色差儀是根據(jù)人眼的感色原理制備成的，它利用標準光源照射到待測物體上，通過光電積分探測器，得到被測物體顏色的三刺激值，然后轉(zhuǎn)換成特定顏色空間下的顏色參數(shù)和色差值。本文對色差儀用于顏色測量與色差計算的色度空間做了介紹，感興趣的朋友可以了解一下！

CIE1931XYZ顏色空間：

過往的實驗研究證明，幾乎所有的顏色均可以用三原色按照特定比例混合表征?；诖?，CIE于1931年推出了CIE1931RGB色度系統(tǒng)光譜三刺激值函數(shù)。但是CIE1931RGB色度系統(tǒng)存在一個嚴重的問題，即其在計算顏色的三刺激值時會出現(xiàn)負值。因此CIE又提出了假想的三原色X、Y、和Z來構建一個新的色度系統(tǒng)，即CIE1931XYZ標準色度系統(tǒng)。三刺激值X、Y、Z的計算公式如下所示。如果所計算的顏色為自發(fā)光色，則不需要考慮物體的光譜反射率或透射率值，即ρ（λ）=1；如果所計算的顏色是物體表面色，則需要帶入具體的反射或透射率進行計算。

式中：S（λ）——光源的光譜功率分布；ρ（λ）——物體的光譜反射率或者透射率；x（λ）、y（λ）、z（λ）——CIE1931標準色度觀察者的顏色匹配函數(shù)；k——歸一化系數(shù)，其使完全漫反射體的Y值等于100。

CIE1931XYZ標準色度系統(tǒng)是基于大量的實驗數(shù)據(jù)集得到的平均顏色視覺響應值，已經(jīng)廣泛被國際上認可作為參考用于顏色測量和表征，主要適用于1°-4°的觀察視角范圍。

CIE1964XYZ顏色空間：

多年的研究和實踐已經(jīng)證明，如果物體對觀察者產(chǎn)生的視角大于4°，則其在觀察者視網(wǎng)膜上的成像面積超過了中央窩的范圍，從而使得桿體細胞和中央窩黃色素產(chǎn)生了影響，使人眼感受到的顏色更為明亮。換而言之，x（λ）、y（λ）、z（λ）在波長為380-460nm光譜區(qū)間內(nèi)的數(shù)值偏低。

CIE于1964年根據(jù)相關色度研究者在10°視角條件下獲得的兩組視覺數(shù)據(jù)，補充推薦了CIE1964XYZ標準色度系統(tǒng)，該色度系統(tǒng)中的三刺激值函數(shù)用于大視角觀察的視覺情況，其三刺激值X10、Y10和Z10的計算方法如下：

式中：S（λ）——光源的光譜功率分布；ρ（λ）——物體的光譜反射率或者透射率；x10（λ）、y10（λ）、z10（λ）——CIE1964標準色度觀察者的顏色匹配函數(shù)；k10——歸一化系數(shù)，其使完全漫反射體的Y值等于100。

CIEU*V*W*顏色空間：

色度學的重要應用場合之一為計算兩個刺激之間的色差。然而CIEXYZ標準色度系統(tǒng)中的色品圖的視覺均勻性較差，即色品圖中不同位置的等距離線所表征的感知色差并不相同。因此CIE基于Wyszecki提出的利用CIE1960UCS圖的均勻顏色空間，于1964年推薦了CIE1964U*V*W*顏色空間。該顏色空間規(guī)定了三個參數(shù)（明度指數(shù)W*、色品指數(shù)U*和V*）來描述顏色，其計算方法如下式所示。分別以明度指數(shù)W*、色品指數(shù)U*和V*作為相互垂直的坐標軸，由此形成了描述色度參數(shù)的三維立體空間。

式中：u、v——顏色樣品的色品坐標；u0、v0——所對應的參考白白的色品坐標。

如果兩個顏色樣本在CIEU*V*W*均勻顏色空間中的坐標分別為（U1*、V1*、W1*）和（U2*、V2*、W2*），則兩者間的理論色差值為：

CIELAB顏色空間：

然而，CIE1964U*V*W*顏顏色空間仍然存在不可忽視的不均勻性，其在紅色方向的視覺色差被拉伸而在黃色方向的視覺色差被壓縮。為了進一步提高表征顏色的準確性，CIE在1976年推薦了第二個顏色空間CIE1976Lab顏色空間，也稱為CIELAB顏色空間。CIELAB顏色空間為直角坐標系，由表示明度的L*和表示色品坐標的a*、b*所組成，其計算式如下所示，該顏色空間是用于描述在白色至中灰色范圍內(nèi)的背景色中的物體色，且觀察者適應的照明環(huán)境不能在很大程度上偏離平均日光。

式中：X、Y、Z——顏色樣品的三刺激值；X0，Y0、Z0——CIE標準照明體照射在完全漫反射體上，觀察者眼中的三刺激值，其中Y0=100。

如果兩個顏色樣本在CIELAB均勻顏色空間中的坐標分別為（L1*、a1*、b1*）和（L2*、a2*、b2*），則兩者間的 CIELAB色差值為：

CIELUV顏色空間：

CIE在1976年推薦用于減混色的CIELAB顏色空間的同時，還推薦了主要用于加混色的表示和評價的CIE1976L*u*v*顏色空間，也稱為CIELUV顏色空間。在該空間中，L*同樣表示明度，u*、v*表示顏色的色品坐標，計算公式如下：

式中：u'、v'——顏色樣品的CIE1976UCS圖色品坐標；u'n、v'n——CIE標準照明體的CIE1976UCS圖色品坐標；X、Y、Z——顏色樣品的三刺激值；Xn、Yn、ZnCIE標準照明體照射在完全漫反射體上，觀察者眼中的三刺激值，其中 Yn=100。

如果兩個顏色樣本在CIELUV均勻顏色空間中的坐標分別為（L1*、u1*、v1*）和（L2*、u2*、v2*），則兩者間的CIELUV色差值為：