颜色是光作用于人眼所产生的一种视觉反应，由此我们可知颜色的形成主要由三部分组成，即：光源、反射面和人眼。其中人眼的特性通常是由标准色度观测的光谱的三次刺激值来描述。那么，什么是三刺激值？三刺激值标准色度观察者有哪些类型？本文为大家做了介绍，对颜色知识感兴趣的朋友可以了解一下！

什么是三刺激值？

现代光学理论认为，光源照射到物体上，然后物体表面的反射光进如人眼，通过大脑对信息的加工，这样我们就感知到了颜色属性。由此我们可以得知，形成颜色主要是由三部分来组成，即：光源，反射面，人眼。其中，光源的特征是光谱功率分布函数来描述的，反射面是在表面光谱反射率函数来描述，人眼的特性通常是由标准色度观测的光谱的三刺激值来描述。

三刺激值的定义：根据格拉斯曼的代替率，可知混合色的三刺激值为各组成色的三刺激值之和。而任意色光都是由单色光组成的，如果各单色光的光谱三刺激值已预先测得，则根据混色原理就能够计算出该色光的三刺激值来。计算方法是我们得到了光谱的功率分布，然后按波长加权光谱三刺激值，得出每一波长的三刺激值，再进行积分求和，这样我们就得到了物体表面的三刺激值。

影响三刺激值的因素有哪些？

（1）光源的光谱功率分布

我们大家都知道光是由光源发出的。凡是能发射种种电磁辐射的物质而且波长范围在380nm到780nm都可称为光源，这里的光源有天然和人造光源两种。在生活中常见的天然光源有恒星，昼夜，萤火虫光，夜明珠等，人造光源的范围很广，包括各种各样的类型。它有火把，油灯，蜡烛，电灯，日光灯，LED 灯等。

一般，可见光谱可以分为多个不同色命名的区域，并用光谱功率分布图S（λ）可表示。这种划分只是给出了大致的范围，实际上单色光的颜色是连续变化的，不存在严格的界限，而且各波长的单色光颜色感觉都会随着光强度的不同而变化。人们在日常生活中见到的单色光的机会并不多，一般接触到的都是自然界中的太阳白光等所谓的复色光，这是由不同的波长的单色光组合而成的混色光。而自然光源和人造光源大多数都是复色光。随着光源的不同，光源的辐射量按波长分布的规律而变化。最根本的原理是距离越近，辐射量就越大。假设以波长λ为中心，在微小波长宽度dλ范围内的辐射通量为dψ，则单位波长宽度所对应的辐射通量称为光谱密度φ（λ），即：

式中的辐射量有许多种，例如：粒子注量，辐射强度，能量注量，辐射照度等。一般情况下，波长不同，其对应的光谱密度将会发生变化。光源的光谱密度与波长之间的对应关系由一个函数表示，我们把它称为光谱功率分布。

（2）物体表面的光谱反射比

光源照射到物体表面上时，物体表面的光源有一部分经过反射进入人眼，我们把反射人眼的反射光通量与入射光通量之比称为反射率。通常用来R（λ）表示。

（3）标准色度观察者

与物体表面的标准色度观察者三刺激值来定量描述颜色是一种可行的方法。以三原色测出物体表面的颜色值，首先要研究人眼对色彩的视觉特性，然后测量它们的光谱三刺激值。研究人员在这方面做了大量的工作，实验证明，不同的观察者对颜色的看法有所不同，但总体上，观察者对颜色的差异不是很大，所以我们所做的配色实验是根据一些观察者观测到的数据，将他们实验数据取平均值，得出我们所需要的三原色数据。用如下图2所示的x（λ），y（λ），z（λ）以此来代表人眼所观察出来的平均颜色视觉特性。该数据称为“标准色度观测光谱三色值”，简称为“标准比色观察者”。我们经常用到的标准色度观察者有两种，分别是CIE1931色度系统和CIE1964补充色度系统。

三刺激值标准色度观察者的类型：

1.CIE1931XYZ色度系统

由于CIE1931RGB系统的三刺激值，r（λ），g（λ），b（λ）会出现负值，给色度学计算带来不便，在此基础上，CIE改用数学方法，选用三个理想的原色X、Y、Z代替R、G、B，将CIE1931RGB系统的三刺激值r（λ），g（λ），b（λ）均变为正值记为x（λ），y（λ），z（λ），并定名为“CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值”，又称为“CIE1931标准色度观察者”，即CIE1931XYZ系统。CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值是无法通过颜色匹配实验直接得到的，而是通过RGB系统的光谱色品坐标值经过换算求得，X、Y、Z和等能白光E点在两空间的转换关系如下表所示。

根据其对应关系，就可以得到相应的CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值，体现在曲线图上则如下图所示。

由RGB和转换关系求得的CIE1931XYZ系统的色品坐标x，y，其相应的轨迹如下图所示。图中E表示等能白光。

2.CIE1964补充标准色度系统

实验发现，CIE1931标准色度系统规定的小视场角观察条件下的观察者数据在观察视场角增大到4。~10°时，其三刺激值在380nm~460nm的波段区间的数值明显比大视场观察条件下的三刺激值要小。所以，为了弥补小视场条件的不足，1964年CIE又推荐了一组“CIE1964补充标准色度观察者光谱三刺激值”和相应的色品图，称为“CIE1964补充标准色度系统”，其标准观察视场角为10°，为了与1931年规定的XYZ标准色度系统区分，将10°视场下的光谱三刺激值记为X10、Y10、Z10。与CIE1931标准色度系统相比，二者的光谱三刺激值曲线差异如下图所示，y10（λ）在400nm~500nm高于y（λ），这说明人眼用于小视场观察颜色时识别颜色差异的能力较差。

二者的色品图差异如下图所示，虽然光谱轨迹形状很相似，但是相同波长的光谱色在各自光谱轨迹上的位置差异就很大。