第二章　 CIE 标准色度系统第一节　颜色匹配第二节　 CIE 标准色度系统第三节　 CIE1964 补充标准系统第四节　光源的颜色特性第五节　 CIE 色度计算方法第六节　主波长与色纯度第七节　均匀颜色空间第八节　同色异谱　　

颜色的表示 定性描述：如颜色的习惯表示法。

直观，但表示的颜色有限， 人为因素影响大，不准确，缺乏科学性。

定量描述：采用数量化表示颜色。 准确，科学。

数量化表示颜色颜色的方法： 一类是显色系统表示法； 一类是混色系统表示法。

§ 2.1 颜色匹配 本节主要内容包括：

颜色匹配实验 三刺激值和色品图

重点内容是掌握颜色匹配的概念，理解色度坐标与色度图。

§ 2.1 颜色匹配 将两种颜色调节到视觉感受上相同

的方法叫做颜色匹配。 颜色匹配有色光的匹配也有色料的

匹配。 如果是色光的匹配，将会用到色光加

色混合的原理；如果是色料的匹配，则会用到色料的减色混合原理。

一、颜色匹配实验 要达到颜色的匹配可以通过颜色匹配的实验来完成。 由于原色混合后可以得到几乎所有的颜色，所以颜色匹配实

验所用的混合色往往选取原色。 最普通的方法是用颜色转盘进行颜色混合来实现颜色的匹配。

一、颜色匹配实验

转盘实验

色光匹配

1. 转盘实验

2. 色光的匹配实验 比较精确的颜色匹配实验是用色光来实现的。 实验证明，用红、绿、蓝三原色光混合其它颜色的光最方便，所以这三种原色是最理想的三

原色。

2. 色光匹配

3. 颜色匹配实验的特点 颜色匹配实验只是外在形式上的相同，而不是

本质上的相同 同色异谱

4. 颜色匹配方程

颜色转盘和颜色光的匹配实验结果可以用数学的形式表示出来，称为颜色匹配方程，简称配色方程。

C ≡ R （ R ）+G（ G ）+B（ B ）

其中 C 表示待配色光；（ R ）、（ G ）、（ B ）代表产生混合色的红、绿、蓝三原色的单位量；R、 G、 B 分别为匹配待配色所需要的红、绿、蓝三原色的数量，称为三刺激值；“ ≡” 表示视觉上相等，即颜色匹配。

配色方程

将红原色移到待配色一侧，实现颜色匹配：

则颜色方程为 :

因此，待配色 :

出现了负值

C+B（ B ）=R（ R ）+G（ G ）

C=R（ R ）+G（ G ） - B （ B ）

二、光谱三刺激值（一）三刺激值

颜色匹配实验中，当与待测色达到色匹配时所需要的三原色的数量，称为三刺激值。

对一种波长的单色光可以得到一组三刺激值 R ， G, B ；

对不同波长的单色光做一系列的颜色匹配实验，可以得到对应于各种波长的单色光的三刺激值。这是 CIE 色度系统的基本出发点。

（二）光谱三刺激值

如果将各单色光的辐射能量值都保持相同（等能光谱）来做颜色匹配实验，这时所得到的三刺激值称为光谱三刺激值。

也可以理解为匹配等能光谱色的三原色的数量，用 表示。

任何颜色的光都可以看作是由不同的单色光组成的，所以光谱三刺激值能够作为颜色计算的基础。

（三）色度坐标与色度图 只关心颜色的彩色特性，不关心明度； 在实际色度学中并不是直接用三刺激值来表示颜色，而

是用三原色各自在总量中的比例来表示颜色。 把三原色各自在 R+G+ B 总量中的相对比例叫做色度

坐标，用 r ， g, b 表示。

某一特定颜色 C 的色度坐标（色品坐标）可以表示为：

由于 r+g+b=1 ，则 b=1-r-g 的，因此，表示一个颜色时，只用 r 和 g 就可以。

三原色

国际照明委员会（ CIE ）规定红、绿、蓝三原色的波长分别为700nm、 546.1nm、 435.8nm ；

在颜色匹配实验中，常用某一特定的白光作为标准，三原色的比例为 1 ∶ 1 ∶ 1 的等量关系： R=G= B=1 。

将标准白光的三刺激值代入公式中，则其色度坐标为：。

色品图 以色品坐标 r,g 表示的平面图称为色品图（色度图）。 色度图是一个等腰直角三角形的平面坐标图，这一色

度图又叫麦克斯维颜色三角形。 三个角分别代表（ R ），（ G ） , （ B ）三原色，

色度坐标 r 和 g 直接在图中得以体现，而色度坐标 b=1- r-g 的。

如白色光的色度坐标就如图中所示， r=0.33 ， g=0.33 。

麦克斯维颜色三角形

图 2-2 　麦克斯维颜色三角形

§ 2.2 CIE 标准色度系统 本节概要介绍 CIE 色度学系统。 主要内容有 CIE1931-RGB 系

统、 CIE1931XYZ 标准色度系统（重点）。

一、 CIE 1931 RGB 色度学系统 用三刺激值来定量描述颜色是一种

经得起实践检验的可行方法。 把进行颜色匹配实验的人叫做“标准色

度观察者”。

进行实验后，将他们的实验数据加以平均，从而确定出一组匹配等能光谱色所需要的三原色的数据

把这组数据叫做“标准色度观察者光谱三刺激值” （表 2 － 1 ，图 2 － 3 ）。

用这一数值来代表人眼的平均颜色视觉特性，使颜色得以量化表达。这一系统叫做 CIE1931－ RGB 系统。

1931 CIE RGB 系统是建立在莱特（ W.D.Wright ）吉尔德 (J.Guild) 两项颜色匹配实验的基础之上的，并根据分们分别实验的结果，取其平均数规定为标准色度观察者光谱三刺激值。

CIE 总结了上述两项实验结果，将他们所使用的三原色转换成了 700 nm( R )， 546.1 nm(G), 435.8nm(B) 的三原色光

这三种可见光都是可以精确地产生出来的，这也就是把它们定为三原色光的原因 , 并以相等数量的三原色刺激值匹配出等能白光来确定三刺激值的单位。 2° 视角下测定的三刺激值用　　　　表示。

图 2-3 　 1931 CIE-RGB 的系统标准色度观察者光谱三刺激值曲线

1931 CIE-RGB 的系统标准色度观察者光谱三刺激值曲线

光谱三刺激值与光谱色色度坐标的关系

图 2 － 4 是根据 1931 CIE-RGB 的系统标准色度观察者光谱三刺激值所绘制出的色度图

在此色度图中，偏马蹄形曲线是所有光谱色色度点连接起来的轨迹，称为光谱轨迹。

图 2-4 　 CIE 1931 RGB 色品图

二、 CIE 1931 标准色度系统

CIE 1931 RGB 系统中的三刺激值是从实验得出来的，可以用于色度学的计算，但是由于用来标定光谱色的原色本身就出现了负值，所以计算起来很不方便，又不太容易理解，于是， 1931 年， CIE 又推荐了一个新的国际通用的色度系统， CIE 1931 标准色度系统（ CIE 1931 XYZ ） 系统。

1931X,Y,X 系统是在 1931 RGB 的系统基础之上建立起来的。它用三个假想的原色 X ， Y , Z 在 CIE建立了一个新的色度系统。这一新系统避免了 1931 CIERGB 色度系统中出现负值的现象，色度系统更加方便直观。

由此得表 2 － 2 CIE1931 色度观察者光谱三刺激值，三刺激值曲线（图 2 － 5 、图 2 －6 ）及色品图。

确定选用三个假想的原色 X ， Y, Z ，在色度图上的位置如图所示，由图示可以看出，在这个新系统中，光谱轨迹上以及轨迹以内的色度坐标都是正值。

规定用 Y 代表亮度，同时，又代表色度，而 X 和 Z 的亮度为零，在色度学计算中，由于 Y 本身又代表了亮度，就使亮度的计算比较方便。

图 2-5 CIE 1931 标准色度观察者光谱三刺激值曲线

CIE 1931 标准色度观察者光谱三刺激值曲线

等能光谱色品坐标

1

xx

x y z

yy

x y z

z x y

CIE 1931 RGB 向 CIE 1931 XYZ 的转换

图 2-6 CIE 1931 色度图

CIE 1931 色度图

CIE 1931 XYZ 色度图

CIE 1931 色度图与 Yxy 表色方法 色度坐标只规定了色度，没有规定亮度，

不能准确定义一个颜色。 准确地定义一个颜色，必须有一个亮度特征，也就是 Y 值的大小。

把用 Y 和色度坐标 xy 表示颜色的方法叫做 Yxy 表色方法。

如果用一个立体来表示， Yxy 表色方法就如图所示。

2 － 7 Yxy 表色方法

§ 2.3 CIE1964 补充标准色度学系统

1931 CIEXYZ 系统适用于 1 °~4 ° 视角，为了适应大视场颜色测量的需要， CIE 于 1964 年又另外规定了一组 “ CIE 1964 补充标准色度观察者光谱三刺激 ” 和相应的色度表这一系统称为 “ CIE 1964 补充标准色度系统 ” 。是经过多名观察者在 10 ° 视场上进行观察测试。

类似于 CIE1931 标准色度系统为了消除这一部分负值，用 CIE RGB 系统向 CIE XYZ 系统进行坐标转换的方法，将光谱三刺激值转换成新的 CIE 1964 XYZ 系统 10 ° 视场补充标准色度观察者光谱三刺激值。

CIE 1964 补充标准色度观察者光谱三刺激值曲线，如图 2-8 所示。这一系统的 (x10,y10) 色度图如图 2-9 所示。

图 2-8 CIE1964 补充标准色度观察者光谱三刺激值曲线

图 2-9 CIE1964 补充色度学系统色度图

CIE 1964 补充标准色度学系统色度图光谱轨迹的色度坐标与 CIE 1964 补充标准 , 观察者光谱三刺激的关系公式为：

图 2-10 CIE 1931 与 CIE 1964 光谱三刺激值曲线的比较

CIE 1931 与 CIE 1964 色度图的比较

§ 2.4 　光源的颜色特性 主要内容 一、色温与相关色温 二、光源的显色性

难点：黑体、色温概念、标准照明体重点：色温与相关色温、光源的显色性、标准光源

一、色温与相关色温 色温是用来描述光源颜色的概念 , 重点掌

握绝对黑体和色温概念。 一定的光谱能量分布表现为一定的光色，

对光源的光色变化，借助于黑体，用色温来描述。

为了能够对光源的光色做出一个定量的描述，把光源的光与黑体的光相比较来表达光源的光色。

1.绝对黑体 黑体是对入射光能全部吸收的物体，在

辐射作用下既不反射也不透射，而是能把落在它上面的辐射全部吸收的物体，又称作完全辐射体。

根据能量守恒定律：物体吸收的能量越多，加热时它辐射的本领愈大。

因此黑体也是物体中发射本领最强的物体，

色温 色温：当某一种光源的色度与某一温度下的绝对黑体的色度相同时绝对黑体的温度。

色温是以温度的数值来表示光源颜色的特征。

人工黑体天然的、理想的绝对黑体是不存在的。

黑体的光谱辐射情况完全依赖于本身的温度，黑体在不同温度下相对光谱功率分布曲线如图所示

CIE1931 色度坐标（色品坐标）

绝对黑体不同温度的色度轨迹

CIE1931 色度图

2. 光源的色温

如果某一光源与黑体在某一温度时的相对光谱功率分布相吻和，那么这一光源的光色就可以用此时黑体的温度来表示，称为光源的颜色温度，简称色温。

3. 相关色温 用与之最接近的黑体色度的色温来确定

光源的色温。通过这种方法确定的色温叫做相关色温。

4. 色温的应用 根据光色的舒适感选择色温 根据人的生理和心理需求合理运用色温 根据不同的被照场所使用色温 印刷行业对光源色温的要求

光源的色温，对印刷复制过程中选择光源有着重要的意义 要想得到准确的复制效果，在分色过程

中用的光源色温应与分色胶片的感色性相匹配，色温过高或过低都会影响分色效果。

二、标准光源

要求掌握各种标准照明体和标准光源，区分标准照明体和标准光源的概念。

主要内容包括： 标准照明体 标准光源 标准照明体和标准光源

标准照明体和标准光源 国际照明委员会（ CIE ）针对颜色的测

量和计算，规定了几种标准照明体和标准光源。

标准照明体 A ， B ， C ， D 和标准光源 A ， B, C 。

1 ．标准照明体 人为定义的光谱能量分布，用于颜色测

量计算的需要，并不都真实存在。

2 ．标准光源 对于实际上可以制造出来的标准照明体，

称为标准光源。 标准光源是真实存在的光源，它的光谱

能量分布可用实验手段测出，且符合标准照明体的光谱能量分布曲线。

3.CIE规定的标准照明体 A 、 B、 C、D 。其中 A 、B、 C都有相应的标准光源。

各种光源的色度特性

CIE 标准照明体 D 标准照明体 D ： 代表各种时相的日光的

相对光谱分布，又称典型日光或重组日光。

CIE 标准照明体 D65

为一系列 CIE 定义的标准照明体，表示平均自然日光，颜色测量中最常用的是D65 标准照明体。相关色温大约 6504K 。

D65 标准照明体是目前颜色测量计算使用最广泛的标准照明体之一。

D50、 D55、 D75 的相关色温为 5004K、5503K、 7500K 的相对能量分布。

目前 A 和D65 是推荐并最普遍应用的标准照明体。

模拟 D65 的人工光源主要有三种

第一种是带滤光器的高压氙灯，它是目前最好的能模拟 D65 的人工光源，可作为模拟标准日光光源应用，用于测配色系统。

第二种是带滤光器的白炽灯，但是它在紫外区的模拟不十分理想。

第三种是荧光灯，它的相对光谱功率分布与 D65 还是存在着较大的差别。

还有一种是带滤光的白炽灯和荧光灯的混合光源，是用来模拟 D75 的人工光源，它与 D75 的相对功率分布较为接近。用于精细辨色的高色温人工光源，例如许多国家的原棉评级都规定用 D75模拟日光。

CIE 推荐用 D50 （ 5004 K ） ,D55 （ 5503 K ） ,D65 （ 6504 K ）和 D75 （ 7504 K ）的相对光谱功率分布作为代表日光的标准照明体。

CIE 还建议尽可能地用 D65 来代表日光，如果实在不能用 D65 ，则尽量用 D50 ， D55,D75 ，以使色度学尽可能地标准化。

在印刷应用中，常用 D65 、 D50 作为标准照明条件。

就人眼色觉而言，标准照明体都是白光。

常见光源 D65 国际标准人工日光 TL84（ F11 ） 欧洲、日本商店光源（三基色荧光灯光源） TL83 暖白商用光源（三基色荧光灯光源） CWF 冷萤光、美国商店光源 U30（ UL3000 ）美式商用光源 UV 紫外灯光源 F 夕阳光、比色参考光源 A 美式橱窗射灯

常用光源： D65 TL84 TL83 CWF U30 UV FA 等

特殊光源： D35 D50 D75 965 HORIZON 等。

三、光源显色性

1. 光源的颜色 光源的颜色有着两方面的含义： 一是人眼直接看到的光源颜色，称为光源的色

表，比如白炽灯的颜色就是黄红色的； 二是指光源照射到物体上物体所产生的客观颜

色效果，这称为光源的显色性。

2. 光源的显色性 光源显色性的好坏是与标准光源的显色性相比

较的，如果各种颜色的物体受光源照射的效果和与标准光源照射时的效果相同，则认为这种光源的显色性好，反之，显色性差。

人们在数亿万年的进化过程中，接触最多的光源就是日光与火光，人们对日光与火光的颜色是非常适应的，以至于在评价其它光源的光色时，往往以这两种光源作为标准。

3. 光源的显色性－显色指数

定量评价指标：一般显色性指数≤ 100 ，显色性指数的高低，就表示物体在待测光源下 " 变色 "和 " 失真 " 的程度。

我国国家标准 " 光源显色性评价方法GB/T 5702-2003" 中规定用普朗克辐射体（色温低于 5000K ）和组合日光（色温高于5000K ）做参照光源。

光源的显色性以一般显色指数 Ra 值区分： 　 Ra 值为 100～ 75 显色优良　 　 75～ 50 显色一般　 　 50 以下 显色性差

3. 光源的显色性－显色指数

色温是衡量光源本身光色的指标，显色性是衡量光源视觉质量的指标。假若光源色处于人们所习惯的色温范围内，则显色性应是光源质量的更为重要的指标。这是因为显色性直接影响着人们所观察到的物体的颜色。

3. 光源的显色性

显色性高 显色性低

4. 光源显色性的应用 色彩应用行业对显色性的要求

印染、印刷行业所用的光源显色指数一般不应低于 90

彩色摄影、彩色影视等与颜色有关的工业部门也要求用显色指数大于 85 的高显色性的光源。

四、印刷行业照明条件

（一）照明光源 观察反射样品：使用 D65 光源； 观察透射样品：使用 D50 光源。 显色指数：大于 90 。

（二）照明条件

1.反射样品 照度为 500~1500lx范围，视被观察样

品的明暗来决定。 符合要求的照明灯具可以使用 2~4根高

显色性荧光灯，灯管上加装反射灯罩和漫射隔板或毛玻璃。当灯具悬挂在上方1~1.2m高时，两根灯管可以形成500lx 的照度，四根灯管可以形成1500lx 的照度。

2.透射样品的照明条件 应通过散射装置使观察表面形成均匀的

明亮表面，中心与边缘的均匀度应大于80% ，亮度为

用具有 2~3根高显色性荧光灯管的灯箱实现。

2 21000 / 250 /cd m cd m

（三）观察样品

1. 观察反射样品

（ 1 ）光源垂直观察者的上方，观察者位于观察面的侧面，以 45° 角的方向观察。

（ 2 ）光源 45°照明，观察以垂直观察面方向观察。

2. 观察透射样品 由来自背后的均匀漫射光照明，垂直样

品表面观察。

透射原稿的观察

（四）观察样品的环境和背景色

四周的颜色应该是浅灰色或白色； 背景颜色应是灰色或浅灰色。

§ 2.5 　 *CIE 色度计算方法

本节讲述一些色度计算方法包括： 颜色三刺激值及色度坐标的计算 颜色相加的计算

要求掌握每种计算的原理和方法，难点内容是颜色三刺激值及色度坐标的计算。

一、颜色三刺激值及色度坐标的计算

主要讲述对光源色、物体色三刺激值和色度坐标的计算内容包括： 光源色三刺激值的计算 物体色三刺激值的计算 物体色色度坐标的计算 计算方法

1. 三刺激值的计算

( )

( ) ( )

( ) ( )

( ) ( )

X k x d

Y k y d

Z k z d

：颜色刺激函数，光能量随波长的分布。

k：调整因子。

1010 10

10 10 10

1010 10

( ) ( )

( ) ( )

( ) ( )

X k x d

Y k y d

Z k z d

三刺激值近似计算

( ) ( )

( ) ( )

( ) ( )

X k x

Y k y

Z k z

1010 10

10 10 10

1010 10

( ) ( )

( ) ( )

( ) ( )

X k x

Y k y

Z k z

光源三刺激值

( ) ( )

( )

S

S

为相对光谱功率分布函数

有色物体三刺激值

( ) ( ) ( )

( )

( ) ( ) ( )

S

S

为透明物体光谱透射比；

( )反射物体光谱反射比。

用图表示

物体色三刺激值的计算

色品坐标计算X

xX Y Z

Yy

X Y ZZ

zX Y Z

1010

10 10 10

1010

10 10 10

1010

10 10 10

Xx

X Y Z

Yy

X Y Z

Zz

X Y Z

二、颜色相加的计算 方法： 计算法和作图法

1. 计算方法

当两种或两种以上的颜色光相加混合，混合三刺激值等于各色光三刺激值之和。

n

n

n

ZZZZ

YYYY

XXXX

21

21

21

色品坐标

Xx

X Y ZY

yX Y Z

2. 图解法

在 CIE1931 色度图上，可以应用重力中心定律的原理，通过作图法得出混合色光的色度点在色度图上，两种色光相加产生的第三种色光总是位于连接两种色光的直线上，而这一新颜色在直线上的位置取决于两种颜色的混合比例。按重力中心定律，混合色光的色度点总是偏向比例大的颜色一侧。如图 所示，在图中 M 为颜色 1 ， N 为颜色 2 ， A 为（ M+ N ）的混合色。 C1 和 C2 分别为颜色 1 和颜色 2 的色度量 ( 三刺激值之和 ) 。根据重力中心定律：。

颜色相加作图法

上式说明 NA 的距离与 C2 成反比，即在混合色中， C2 所占的比例愈大， C1 的比重自然减小，那么 NA 的距离越短 , 则一点越靠近 N ，在 MN 线上各点的颜色是 M 和 N 以不同比例混合 , 并且按重心定律得出的混合色。现在 A 为 M 和 N 的混合色，所以必定在连接 M( x1,y1) 和 N(x2,y2) 的直线上，为了求得一点，过 M 点作一直线与 MN 垂直，其数量与 C2 成比例，等于 KC2 ；又过 N 点作一直线与 MN 垂直，其数量与 C1 成比例，等于 KC1 。其中 K 是任意选定的一个值。连接这两条垂线的末端 , 该直线在 MN 上的交点便是一，即所求混合色的色度点。

§ 2.6 　主波长与色纯度

本节主要内容有： 主波长 色纯度 色度图用主波长和色纯度来大致描述颜

色的色调和饱和度。 本节主要掌握主波长和色纯度的概念。

一、主波长 从色品图中白点向样品色点做直线并延

长交光谱轨迹上一点，这一点光谱色　的波长就是该颜色样品的主波长。

主波长光谱色与白光以一定比例混合可以匹配出样品色。

颜色的主波长大致相当于日常生活中观察到的颜色的色调。

二、色纯度 色纯度表示样品色与其主波长光谱色的接近程度，以符号　　表示。eP

, ,

X Y Z

P

P 1

P 0 0

e

X Y ZP

X Y ZX Y Z

WS

WL

e

e

e

－主波长光谱色的三刺激值

， ， －样品色的三刺激值

当 ＝ 时，样品色就是光谱色，饱和度最高；

当 ＝ 时，样品色就是白色，非彩色，饱和度为 。

色纯度可以大致表示颜色的饱和度。

颜色主波长和补色波长的确定

§2.7 　均匀颜色空间

彩色复制是通过各种手段将一种介质上的颜色在另外的介质上表现出来，其基本要求就是要忠实地重现原稿的颜色。

复制中存在的颜色差别，简称色差

颜色的色差如何表示？ 如何测出颜色之间的色差大小？ 色差的大小与人眼的视觉关系，在色度

图上色差的与空间距离的关系？

主要内容包括：

CIE XYZ 色度空间的不均匀性及颜色宽容度

CIE 1976 L*u* v* 和 L*a*b* 均匀颜色空间及色差公式

色差的单位

§2.7 　均匀颜色空间

CIE 1931 XYZ 表色系统在给人们进行定量化研究色彩的同时，却不能够满足人们对颜色的差别量的表示，因为，在研究中发现，用 CIE 1931 XYZ 系统来表示颜色的差别时和人眼的视觉结果差别比较大，也就是说，由于 CIE 1931 XYZ 系统的本身的缺陷，不能够用来计算色差。因此，研究人员在此基础上进行了大量的研究。

一、颜色宽容量与 Y x y 的不均匀性

人眼对光谱颜色的差别感受性 人眼对光谱颜色的差别感受性

颜色的宽容度

色度图上人眼感觉不出颜色变化的范围叫做颜色的宽容度。

CIE 色度图上用不同长度的线段表示人的视觉对不同波长的颜色辨别的宽容度。

一、 颜色宽容量与 Y x y 的不均匀性人眼对颜色的恰可分辨范围

人眼对颜色的恰可分辨范围

麦克亚当的颜色椭圆形宽容度范围

二、 均匀颜色空间及色差计算1. CIEL*a*b* 均匀颜色空间

从 CIE1931RGB 系统到 CIE1931XYZ系统，再到 CIE1960UCS 系统，再到CIEL*a*b* 系统，一直都在向“均匀化”方向发展。

(1) 色空间

1.CIELAB 均匀颜色空间

1/3

1/3 1/3n

1/3 1/3

1976 L

,

CIEXYZ CIEL

116( / ) 16 ( / 0.01)

500[( / ) ( / ) ] (X/X 0.01)

=200[( / ) ( / ) ] ( /

n n

n n

n n

CIE L a b

b

a b

Y Y Y Y

a X X Y Y

b Y Y Z Z Z Z

均匀颜色空间用明度指数 ,

色品指数a 三维坐标系统来表示，由

色度系统转换为 均匀颜色空间。

L

0.01)

, ,

X , , CIE

n

n n n

X Y Z

Y Z

颜色样品的三刺激值

标准照明体照射到完全反射体表面的三刺激值

1.CIELAB 均匀颜色空间

由 X 、 Y 、 Z 变换为Ｌ *、 a*、 b*时包含有立方根的函数变换，经过这种非线形变换后，原来的马蹄形光谱轨迹不复保持。转换后的空间用笛卡儿直角坐标体系来表示，形成了对立色坐标表述的心理颜色空间，如图所示。在这一坐标系统中， +a 表示红色， -a 表示绿色， +b 表示黄色， -b 表示蓝色，颜色的明度由 L 的百分数来表示。

1.CIELAB 均匀颜色空间

红绿

黄

蓝

黄绿橙

紫蓝绿

黑

白

+a*-a*

-b*

+b*L*=10

L*=0

灰

CIE 1976 L*a*b* 颜色空间

图 5-28 CIE 1976 L*a*b* 颜色空间彩色图

图 5-28 CIE 1976 L**b* 颜色空间彩色图

1.CIELAB 均匀颜色空间

优点：当颜色的色差大于视觉的识别阈限（恰可观察）而又小于孟塞尔系统相邻两级的色差时，能较好地反映物体色的心理感受 !

1.CIELAB 均匀颜色空间 特征值

心理明度 心理彩度（饱和度） 心理色调角

2*2**

*

*1*

3/1*

)()(

180

16)/(116

baC

a

btgH

YYL

2. 色差

2. 色差 色差是指用数值的方法表示两种颜色给人色彩感觉上的差别。

若两个颜色样品的色差：　两个颜色在色空间中的距离。

* * * 2 * * 2 * * 21 2 1 2 1 2

2 2 2

( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( )

abE L L a a b b

a b

* * * = L

色差的单位

1 个 NBS约相当于视角色差识别阈限的 5 倍 ， 1 个 NBS 色差相当于 0.0015~0.0025 x 或 y 的色度坐标变化。

如果与孟塞尔系统中相邻两级的色差值比较，则1NBS 单位约等于 0.1孟塞尔明度值， 0.15孟塞尔彩度值， 2.5 孟塞尔色相值（彩度为 1 ）；孟塞尔系统相邻两个色彩的差别约为 10NBS 单位。

NBS 的色差单位与人的色彩感觉差别用下表来描述，说明 NBS 单位在工业应用上是有价值的。

*E 1 NBSab 时称为一个 （美国国家标准局）

CIEL a b 我国国家标准局在彩色印刷品的质量要求上采用 色差。　　　　　 *

*

5.00 ~ 6.00

4.00~5.00

ab

ab

E

E

一般产品

精细产品

色差程度的鉴定表

2.CIE 1976 L*u* v* 空间及其色差公式

CIE 1976 （ L*u*v* ）空间的明度 L*及色度 u*,v* 由下式规定：

2.CIE1976L*u*v* 表色系统

CIE 1976 L*u*v* 均匀颜色空间实际上是由 CIE 1931和 CIE 1964 均匀颜色空间发展而来的。主要是用数学方法对 Y 值作非线性转换，使其与代表视觉等间距的孟塞尔系统靠拢。

其中，

式中， X ， Y ， Z 为颜色样品的三刺激值， u ′ ， v ′ 为颜色样品的色度坐标， X0 ， Y0 ， Z0 为 CIE 标准照明体照射在完全反射体上，再经完全反射体照射到观察者眼中的白物体色刺激的三刺激值 Y0=100 ， u0 ′, v0 ′ 为光源的色度坐标。

CIE1976L*u*v* 表色系统

§2.8 同色异谱现象

掌握同色同谱基本概念和同色同谱指数分两部分讲述： 同色异谱基本概念 同色异谱指数

一、同色异谱

颜色外貌相同的两种颜色，它们的光谱分布可以相同，也可以不相同。

这种光谱组成不同，但可以相互匹配的现象叫做同色异谱现象，这样的两种颜色称为同色异谱色。

同色同谱和同色异谱

同色同谱色：两个光源色或物体色具有完全相同的光谱分布曲线。

同色异谱色：对于特定标准观察者和特定照明体，具有不同光谱分布而有相同三刺激值的颜色。

在印刷、印染、绘画、彩色摄影、彩色电视等行业中，经常会遇到匹配色的问题，要求配出的颜色与已有的色样颜色相同。

这种颜色的相同要达到光谱属性相同是很困难的，绝大多数是同色异谱色。

同色异谱只有在特定的条件下才能实现

原先为同色同谱的两个颜色，在光源 S( λ) 或者标准观察者 改变后，就不能得到 X1= X2 ， Y1=Y2 ， Z1= Z2 了

因此同色同谱是有条件的。

同色异谱条件

同色异谱的条件：对于特定的标准观察者和照明体颜色的同色异谱现像才能成立，改变两条件中的一个，颜色的同色异谱性质就会遭到破坏。

如果一旦照明光源发生变化，这对物体将不再匹配，即这对物体表现出照明体同色异谱现象（这种现象也称作照明体条件配色现象）。

同色异谱色在彩色复制技术中，具有非常重要的理论和实际意义。

可以说没有同色异谱的现象存在，彩色印刷根本不可能实现。同色异谱是彩色印刷复制的理论基础。

二、同色异谱指数

CIE 在 1971 年公布了一个计算 “ 特殊 同色异谱指数 ” 的方法。

同色异谱指数

对特定的参考光源（推荐用 D65 ）标准观察者，具有相同三刺激值的两个颜色，用具有不同的相对能量分布的另一照明光源（推荐用光源之一），所造成的两个样品之间的色差，称之为特殊同色异谱指数。

色差计算用 CIE1976L*a*b *色差公式。

特殊同色异谱指数越小，说明同色异谱程度越高。

特殊同色异谱指数大于 3 ，则表面两物体色的匹配已有一定程度的失配。

同色异谱应该注意下面几点： 三刺激值相同、光谱分布不同的颜色样品叫做

同色异谱色。

2-23 三种颜色样的光谱反射率曲线

光谱反射率

同 色 異 譜

在实际生产中，应允许复制品与标准样品 ( 原稿 ) 在做同色异谱色匹配时存在色差，只是应尽量控制复制品与原稿的色差，把它限制在规定的允许范围之内。

对于彩色图象印刷，这种色差一般应为△ E*ab ＜ 6 。