年還推薦了主要用于如表面色料表示和評價的CIE1976L*a*b*顏色空間。作為該空間三維直角坐標的明度L*和色品坐標a*、b*的計算公式為：

式中，X、Y、Z為顏色樣品的三刺激值，Xn、Yn、Zn為CIE標準照明體照射在完全漫反射體上，然后反射到觀察者眼中的三刺激值，其中Yn=100。

色差儀色度系統的類型：

1931年CIE推薦了根據加混色的定律在實驗基礎上獲得的一組“CIE1931標準色度觀察者光譜三刺激值”數據，它適用于1°～4°視場的顏色測量。但在顏色的精密測量中發現，當視場大于4°時，應用這些數據還不夠精確，1964年CIE采用了由Stiles、Burch和Speranskaya通過實驗得到的一組10°視場的數據，稱為“CIE1964補充標準色度觀察者光譜三刺激值”，它適用于大于4°視場的顏色測量。這兩組數據是進行顏色測量和計算的最基本參數。

1.CIE1931標準色度系統

為了解決由CIE1931RGB色度系統計算顏色的三刺激值時會出現負值的問題，國際照明委員會（CIE）推薦了一組新的曲線，即CIE1931XYZ色度系統。這個系統可以由CIE1931RGB系統通過某種線性關系轉換而來，可以計算出CIE1931 XYZ色度系統中的光譜三刺激值x（λ）、y（λ）和z（λ），稱這三條曲線為“CIE1931 XYZ標準色度觀察者光譜三刺激值”，如下圖所示。

它適用于2°視場的中央視覺觀察條件。同時，將新的色品坐標x、y、z定義為：

這樣，就形成了CIE1931XYZ系統色品圖，如下圖所示。

2.CIE1964補充標準色度系統

經過實踐表明，CIE1931XYZ標準色度系統適用于 1°～4°的觀察視場范圍。研究發現，當視場增大到4。以上時，x（λ）、y（λ）、z（λ）在波長為380~460nm光譜區間內的數值偏低。日常觀察物體時的視野經常超過2°范圍，所以為了適應大視場顏色測量的需要，CIE于1964年基于Stiles，Burch和Speranskaya在10°視場條件下獲得的兩項實驗數據，推薦了一組“CIE1964補充標準色度觀察者光譜三刺激值”，這一系統稱為CIE1964補充標準色度系統或10°視場X₁₀Y₁₀Z₁₀色度系統。其色品圖如下圖所示。

色差儀RGB色度系統怎么轉換XYZ色度系統？

由于三原色選擇不同，以及規定三刺激值單位的方法不同會出現許多不同的色度系統。由RGB系統到XYZ系統就遇到了系統的轉換問題。令（X）、（Y）、（Z）代表新系統的三原色，（R）、（G）、（B）代表舊系統的三原色。根據格拉斯曼定律可知，每單位新的原色可以由舊的三原色混合得到。從而可以得到舊系統的三刺激值與新系統的三刺激值之間的關系，用矩陣表示為：

或用逆矩陣表示為：

欲求得新舊色度坐標之間的轉化關系則可根據：

由上面兩個公式可得：

其逆變換即為r，g，b的表達式。

由上面的式子可知，要求得它們的關系，就必須確定b11，b12，.....，b33九個系數。通常情況是知道新系統三原色以及參照白光在舊系統內的色度坐標，rx，gx，bx；ry，gy，by；rz，gz，bz；r0，g0，b0。而新系統三原色和參照白光在新系統內的色度坐標為：

將四點的八個相應坐標代入 x、y、z 和 r，g，b 的表達式，又由于r+g+b=1，x+y+z=1，可得八個獨立的方程。九個系數中八個是獨立的，計算時可以指定九個系數中任意一個系數為某一常量，其余八個系數隨此常量大小同時擴大或縮小相同倍數，不影響顏色的色調。計算出了b1，b2，……，b33九個系數，就可以完成從RGB系統到XYZ系統三刺激值的轉換與色度坐標的轉換。