色差儀有哪些測(cè)色系統(tǒng)？XYZ與Lab怎么轉(zhuǎn)換？

色差儀有哪些測(cè)色系統(tǒng)？色差儀是以色度學(xué)為基礎(chǔ)研制的光學(xué)測(cè)色儀器，因此其在測(cè)色時(shí)，必須以色度學(xué)規(guī)定的測(cè)色系統(tǒng)為基礎(chǔ)。目前，在色差儀中最常見(jiàn)的表色系統(tǒng)有三種：CIEYxy表色系、CIELAB表色系和Munsell表色系。本文對(duì)此作了介紹，感興趣的朋友不妨了解一下！

色差儀最常用的測(cè)色系統(tǒng)介紹：

隨著色度學(xué)研究的進(jìn)展和測(cè)色技術(shù)的進(jìn)步，目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出各種各樣的測(cè)色專用儀器即色彩色差計(jì)，在一般的色彩色差計(jì)中目前最常用的表色系有三種：CIE1931Yxy表色系、CIELAB（CIELCH）表色系，除這兩種用色度值表示顏色的方法外。還有一種非CIE 提出的顏色表示系統(tǒng)，即用記號(hào)和顏色樣本（色卡）表示顏色的系統(tǒng)（孟塞爾顏色系統(tǒng)）。

1.Yxy表色系

Yxy表色系是CIE（國(guó)際照明委員會(huì)）1931年確立的標(biāo)準(zhǔn)表色系，它是其他各種表色系的基礎(chǔ)。在色度圖中，色度橫坐標(biāo)x從0-1.0，縱坐標(biāo)y亦從0-1.0，兩者組成等邊三角形。等邊三角形中形似斜吊鐘圖形的輪廓線為光譜軌跡，從380nm-700nm。圖形中央有一點(diǎn)為CIE標(biāo)準(zhǔn)白色光源C，任何顏色都在色度圖中古一確定的位置。

在Yxy表色系中，Y為物體的反射率，用%數(shù)表示。它對(duì)應(yīng)于色三要素的明度其值就等于三刺激值的Y值。色度坐標(biāo)x、y對(duì)應(yīng)于色三要素的色調(diào)和彩度。x、y 色度坐標(biāo)可由下式算得：

x=X/（X+Y+Z），y=Y/（X+Y+Z）（其中X、Y、Z 為三刺激值）

2.CIELAB（CIELCH）表色系

在CIELAB（CIELCH）表色系中，L*值對(duì)應(yīng)于色三要素的明度值。色度a*值從紅（+a*）到綠（-a*）漸變，b*值從黃（+b*）到藍(lán)（-b*）漸變，C*代表飽和度，ho代表色調(diào)角，坐標(biāo)原點(diǎn)（a*=0；b*=0）為無(wú)彩色點(diǎn)。某一顏色的坐標(biāo)位置與原點(diǎn)的距離為飽和度C*，b*與a*的比值為色調(diào)角h*的正切值。因而，（a*，b*）和（C*，h*）在表色系下代表同一點(diǎn)。

3.孟塞爾顏色系統(tǒng)

由孟塞爾所創(chuàng)立的孟塞爾顏色系統(tǒng)。它是用一個(gè)三維空間的類似球體的模型，把顏色的三要素明度、色調(diào)、彩度全部表示出來(lái)，孟塞爾顏色立體的中央軸，代表無(wú)彩色黑白系列中性色的明度等級(jí)，頂部為白色，底部為黑色，分0-10共11個(gè)在感覺(jué)上等距離等級(jí)一塊顏色樣品離開(kāi)中央軸的水平距離代表彩度的變化。

孟塞爾顏色系統(tǒng)為我們提供了一個(gè)直觀色樣品，在許多情況下是十分有用的。但因孟塞爾顏色圖冊(cè)所建立的顏色樣品還太少，其對(duì)應(yīng)的明度、色調(diào)、彩度等級(jí)間隔太大，還不能直接用于樣品顏色的標(biāo)定。

色差儀XYZ與Lab表色系統(tǒng)轉(zhuǎn)換方法：

CIE1976L*a*b*均勻顏色空間是CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)的非線性變換，它將XYZ直角坐標(biāo)顏色空間轉(zhuǎn)換為柱面極坐標(biāo)，將三刺激值XYZ轉(zhuǎn)換成與眼睛視覺(jué)相一致的明度L*和色度a*、b*，其中a*、b*與色調(diào)、飽和度的感覺(jué)相一致。在色度學(xué)中，明度L*和色度a*、b*計(jì)算公式的表達(dá)形式如下：

式中，X、Y、Z分別為CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)的三刺激值，Xn、Yn、Zn為觀察樣品時(shí)使用的照明光源所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)照明體三刺激值，通常規(guī)定使用D65或D50（印刷行業(yè)）為標(biāo)準(zhǔn)照明體。照明體D65和D50的三刺激值Xn、Yn、Zn以及色品坐標(biāo)值，如下表所示。

上述公式適用于顏色不太暗的情況，即滿足X/Xn、Y/Yn和Z/Zn分別大于0.008856的條件。一般而言，絕大多數(shù)樣品的顏色都能滿足這個(gè)條件。但是，當(dāng)三刺激值中的某一項(xiàng)不滿足這個(gè)條件時(shí)，該公式應(yīng)該如何使用卻往往沒(méi)有詳細(xì)的說(shuō)明，在計(jì)算較暗顏色時(shí)就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。事實(shí)上，該公式還有更普遍的表達(dá)形式：

上式中為f（X/Xn）、f（Y/Yn）、f（Z/Zn）分段函數(shù)，以0.008856為臨界點(diǎn)，在中、亮調(diào)區(qū)為立方根函數(shù)，在暗調(diào)區(qū)為線性函數(shù)。f（X/Xn）、f（Y/Yn）、f（Z/Zn）在臨界點(diǎn)的0.008856處銜接情況如下圖所示。

當(dāng)X/Xn、Y/Yn和Z/Zn等于臨界值0.008856時(shí)，f（X/Xn）、f（Y/Yn）、f（Z/Zn）在0.2069處相接。當(dāng)X/Xn、Y/Yn和Z/Zn等于0時(shí)，f（X/Xn）、f（Y/Yn）、f（Z/Zn）不等于0，而是等于0.1379。

在使用上述公式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意如下問(wèn)題：

1.照明體的選用。在計(jì)算L*、a*、b*值時(shí)所使用的標(biāo)準(zhǔn)照明體三刺激值Xn、Yn、Zn，一定要與計(jì)算或測(cè)量樣品三刺激值X、Y、Z時(shí)所使用的一致。例如，測(cè)量三刺激值使用的是標(biāo)準(zhǔn)照明體D65，則計(jì)算L*、a*、b*時(shí)也應(yīng)該使用標(biāo)準(zhǔn)照明體D65的三刺激值 Xn、Yn、Zn。

2.當(dāng)X/Xn、Y/Yn和Z/Zn同時(shí)均小于0.008856 時(shí)，上式中明度和色度計(jì)算公式可以簡(jiǎn)化為以下形式：

3.當(dāng)X/Xn、Y/Yn和Z/Zn中有一項(xiàng)或兩項(xiàng)小于0.008856時(shí)，就應(yīng)該改用上面的線性函數(shù)計(jì)算，而大于臨界值的項(xiàng)為立方根函數(shù)，不宜再用式上面的明度和色度公式計(jì)算。

4.根據(jù)臨界條件，可以計(jì)算出在標(biāo)準(zhǔn)照明體D65和D50條件下樣品三刺激值的臨界值，如下表。從下表所列數(shù)據(jù)可以看出，通常三刺激值小于1才會(huì)接近臨界值，改換計(jì)算公式。