顏色的定量度量受觀察者的視覺生理條件、外界的照明條件和觀察條件等多種因素的影響，因此，為了統(tǒng)一顏色表示的方法及度量條件，CIE規(guī)定了顏色測量原理、數(shù)據(jù)和計算方法，稱為CIE標準色度系統(tǒng)。本文對CIE標準色度系統(tǒng)的類型及CIE三刺激值和色品坐標計算方法做了介紹，對色度學(xué)知識感興趣的朋友可以了解一下！

CIE標準色度系統(tǒng)的類型：

1.CIE1931RGB系統(tǒng)

所有顏色都可以通過三原色按著特定比例混合制成，不同波長的光譜顏色在2°視角下采用紅（R）、綠（G）、藍（B）三原色進行顏色匹配，并將三原色的單位調(diào)整到相等數(shù)量相加匹配出等能白色，可見光波長范圍是380nm～780nm，若波長間隔為10nm，那么對各個波長的光譜顏色做匹配實驗，就能得到一組顏色方程，如下式所示：

經(jīng)過上述匹配實驗可以得到一組光譜曲線r（λ）、g（λ）、b（λ），表示在380～780nm 范圍內(nèi)各光譜線，如果某個光譜曲線所對應(yīng)的，r（λ）、g（λ）、b（λ）的混色結(jié)果與該光譜色相同，那么這三條曲線就是該光譜三刺激值曲線，如下圖所示。

因此CIE1931RGB色度系統(tǒng)是在萊特（W.D.Wright）和吉爾德（J.Guild）兩人的實驗結(jié)果上的平均值，來確定匹配等能光譜色的RGB三刺激值，后來國際照明委員會于1931年正式推薦了CIE1931RGB系統(tǒng)，即標準色度觀察者光譜三刺激值。

2.CIE1931XYZ系統(tǒng)

在上圖中我們可以看出，在435.1~546.1nm波段中，紅色響應(yīng)值出現(xiàn)了負值情況，因此，如果想要匹配出這一波段的顏色，則還需要通過補色實現(xiàn)。為了解決這一問題，國際照明委員會在同一年又推出了新的顏色體系即CIE1931XYZ系統(tǒng)，通過三個假象的原色X、Y、Z來替代RGB系統(tǒng)中的三個原色R、G、B，進而就不會產(chǎn)生負值現(xiàn)象，解決了這一難題。CIE1931XYZ系統(tǒng)的X和Z代表色品值，Y即代表色品值又代表亮度值，所以y（λ）函數(shù)曲線與視覺曲線效果一致，如下圖所示。

CIE1931標準色度觀察者光譜三刺激值適用于20視角的條件下進行測量與應(yīng)用，對于大于2°視角的觀察面積，我們會采用CIE1964標準10°視角做測量。這兩種標準色度系統(tǒng)是作為國際上顏色測量和表征的統(tǒng)一標準，是顏色計算和測量的基本依據(jù)。

CIE三刺激值和色品坐標計算方法：

為了計算顏色的三刺激值和色品坐標，我們必須要知道光源輻射到物體后，通過人眼產(chǎn)生的光譜能量，這樣被稱為顏色刺激函數(shù)。在顏色科學(xué)發(fā)展過程里，研究者們提出了許多三刺激值的計算方法，但是到目前為止，國際上沒有提出一個統(tǒng)一標準的準確計算方法，這其中包括CIE規(guī)定的標準定義法、三次插值法、最小二乘法、美國的ASTM E308-95加權(quán)表云算法、最優(yōu)加權(quán)表算法等，本文采用的是CIE規(guī)定的標準定義法對三刺激值進行計算。

根據(jù)CIE規(guī)定的三刺激值計算，確定的標準方程表達式如下式，其中E（λ）表示光譜數(shù)據(jù)，R（λ）表示物體反射率，x（λ），y（λ），z（λ）表示配色函數(shù)，由于CIE1931系統(tǒng)適合在1°～4°視角下觀察，大于4°視角的觀察則導(dǎo)致計算結(jié)果不準確，所以國際照明委員會在1964年又推薦了CIE1964標準色度系統(tǒng)，滿足10°視角下的觀察條件。

上式中，k與k10為歸化系數(shù)，其物理意義表示在光源色里Y值要調(diào)整到100；對于物體色將照明體的Y值調(diào)到100，實現(xiàn)理想的完全漫反射R（λ）=1。a，b為波長范圍，通常取值在380-780nm之間，在計算三刺激值時，波長間隔有10nm、5nm、1nm等，大多數(shù)可以采用5nm間隔，如果計算精度不高可采用10nm間隔，但是需要高精度的計算則需要用1nm間隔。在實際計算中，由于光源和物體反射率會隨著環(huán)境發(fā)生變化，很難用精確的表達式進行表述，因此，便于實際計算，通常將積分轉(zhuǎn)化為求和的方式進行運算，其表達式形式如下式所示。

在獲得顏色的三刺激值之后，就可以計算出它的色品坐標，同樣在CIE1931和CIE1964色度系統(tǒng)中有相應(yīng)的計算公式如下式所示。

將光譜色的坐標點相連接，會形成馬蹄狀的圖形，這樣的曲線圖被稱為CIEx-y色品圖的光譜軌跡，如下圖2所示。