CIE标准色度学系统，从CIE 1931到CIE 1976 Luv

2024-10-25

CIE（国际发光照明委员会）：原文为Commission Internationale de L‘Eclairage（法）或International Commission on Ilumination（英）。CIE的总部位于奥地利维也纳。本文简单介绍了CIE标准色度学系统。

CIE 1931

CIE1931标准色度学系统，是1931年在CIE第八次会议上提出和推荐的。它包括1931CIE-RGB和1931CIE-XYZ两个系统。

CIE 1931 RGB

该系统综合了不同实验者的实验结果，得到了RGB颜色匹配函数（color matching functions），其横坐标表示光谱波长，纵坐标表示用以匹配光谱各色所需要三基色刺激值，用波长分别为7X10-7米（红）、

5.461X10-7米（绿）和4.358X10-7米（兰）的光谱色为三原色，并且分别用（R）、（G）、（B）表示。

CIE 1931 XYZ

RGB使用红、绿和蓝三基色系统匹配某些可见光谱颜色时，需要使用基色的负值，由于任何一种基色系统都可以从一种系统转换到另一种系统，以避免出现负值，采用了一种新的颜色系统，叫做CIE XYZ系统。

CIE 1931 xyY

CIE XYZ的三基色刺激值X，Y和Z对定义颜色很有用，其缺点是使用比较复杂，而且不直观，为克服这个不足而定义了一个叫做CIE xyY的颜色空间。

1.定义CIE xyY颜色空间的根据是，对于一种给定的颜色，如果增加它的明度，每一种基色的光通量也要按比例增加，这样才能匹配这种颜色。因此，X:Y:Z的比值保持不变。由于色度值仅与波长（色调）和纯度有关，与总的辐射能量无关，因此计算颜色的色度时，把（X+Y+Z）进行规格化。

2.x，y，z称为三基色相对系数，于是配色方程可规格化为x+y+z=1。这就相当于把XYZ颜色锥体投影到X+Y+Z=1的平面上。

3.由于z可以从x+y+z=1导出，因此通常不考虑z，绘制以x和y为坐标的二维图形，这就相当于把X+Y+Z=1平面投射到（X，Y）平面，这就是CIE xyY色度图。

4.在CIE xyY系统中，不能仅从x和y导出三种基色刺激值X，Y和Z，还需要使用携带亮度信息儿的Y，其值与XYZ中的Y刺激值一致。

CIE 1931色度图是从XYZ直接导出的一个颜色空间，它使用亮度Y参数和颜色坐标x，y来描述颜色。

1.CIE色度图的弧形轮廓线代表所有可见光波长的轨迹，即可见光谱曲线。

2.沿线的数字表示该位置的可见光的主波长。

3.中央的C对应于近似太阳光的标准白光，C点接近于但不等于x=y=z=1/3的点。

4.红色区域位于图的右下角，绿色区域在图的顶端，蓝色区域在图的左下角。

5.连接光谱轨迹两端点的直线称为紫色线，即连接400nm和700nm的直线，是光谱上所没有的。设色度图上有一颜色S，由C通过S画一直线至光谱轨迹O点（590nm），S颜色的主波长即为590nm，此处光谱的颜色即S的色调（橙色）。某一颜色离开C点至光谱轨迹的距离表明它的色纯度，即饱和度。颜色越靠近C越不纯，越靠近光谱轨迹越纯。S点位于从C到590nm光谱轨迹的45%处，所以它的色纯度为45%（色纯度%=（CS/CO）X100。从光谱轨迹的任一点通过C画一直线抵达对侧光谱轨迹的一点，这条直线两端的颜色互为补色（虚线）。从紫红色段的任一点通过C点画一直线抵达对侧光谱轨迹的一点，这个非光谱色就用该光谱颜色的补色来表示。表示方法是在非光谱色的补色的波长后面加一C字，如536C，这一紫红色是536mm绿色的补色。