CIE1931色彩空間

在顏色感知的研究中，CIE 1931 XYZ色彩空間（也叫做CIE 1931色彩空間）是其中一個最先採用數學方式來定義的色彩空間，它由國際照明委員會（CIE）於1931年創立。

CIE XYZ色彩空間是從1920年代後期W. David Wright（Wright 1928）和John Guild（Guild 1931）做的一系列實驗中得出的。他們的實驗結果合併到了CIE RGB色彩空間的規定中，CIE XYZ色彩空間再從它得出。本文即闡述這兩種色彩空間。

基本介紹

• 中文名：CIE1931色彩空間
• 外文名：CIE 1931 color space
• 領域：光學

簡介

在顏色感知的研究中，CIE 1931 XYZ色彩空間（也叫做CIE 1931色彩空間）是其中一個最先採用數學方式來定義的色彩空間，它由國際照明委員會（CIE）於1931年創立。

CIE XYZ色彩空間是從1920年代後期W. David Wright（Wright 1928）和John Guild（Guild 1931）做的一系列實驗中得出的。他們的實驗結果合併到了CIE RGB色彩空間的規定中，CIE XYZ色彩空間再從它得出。本文即闡述這兩種色彩空間。

三色刺激值

人類眼睛有對於短（S, 420-440nm）、中（M, 530-540nm）和長（L, 560-580nm）波長的光感受器（稱為視錐細胞，需要注意的是，人類尚有一單色的夜視光感測器---視桿細胞---其最敏感的感知頻譜範圍約在490-495nm）。因此，根據三種視錐細胞的刺激比例，便能描述任一種顏色的感覺，此稱為LMS空間。

色彩空間指的是用一種客觀的方式敘述顏色在人眼上的感覺，通常需要三色刺激值。更精確地說，首先先定義三種主要顏色（primary color），再利用顏色疊加模型，即可敘述各種顏色。需要注意的是，三種主要顏色未必需要是真正的顏色（也就是該種顏色無法真的被創造出來）。

在三色加色法模型中，如果某一種顏色和另一種混合了不同分量的三種原色的顏色，均使人類看上去是相同的話，我們把這三種原色的分量稱作該顏色的三色刺激值。CIE 1931色彩空間通常會給出顏色的三色刺激值，並以X、Y和Z來表示。

色彩空間是指任何一種替每個顏色關聯到三個數（或三色刺激值）的方法，CIE 1931色彩空間就是這種色彩空間之一。但是CIE XYZ色彩空間是特殊的，因為它是基於人類顏色視覺的直接測定，並充當很多其他色彩空間的定義基礎。

在CIE XYZ色彩空間中，三色刺激值並不是指人類眼睛對短、中和長波（S、M和L）的反應，而是一組稱為X、Y和Z的值，約略對應於紅色、綠色和藍色（但要留意X、Y和Z值並不是真的看起來是紅、綠和藍色，而是從紅色、綠色和藍色導出來的參數），並使用CIE 1931 XYZ顏色匹配函式來計算。兩個由多種不同波長的光混合而成的光源可以表現出同樣的顏色，這叫做“異譜同色”（metamerism）。當兩個光源對標準觀察者（CIE 1931標準色度觀察者）有相同的視現顏色的時候，它們即有同樣的三色刺激值，而不管生成它們的光的光譜分布如何。

問題和解決

• 1924發光效率函式V（λ，CIE 1926）嚴重的低估了在460 nm波長下的敏感度。Judd（1951）和Vos（1978）提議了一個修改版本的發光效率函式，這也給出了一組新的XYZ顏色匹配函式。參見Stiles與Burch（1955）。
• CIE 1964標準觀察者顏色匹配函式是為10度視角定義的。它們是從Stiles與Burch（1959），和Speranskaya（1959）的工作得出的。1931標準觀察者視角是2度。對於10度實驗，指導觀察者忽略中心2度斑點。推薦對多於4度視角使用1964增補標準觀察者。
• CIE 1931色彩空間的一個問題是它沒有給出估量顏色差別的直接方式。希望在色度圖上距離能對應於在兩個顏色之間的差別程度。測量兩個顏色之間的差別的想法是D.L. MacAdam開發的並總結於MacAdam橢圓的概念中。基於MacAdam的工作，在1960年開發了CIE L*u*v*色彩空間，它後來被CIE L*a*b*色彩空間所替代，二者都設計為在顏色空間中相等的距離對應於相等的MacAdam所測量的顏色差別。儘管它們比CIE 1931系統有明顯的改進，它們沒有完全免除扭曲。

參見

• 假想色