CIE标准色度系统的类型及不同色度系统的转换关系
2025-08-12
颜色测量仪器都是以CIE标准色度系统为基础而设计的，CIE标准色度系统是CIE规定的一套颜色测量原理、数据和计算方法，这些系统是色度学的基础，是基于任何一种颜色都能被三原色按比例混合而成的假设所形成的。本文对CIE标准色度系统的类型及不同色度系统的转换关系做了介绍。
CIE标准色度系统的类型：
1.CIE1931RGB
CIE1931RGB系统是根据莱特和吉尔德两人所做实验基础之上建立起来的，以700nm（R）、546nm（G）、435.8nm（B）作为三原色，并以相等数量的三原色刺激值匹配出等能白光来确定三刺激值单位。其中三原色亮度的比率分别为1.000：4.5907：0.0601。
2.CIE1931XYZ
在CIE1931RGB画出色品坐标图时，发现出现了一部分负值的情况，这导致了色品图不易理解，也不方便计算。为了解决这个问题，CIE规定X和乙只表示色度，而亮度只与Y成比例。经过这样设定之后，在XYZ系统中光谱三刺激值全为正数。根据式x=X/（X+Y+Z）、y=Y/（X+Y+Z）、z=Z/（X+Y+Z）中刺激值和色品坐标之间的关系，可以得到CIE1931xy色品图的光谱轨迹图。
3.CIE1960UCS
1960年CIE又提出CIE1960UCS均匀色品图，通过将CIE1931xy色度图作了线形变换，从而使颜色空间的均匀性得到了改善，但亮度因数没有均匀化。在三维空间颜色中任意一点都代表着一种颜色，不同的两个点之间的距离代表着两种不同颜色的色差。经过式2-5转换过的CIE1960UCS 在不考虑亮度的情况下或者亮度相同的情况下，在颜色空间内任意两点相同距离具有相同的色差。
4.CIE1976LAB
为了改进和统一颜色评价的方法，1976年CIE又提出了一套新的颜色空间系统，即CIE1976LAB。作为国际通用的测色标准，在我国主要用于印刷行业。从刺激值与L*、a*、b*转换公式中包含立方根可以发现（下文将介绍），在CIE1931上保留的马蹄形将不复存在。经过转换之后，将采用笛卡尔空间坐标系，在这一坐标系中，分别标有+a*、-a*、+b*和-b*，分别表示为红色、绿色、黄色和蓝色。而颜色的明度则由L*的百分数来表示。
CIE不同色度系统的转换关系：
1.在CIE1931RGB系统中其三刺激值与色品坐标值转换公式如下：
2.在色度计算中，一般使用CIE标准色度系统，下面给出CIE1931RGB与CIE标准色度系统中三刺激值的转换公式：
3.在CIE标准色度系统中，其三刺激值与色品坐标的转换公式如下：
这里，X、Z两个原色仅代表了色度，并没有代表亮度，其光度量只与三刺激值Y成比例。
4.CIE1960UCS常用来计算相关色温的色品图，下面我们给出CIE1960UCS与CIE1931xy之间的关系：
也可以用用三刺激值表示u、v的关系式如下：
5.CIE1976LAB由CIE1931XYZ系统之间转换关系：
其中X、Y、Z为三刺激值；X0、Y0、Z0为CIE标准照明体的三刺激值；L*表示心理明度；a*和b*为心理色度。
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