顏色是一門很復(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。顏色是人的大腦對物體的一種主觀感覺，用數(shù)學(xué)方法來描述這種感覺是一件很困難的事。現(xiàn)在已經(jīng)有很多有關(guān)顏色的理論、測量技術(shù)和顏色標(biāo)準(zhǔn)，但是到目前為止，似乎還沒有一種人類感知顏色的理論被普遍接受。顏色是表觀檢測中重要的光學(xué)指標(biāo)，我們分享一下CIE顏色系統(tǒng)相關(guān)理論知識。

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模型時都有不太相同的定義，盡管各自都工作很圓滿，而且很直觀，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)備無關(guān)的顏色模型，1931年9月照明委員會在英國的劍橋市召開了具有歷史意義的大會。CIE的顏色科學(xué)家們試圖在RGB模型基礎(chǔ)上，用數(shù)學(xué)的方法從真實的基色推導(dǎo)出理論的三基色，創(chuàng)建一個新的顏色系統(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，會議所取得的主要成果包含：

a、 定義了標(biāo)準(zhǔn)觀察者（Standard Observer）標(biāo)準(zhǔn)：普通人眼對顏色的響應(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，顏色匹配實驗使用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算；

d、定義了CIE xyY顏色空間，一個由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；

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，照明委員會的專家們對該系統(tǒng)做了許多改進(jìn)，包括1964年根據(jù)10°視野的實驗數(shù)據(jù)，添加了補充標(biāo)準(zhǔn)觀察者（Supplementary Standard Observer）的定義。

1976年照明委員會又召開了一次具有歷史意義的會議，試圖解決1931的CIE系統(tǒng)中所存在兩個問題：

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察者感知的變化不一致，這個問題叫做感知均勻性(perceptual uniformity）問題，也就是顏色之間數(shù)字上的差別與視覺感知不一致。

為了解決顏色空間的感知一致性問題，專家們對CIE-1931-XYZ系統(tǒng)進(jìn)行了非線性變換，制定了CIE- 1976-L*a*b*顏色空間的規(guī)范。事實上，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。這兩個顏色空間與顏色的感知更均勻，并且給了人們評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是照明委員會在1931年開發(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)人沒有直接使用，可能只有顏色科學(xué)家或者某些計算機(jī)程序中使用，但了解CIE顏色系統(tǒng)對開發(fā)新的顏色系統(tǒng)、編寫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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