什么是CIE标准色度系统？现代色度学采用CIE（国际照明委员会）所规定的一套颜色测量原理、数据和方法，称为CIE标准色度学系统。CIE标准色度系统有哪些？本文对CIE标准色度系统的类型做了简要的介绍，对色度学知识感兴趣的朋友不妨了解一下！

什么是CIE标准色度学系统？

现代色度学采用CIE（国际照明委员会）所规定的一套颜色测量原理、数据和方法，称为CIE标准色度学系统。这一色度学系统以两组基本视觉实验数据（CIE明视觉函数）为基础。一组数据叫做“CIE 1931标准色度观察者”，适用1°-4°视场的颜色测量。另一组数据叫做“CIE 1964补充标准色度观察者”，适用大于4°视场的颜色测量。

CIE标准色度学系统的发展历程为：1931CIE-RGB 系统、1931CIE-XYZ系统、CIE 1964补充色度学系统以及CIE 1960均匀颜色空间、CIE1964均匀颜色空间、CIE 1976均匀颜色空间，色度学系统目前处于发展之中，1931CIE-XYZ系统是色度学实际应用工具，几乎关于颜色的一切测量、标准以及其他方面的延伸都以此为出发点，因而是颜色视觉研究的有力工具。

CIE标准色度学系统的类型：

1.CIE1931RGB三原色色度系统

1931年，来特，吉尔两人用三原色RGB，又选用了317位正常色觉者，测得三刺激值，该值是颜色测量和计算的原始数据。并转化为色品坐标。

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，当这三原色光的相对亮度比例为1.0000：4.5907：0.0601时就能匹配出等能白光，所以CIE选取这一比例作为红、绿、蓝三原色的单位量，即（R）：（G）：（B）=1：1：1。尽管这时三原色的亮度值并不等，但 CIE却把每一原色的亮度值作为一个单位看待，所以色光加色法中红、绿、蓝三原色光等比例混合结果为白光，即：

（R）+（G）+（B）=（W）

CIE-RGB光谱三刺激值是317位正常视觉者，用CIE规定的红、绿、蓝三原色光，对等能光谱色从380nm到780nm所进行的专门性颜色混合匹配实验得到的。实验时，匹配光谱每一波长为的等能光谱色所对应的红、绿、蓝三原色数量，称为光谱三刺激值，记为r（λ）、g（λ）、b（λ）它是 CIE 在对等能光谱色进行匹配时用来表示红、绿、蓝三原色的专用符号。因此，匹配波长为1的等能光谱色 C（λ）的颜色方程为：

式中（R）、（G）、（B）为三原色的单位量，分别为1.0000、4.5907、0.0601；C（λ）在数值上表示等能光谱色的相对亮度，其中最大值为C（555），C（555）=1。

如上图是来-吉二位建立的CIE-RGB 系统色度图。建立该系统的思想是成功的，并且对表示颜色的这种工具用一个马蹄形曲线的几何形状表示出来了。但是有其缺陷，扁马蹄形曲线存在负值，用负值表示颜色不方便，也不易理解：马蹄形曲线到底不是一个大家熟悉的几何形状，以将其包围在一个三角形中，但三角形是一个普通三角形。

2.1931CIE-XYZ标准色度系统

所谓1931CIE-XYZ系统，就是在RGB系统的基础上，用数学方法，选用三个理想的原色来代替实际的三原色，从而将CIE-RGB系统中的光谱三刺激值r、g、b和色度坐标r、g、b均变为正值，解决了负值问题.

理想的三色（三刺激值）X、Y、Z，X代表红原色，Y代表绿原色，Z代表蓝原色，这三个原色不是物理上的真实色，而是虚构的假想色。它们在上图中的色度坐标如下表所示：

从上图中可以看到由XYZ形成的虚线三角形将整个光谱轨迹包含在内。因此整个光谱色变成了以XYZ三角形作为色域的域内色。在XYZ系统中所得到的光谱三刺激值r（λ）、g（λ）、b（λ）和色度坐标x、y、z 将完全变成正值。经数学变换，两组颜色空间的三刺激值有以下关系：

两组颜色空间色度坐标的相互转换关系为：

这就是我们通常用来进行变换的关系式，所以，只要知道某一颜色的色度坐标r、g、b，即可以求出它们在新设想的三原色XYZ颜色空间的的色度坐标x、y、z。通过上式的变换，对光谱色或一切自然界的色彩而言，变换后的色度坐标均为正值，而且等能白光的色度坐标仍然是（0.33，0.33），没有改变。为了使用方便，上图中的XYZ三角形，经转换变为直角三角形，如下图所示，其色度坐标为x、y。由图看出该光谱轨迹曲线落在第一象限之内，所以肯定为正值，这就是目前国际通用的CIE1931xy色度图。

该系统成功的解决了负值；马蹄形曲线包含在一个直角三角形中。不足之处是CIE光谱三刺激值数据适用于2°视场的中央视觉观察条件（视场范围1°~4°），当大于4°视场范围无法准确表达颜色。

上图中x、y、z各曲线所包含的总面积，分别表示X、Y、Z。

匹配物体反射色光所需要红、绿、蓝三原色的数量为物体色三刺激值，即X、Y、Z，也是物体色的色度值。物体色彩感觉形成了四大要素是光源、颜色物体、眼睛和大脑，物体色三刺激值的计算涉及到光源能量分布S（λ）、物体表面反射性能ρ（λ）和人眼的颜色视觉x（λ）、y（λ）、z（λ）三方面的特征参数，即：

式中K为调整因数，Y刺激值既表示绿原色的相对数量，又代表物体色的亮度因数。

上式表明当光源S（λ）或者物体ρ（λ）发生变化时，物体的颜色X、Y、Z随即也发生变化，因此上式是一种最基本、最精确的颜色测量及描述方法，是现代设计软件进行色彩描述的基础。

对于照明光源而言，光源三刺激值（X0、Y0、Z0）的计算仅涉及到光源的相对光谱能量分布S（λ）和人眼的颜色视觉特征参数，因此光源的三刺激值可以表示为：

式中Y0表示光源的绿原色对人眼的刺激值量，同时又表示光源的亮度，为了便于比较不同光源的色度，将Y0调整到100，即Y0=100。从而调整因数：

将上式代入物体色三刺激值公式即可得到物体色的色度值。所以知道了照射光源（通常使用标准光源）的相对光谱能量分布S（λ）及物体的光谱反射率ρ（λ），物体的颜色就可以用色度值X、Y、Z来精确地定量描述了。

3.CIE1964XYZ色度空间

CIE1964XYZ色度空间的建立为了适应大于10°视场的色度测量，如下图。此系统成功的将视场范围扩大了，能比较全面表示颜色；但缺陷是颜色空间是不均匀的，即空间中相同的距离带来的视觉差异是不同的，影响到颜色匹配和色彩复制的准确性。这主要是人眼存在颜色宽容量的现象。