[科普中国]-CIE1931色彩空间

在颜色感知的研究中，CIE 1931 XYZ色彩空间（也叫做CIE 1931色彩空间）是其中一个最先采用数学方式来定义的色彩空间，它由国际照明委员会（CIE）于1931年创立。

CIE XYZ色彩空间是从1920年代后期W. David Wright（Wright 1928）和John Guild（Guild 1931）做的一系列实验中得出的。他们的实验结果合并到了CIE RGB色彩空间的规定中，CIE XYZ色彩空间再从它得出。本文即阐述这两种色彩空间。

简介在颜色感知的研究中，CIE 1931 XYZ色彩空间（也叫做CIE 1931色彩空间）是其中一个最先采用数学方式来定义的色彩空间，它由国际照明委员会（CIE）于1931年创立。

CIE XYZ色彩空间是从1920年代后期W. David Wright（Wright 1928）和John Guild（Guild 1931）做的一系列实验中得出的。他们的实验结果合并到了CIE RGB色彩空间的规定中，CIE XYZ色彩空间再从它得出。本文即阐述这两种色彩空间。1

三色刺激值人类眼睛有对于短（S, 420-440nm）、中（M, 530-540nm）和长（L, 560-580nm）波长的光感受器（称为视锥细胞，需要注意的是，人类尚有一单色的夜视光感测器---视杆细胞---其最敏感的感知频谱范围约在490-495nm）。因此，根据三种视锥细胞的刺激比例，便能描述任一种颜色的感觉，此称为LMS空间。

色彩空间指的是用一种客观的方式叙述颜色在人眼上的感觉，通常需要三色刺激值。更精确地说，首先先定义三种主要颜色（primary color），再利用颜色叠加模型，即可叙述各种颜色。需要注意的是，三种主要颜色未必需要是真正的颜色（也就是该种颜色无法真的被创造出来）。

在三色加色法模型中，如果某一种颜色和另一种混合了不同分量的三种原色的颜色，均使人类看上去是相同的话，我们把这三种原色的分量称作该颜色的三色刺激值。CIE 1931色彩空间通常会给出颜色的三色刺激值，并以X、Y和Z来表示。

色彩空间是指任何一种替每个颜色关联到三个数（或三色刺激值）的方法，CIE 1931色彩空间就是这种色彩空间之一。但是CIE XYZ色彩空间是特殊的，因为它是基于人类颜色视觉的直接测定，并充当很多其他色彩空间的定义基础。

在CIE XYZ色彩空间中，三色刺激值并不是指人类眼睛对短、中和长波（S、M和L）的反应，而是一组称为X、Y和Z的值，约略对应于红色、绿色和蓝色（但要留意X、Y和Z值并不是真的看起来是红、绿和蓝色，而是从红色、绿色和蓝色导出来的参数），并使用CIE 1931 XYZ颜色匹配函数来计算。两个由多种不同波长的光混合而成的光源可以表现出同样的颜色，这叫做“异谱同色”（metamerism）。当两个光源对标准观察者（CIE 1931标准色度观察者）有相同的视现颜色的时候，它们即有同样的三色刺激值，而不管生成它们的光的光谱分布如何。1

问题和解决1924发光效率函数V（λ，CIE 1926）严重的低估了在460 nm波长下的敏感度。Judd（1951）和Vos（1978）提议了一个修改版本的发光效率函数，这也给出了一组新的XYZ颜色匹配函数。参见Stiles与Burch（1955）。

CIE 1964标准观察者颜色匹配函数是为10度视角定义的。它们是从Stiles与Burch（1959），和Speranskaya（1959）的工作得出的。1931标准观察者视角是2度。对于10度实验，指导观察者忽略中心2度斑点。推荐对多于4度视角使用1964增补标准观察者。

CIE 1931色彩空间的一个问题是它没有给出估量颜色差别的直接方式。希望在色度图上距离能对应于在两个颜色之间的差别程度。测量两个颜色之间的差别的想法是D.L. MacAdam开发的并总结于MacAdam椭圆的概念中。基于MacAdam的工作，在1960年开发了CIE L*u*v*色彩空间，它后来被CIE L*a*b*色彩空间所替代，二者都设计为在颜色空间中相等的距离对应于相等的MacAdam所测量的颜色差别。尽管它们比CIE 1931系统有明显的改进，它们没有完全免除扭曲。2

参见假想色

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所