色差儀有哪些測色系統(tǒng)？XYZ與Lab怎么轉(zhuǎn)換？

色差儀有哪些測色系統(tǒng)？色差儀是以色度學(xué)為基礎(chǔ)研制的光學(xué)測色儀器，因此其在測色時，必須以色度學(xué)規(guī)定的測色系統(tǒng)為基礎(chǔ)。目前，在色差儀中最常見的表色系統(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！

色差儀最常用的測色系統(tǒng)介紹：

隨著色度學(xué)研究的進展和測色技術(shù)的進步，目前已經(jīng)開發(fā)出各種各樣的測色專用儀器即色彩色差計，在一般的色彩色差計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（國際照明委員會）1931年確立的標準表色系，它是其他各種表色系的基礎(chǔ)。在色度圖中，色度橫坐標x從0-1.0，縱坐標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。圖形中央有一點為CIE標準白色光源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x、y對應(yīng)于色三要素的色調(diào)和彩度。x、y 色度坐標可由下式算得：

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（-b*）漸變，C*代表飽和度，ho代表色調(diào)角，坐標原點（a*=0；b*=0）為無彩色點。某一顏色的坐標位置與原點的距離為飽和度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。

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，孟塞爾顏色立體的中央軸，代表無彩色黑白系列中性色的明度等級，頂部為白色，底部為黑色，分0-10共11個在感覺上等距離等級一塊顏色樣品離開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所建立的顏色樣品還太少，其對應(yīng)的明度、色調(diào)、彩度等級間隔太大，還不能直接用于樣品顏色的標定。

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標準色度學(xué)系統(tǒng)的非線性變換，它將XYZ直角坐標顏色空間轉(zhuǎn)換為柱面極坐標，將三刺激值XYZ轉(zhuǎn)換成與眼睛視覺相一致的明度L*和色度a*、b*，其中a*、b*與色調(diào)、飽和度的感覺相一致。在色度學(xué)中，明度L*和色度a*、b*計算公式的表達形式如下：

式中，X、Y、Z分別為CIE1931標準色度學(xué)系統(tǒng)的三刺激值，Xn、Yn、Zn為觀察樣品時使用的照明光源所對應(yīng)的標準照明體三刺激值，通常規(guī)定使用D65或D50（印刷行業(yè)）為標準照明體。照明體D65和D50的三刺激值Xn、Yn、Zn以及色品坐標值，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條件。但是，當三刺激值中的某一項不滿足這個條件時，該公式應(yīng)該如何使用卻往往沒有詳細的說明，在計算較暗顏色時就會出現(xiàn)問題。事實上，該公式還有更普遍的表達形式：

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，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）在臨界點的0.008856處銜接情況如下圖所示。

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

在使用上述公式進行計算時，應(yīng)當注意如下問題：

1.照明體的選用。在計算L*、a*、b*值時所使用的標準照明體三刺激值Xn、Yn、Zn，一定要與計算或測量樣品三刺激值X、Y、Z時所使用的一致。例如，測量三刺激值使用的是標準照明體D65，則計算L*、a*、b*時也應(yīng)該使用標準照明體D65的三刺激值 Xn、Yn、Zn。

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

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

4.根據(jù)臨界條件，可以計算出在標準照明體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才會接近臨界值，改換計算公式。