CIE色彩空間

文章來源:恒光電器

發布時間:2016-07-23

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日常生活中我們經常用以下語言描述色彩：紅色、大紅、檸檬黃、中黃、咖啡色、寶石藍、天藍…

其實這種方式傳遞色彩信息是非常不準確的，每個人對色彩語言的定義和見解是不同的，恒光電器,照亮您的生活，所有無法保證色彩信息的準確傳統，此方法也不適用于色彩工業生產和管理。

還有一種現象在日常生活中也非常常見，就是同樣一幅圖像雖然其各像素RGB或CMYK值相同，照明資質，但在不同的顯示器或不同的打印機輸出的色彩感覺是不同的，恒光，設計，經常看到廠商拿不同品牌的手機進行對比來證明自己手機拍照顯示的效果最好，面對這種情況我只想說你把相片導到電腦顯示屏上看看，效果還是那么好么？類似的，你用PS技術將一幅圖像再某臺顯示器上修的再好看，換一臺顯示器可能就沒那效果了….。真相只有一個就是RGB和CMYK是設備相關的（Device-dependent），也就是說顯色效果與載體設備相關。

從事配色行業的人，一定知道相同色料，不同批次之間是有色彩差異的；當相同配方在不同工廠之間轉移時，室外照明，都需要對配方進行微調以補償色料批次之間的差異來滿足最終色彩要求。同理，顯示器屏幕廠商也會對每臺顯示器的臺間差進行管控。大公司較小公司一個較大的優勢是可以較好的控制產品批次之間的差異，保持較好的穩定性。

那怎么樣才能做到色彩的準確傳遞？現有的基本有兩種方式：

一為購買色卡作為色彩傳遞的介質，辦公照明，比如說瑞典的NCS自然色色卡、德國的RAL色卡、美國的Pantone色卡、中國的CNCS色卡等等；色彩傳遞雙方只需要購買相同的色卡，就可以色卡的標號進行傳遞，告訴對方色卡標號對方就可以找到相應的色卡。這種方式有幾大缺點，①需要花錢購買色卡，LED照明工程，且很多不便宜；②色卡用久了會褪色，經常看到配色員拿著用了好久已經磨損的色卡作為目標色進行配色；③即使是新的色卡，不同批次之間也是有一定的差異的；④不同色卡系統之間是不相通的，舉個例子就是Pantone的色號與RAL的色號對應不起來。當然色卡也有好處，一是比較直觀，二是給那些公司創造收入……

第二個方式就是采用CIE色彩空間將色彩數字化。常用的CIE色彩空間有CIE XYZ、CIE xy、CIE uv、CIE u’v’、和CIELAB色彩空間。CIE色彩空間基于人眼特性，是設備無關的（Device-Independent）， led質量，其數值相同就代表色彩相同，例如兩個色樣CIELAB值相同就代表這兩個色樣人眼視覺感知色彩相同。下面就對各個色彩空間進行介紹：

CIEXYZ色彩空間

下圖展示了CIE1931和1964 XYZ標準色度觀察者光譜三刺激值曲線，分別對應于2°視場和10°視場的色彩觀察，其中1931的Y曲線與明視覺V(λ)一致，故計算得到的Y值代表亮度信息。標準色度觀察者光譜三刺激值曲線是一切顏色計算和顏色測量儀器設計的基本依據，其表示了人眼的三種感光細胞對不同波長的響應情況，由圖可知，人眼的響應范圍基本在400-700nm，裝修照明，LED-T5一體化燈管，超過400-700nm范圍的光對人眼感知色彩的影響極小， led室內照明，國內資訊，這也是我在第一篇文章中提到可見光范圍也可以定義為400-700nm。

對于物體色來說，其CIEXYZ值的計算公式為

S(λ)是光源的光譜功率分布曲線，R(λ)是物體的光譜反射比，x(λ)、y(λ)和z(λ)是CIE1931或1964標準色度觀察者的光譜三刺激值函數，其中k為相應的歸一化系數使完全漫反射體的Y值為100。

對于光源色，其計算公式為

CIE xy, CIE uv 和CIE u’v’色彩空間

有了上面CIEXYZ值，就可以通過以下公式計算得到CIE色品坐標xy，由于CIE xy色品圖是不均勻的，即CIE xy圖上不同區域內的相同色距離不表示相同的色光差異。

為改進CIE xy色品圖的不均勻性，1960年CIE正式推薦了CIE1960 均勻色品標尺圖（Uniform Color Space, UCS），節能與環保，即uv色品圖，計算公式如下：

為進一步改善色品圖的均勻性，CIE于1976年又發布了1976 UCS圖，即u’v’圖，計算如下：

這幾個色彩空間常用于光源或顯示屏色彩描述，例如很多顯示屏廠商常常用RGB三基色在這幾個色彩空間的位置以顯示自己顯示屏的色域大，其實這是很片面的評價，也極具誤導性，顯示器性能包括很多方面，醫院led照明，下次寫篇文章好好說說這事。

CIELAB色彩空間