色差儀XYZ和Yxy色度空間的含義及區(qū)別

XYZ是CIEXYZ顏色空間的簡稱，Yxy是CIEYxy顏色空間的簡稱，它們都是色差儀中常用的顏色空間，都是用三個(gè)維度來對顏色進(jìn)行表述，但其表述顏色的含義存在差異。本文對色差儀XYZ和Yxy色度空間的含義及區(qū)別做了介紹。

色差儀XYZ色度空間介紹：

CIEXYZ顏色空間也稱作CIE1931XYZ顏色空間，是CIE色彩空間中一個(gè)最先采用數(shù)學(xué)方法來定義顏色的標(biāo)準(zhǔn)空間，1931年國際照明委員會在進(jìn)行了大量正常人視覺測量和統(tǒng)計(jì)建立了“標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者”，并通過對比計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)和人眼視覺系統(tǒng)對顏色感知后建立的一套與人眼視覺感知光譜相一致的三原色顏色空間。

在CIEXYZ顏色空間中，Y參數(shù)表達(dá)的是顏色的明度或是亮度的測量，其色度是通過參數(shù)X和Y來確定，XYZ雖是由紅綠藍(lán)三原色轉(zhuǎn)換而來的一種參數(shù)，但歸根結(jié)底是三個(gè)假想色，沒有太大的實(shí)際意義。CIEXYZ顏色空間是基于人眼的視覺感知建立的標(biāo)準(zhǔn)顏色空間，但其顏色空間中兩種顏色的差別大小無法表達(dá)人眼對顏色差異的感知情況，所以該顏色空間無法模仿人眼視覺對顏色差別的感知，因而，無法采用該顏色空間將人眼視覺對色差的感知以數(shù)據(jù)形式準(zhǔn)確表達(dá)。

CIEXYZ顏色空間主要應(yīng)用于分光光度計(jì)和數(shù)字顏色分析器等分析儀器，它為這一類儀器提供了待分析樣本所需的透射或折射的三色光信號。雖然 CIEXYZ顏色空間在分析化學(xué)中的相關(guān)應(yīng)用也頗為廣泛，但是它所表示的顏色與人眼感知不太一致，導(dǎo)致在不同顏色對比中存在一定缺陷。因此，該顏色模型往往只是用于線性轉(zhuǎn)換到其他顏色空間的過渡顏色空間。

色差儀Yxy色度空間介紹：

Yxy表色系是CIE（國際照明委員會）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)。其色度圖如下圖所示。

在色度圖中，色度橫座櫟x從0～1.0，縱座標(biāo)y亦從0～1.0，兩者組成一等邊三角形，等邊三角形中一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“?！秉c(diǎn)為CIE標(biāo)準(zhǔn)白色光源C，任何顏色都在色度圖中占一確定的位置在Yxy表色系中，Y為物體的反射率，用%數(shù)表示，它對應(yīng)于色三要素的明度，其值就等于三刺激值的Y值。色度座標(biāo)值x、y對應(yīng)于色三要素的色調(diào)和彩度。例如今有一顏色Q（見色度圖中的標(biāo)記），由C點(diǎn)過Q作一直線至光譜軌跡，在510nm處與光譜軌跡相交，那么Q顏色的主波長就是510nm，此處光譜軌跡所對應(yīng)的色（綠色）就是Q的色調(diào)，Q離開C點(diǎn)接近光譜軌跡的程度則表明色的純度。相當(dāng)于彩度，Q愈靠近C愈不純，彩度愈小，反之愈靠近光譜軌跡愈純，彩度愈大。x、y色度座標(biāo)值可由下式算得：x=X/（X+Y+Z）；y=Y/（X+Y+Z），其中X、Y、Z為三刺激值。

在Yxy表色系的色度圖中，雖然每一個(gè)點(diǎn)代表一確定的顏色，但對視覺來講，當(dāng)某一顏色的座標(biāo)位置變化很小時(shí)，人眼仍認(rèn)為它是同一顏色，而感覺不出它的變化，因此CIE1931色度圖不是一個(gè)理想色度圖，圖上的色度空間在視覺上是不均勻的，因此直接依靠Yxy表色系無法正確比較兩個(gè)色的色差。

色差儀XYZ和Yxy色度空間的區(qū)別：

1931年CIE在RGB系統(tǒng)基礎(chǔ)上，改用三個(gè)假想的原色X、Y、Z建立了一個(gè)新的色度系統(tǒng)。將匹配等能光譜的三刺激值的三原色數(shù)量，叫做“CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值”，簡稱為“CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者”。CIE1931XYZ顏色空間稍加變換就可得到CIE1931XYZ色彩空間，其中Y取三刺激值中Y的值，表示亮度，x、y反映顏色的色度特性。

CIE1931XYZ和CIE1931Yxy都是與設(shè)備無關(guān)的色彩空間，色彩管理中，選擇與設(shè)備無關(guān)的顏色空間十分重要，但是，在CIE1931Yxy色彩空間中，兩種不同顏色之間的距離值并不能正確地反映人們色彩感覺差別的大小，也就是說在CIE1931Yxy色差圖中，在不同的位置和不同方向上顏色的寬容量不同，這就是 CIE1931Yxy顏色空間的不均勻性。這一缺陷的存在，使得在CIE1931XYZ和CIE1931Yxy空間不能直觀地評價(jià)顏色。

色差儀XYZ色度空間可以評價(jià)色差嗎？

對CIEXYZ色空間人們都比較熟悉，它可以用來定量描述顏色。每一種顏色都有一組X，Y，Z三刺激值與之對應(yīng)，X，Y，Z三刺激值相同的樣品看起來顏色完全樣。如果僅僅是用來表示各個(gè)獨(dú)立的顏色，CIEXYZ色空間完全滿足要求。然而在很多場合人們需要比較顏色之間差異的大小，如原稿與印刷品之間、同批次印刷品之間、打樣稿與印品之間，除了目視評價(jià)外，當(dāng)然還希望將顏色之間的差異以數(shù)量表示，即用色差的大小OE來描述，于是人們最先想到的就是將兩個(gè)顏色的三刺激值X1，Y1，Z1與X2，Y2，Z2作為CIEXYZ色空間中的兩個(gè)點(diǎn)，用兩點(diǎn)間的距離來表示色差，則△E=[(X1-X2）2+(Y1-Y2）2+(Z1-Z2）2]1/2。

這種方法思路上沒錯，數(shù)學(xué)上也行得通，問題在于CIEXYZ色空間是視覺上不均勻的色空間，空間上相等的距離所帶來的視覺感覺上的差異卻不等。例如：甲復(fù)制的樣品是藍(lán)色的，乙復(fù)制的樣品是綠色的，假設(shè)復(fù)制品與樣品之間的CIEXYZ色空間色差△E相等都為3，甲、乙兩人能不能說他們的活做得同樣好呢？不能！因?yàn)?，通過目視評價(jià)，乙的綠色復(fù)制品與樣品非常接近，滿足要求，而甲的藍(lán)色復(fù)制品與樣品相去甚遠(yuǎn)，成為廢品。這都是CIEXYZ色空間于視覺上的不均勻性造成的，用它來評價(jià)色差大小顯然不公平。