色差仪CIEXYZ颜色空间是怎么表述颜色信息的？
2024-08-29
色差仪作为测色仪器，是在特定的颜色空间下将颜色信息用符号表示出来，不同的颜色空间表述颜色的方法是不同的。那么，色差仪CIEXYZ颜色空间是怎么表述颜色信息的？本文对此做了简要介绍。
CIEXYZ颜色空间表述颜色信息的方法：
不同的人对颜色的感知判断略有不同，为对色度学中的评价标准有一个客观、理性的统一认识，国际照明委员会（CIE）于1931年通过对大量参与者进行颜色观察实验，定义了一个采用数学方式表达的色彩空间，即CIEXYZ色彩空间。
当我们需要用较为客观的方式来描述人眼对色彩的感知结果时，需要用到三色刺激值。具体的说，就是需要使用三种基本的颜色值，通过将三种基本颜色进行叠加，即可得到各种不同的颜色，通过不同的基色及基色间的组合方式就构成了色彩空间。在此，我们需要注意，三种基本的颜色并不一定是我们可以识别的真正的颜色，即可以是无法客观显示出来，但可以通过数学方式描述的。在此色彩空间，我们也可通过对三基色的不同叠加融合得到其他颜色。若人眼感知的实际颜色标准中的这种颜色和三种基色叠加得到的结果相同，则这三种基本颜色的不同比例值就是这种颜色的三色刺激值。在XYZ空间，用X、Y、Z来表示三色刺激值。
XYZ空间的三色刺激值并不是受人眼的对光的感受产生的值，而是从红、绿、蓝三种颜色色中导出的一组参数值，被规定成为三个值，这些值不是真的颜色，并使用CIE1931XYZ色彩匹配函数计算。这三种基色并不对应于任何一种具体的可见颜色，且我们可见的全部色彩均可表示成这三种基本色的线性函数组合。根据相关实验数据，CIE委员会在1931年规定了CIE1931XYZ色彩匹配函数，如下图所示。
CIEXYZ色彩空间是其他色彩空间的基础。在上图中，横向坐标代表光谱的波长，竖向坐标代表X、Y、Z的对应值，其中三条不同颜色的曲线表示X、Y、Z三色刺激值通过不同的函数组合方式可以产生可见光中的几乎所有颜色。
一般情况下，颜色信息是包含有两部分信息的：亮度信息和色度信息。例如，我们可以认为白色是比较明亮的颜色，而灰色则是不太明亮的白色，即我们认为白色和灰色的色度信息是一样的，只是亮度信息不一样。根据对XYZ空间中的规定，颜色的亮度信息用Y表示，色度信息则用x、y参量表示，x、y是用X、Y、Z为参量的计算结果，另一个结果z我们在这里不使用，如下式所示：
CIEXYZ颜色空间导出的CIExyY颜色空间：
由导出的x、y及Y参数可以定义一个新的色彩空间，称作CIExyY色彩空间，在实际使用中常用来指定颜色。相应的X、Z三色刺激值也可以通过x、y、Y三色刺激值的相关函数计算得出，如下式所示：
如下图所示，XYZ空间色度图中的标定数字的曲线是光谱随波长增加的变化轨迹，波长的单位是纳米。横向和纵向坐标轴是曲线包围区域的投影轴，曲线区域中的不同位置代表着不同的颜色。
XYZ色度图的外侧弧形曲线表示所有可见光波长的轨迹，沿线标明的数字表示该位置处的可见光的波长，彩色区域的靠近中心位置是表示接近于太阳光的白色，此位置接近x=y=z=1/3的位置的电。图中很明确的可以看出红、绿、蓝三种颜色区域的位置，连接光谱曲线两端的直线成为紫色线。
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