CIE Yxy顏色空間的不均勻性

色彩差別量與其它物理量在性質(zhì)上迥然不同。例如長(zhǎng)度這一物理量，人們常?？梢匀我夥指?，即使人眼無(wú)法分辨的微小長(zhǎng)度，還可以借助顯微鏡和其它物理儀器來(lái)測(cè)量和觀察。但是，對(duì)于色彩差別量來(lái)說(shuō)，主要取決于眼睛的判斷。如果一個(gè)眼睛不能再分辨的色彩差別量，而人們又不能借助物理儀器來(lái)觀察它，這樣它就成了一個(gè)無(wú)意義的數(shù)值。我們把人眼感覺(jué)不出的色彩差別量（變化范圍）叫做顏色的寬容量。顏色的寬容量反映在CIE xy色度圖上即為兩個(gè)色度點(diǎn)之間的距離。因?yàn)椋糠N顏色在色度圖上是一個(gè)點(diǎn)，但對(duì)人的視感覺(jué)來(lái)說(shuō)，當(dāng)這種顏色的色度坐標(biāo)位置變化很小時(shí)，人眼仍認(rèn)為它是原來(lái)的顏色，感覺(jué)不出它的變化。所以，對(duì)視感覺(jué)效果來(lái)說(shuō)，在這個(gè)變化的距離（或范圍）以內(nèi)的色彩差別量，在視覺(jué)效果上是等效的。對(duì)色彩復(fù)制和其它顏色工業(yè)部門來(lái)說(shuō)這種位于人眼寬容量范圍之內(nèi)的色彩差別量是允許存在的。

圖1

如圖1所示，圍繞指定標(biāo)準(zhǔn)色度點(diǎn)向各個(gè)方向的輻射線為各標(biāo)準(zhǔn)差的距離，發(fā)現(xiàn)在不同方向上，此距離是不相等。圍繞標(biāo)準(zhǔn)色度點(diǎn)，在不同方向上取距離為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差的點(diǎn)的軌跡近似一個(gè)橢圓。還可以看到在色度圖不同位置上的25個(gè)顏色點(diǎn)的橢圓形狀大小不一樣，其長(zhǎng)軸方向也不相同。這表明在xy色度圖中，在不同位置不同方向上顏色的寬容量是不相同的。換句話說(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)CIE xy色度圖上的相同的幾何距離，在不同的顏色區(qū)域里和不同顏色變化的方向上，所對(duì)應(yīng)的視覺(jué)顏色差別量大小是不同的，圖中的各個(gè)橢圓形寬容量是按實(shí)驗(yàn)結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差的10倍繪出的。

CIE XYZ -Yxy顏色模型

顏色空間：視覺(jué)與數(shù)學(xué)模型

顏色空間不僅僅是命名和描述顏色的模型，也是一個(gè)三維立體空間。例如HSL，非常方便地比較兩種或更多的顏色，每種顏色代表了顏色空間中的一個(gè)獨(dú)立的點(diǎn)（由三種刺激的值決定）。

所以，只要知道顏色的坐標(biāo)值，就能輕易地將其從顏色空間中標(biāo)記出來(lái)。雖然，通過(guò)與其他顏色的關(guān)系可能知道它在色空間的位置，但是用三個(gè)數(shù)值來(lái)描述顏色，還不足以決定兩種顏色的視覺(jué)差異。

我們將在這一章中探索用三維的、數(shù)學(xué)上定義的坐標(biāo)來(lái)描述顏色的模型，而不是三個(gè)主觀的值。

顏色空間：設(shè)備相關(guān)與設(shè)備無(wú)關(guān)

我們一直在討論的顏色空間(RGB、CMY和HSL)是依賴于設(shè)備的，這意味著不同設(shè)備在顏色空間中顏色坐標(biāo)是不同的（盡管坐標(biāo)的名稱是相同的）。

匹配顏色的最佳方法是使用一個(gè)穩(wěn)定的、邏輯的、設(shè)備無(wú)關(guān)的數(shù)學(xué)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)是由“國(guó)際委員會(huì)”于1931年開(kāi)發(fā)的，通常以其縮寫為CIE。CIE空間是與設(shè)備無(wú)關(guān)的，這意味著在這顏色空間中可以找到的顏色范圍并不局限于特定設(shè)備的呈現(xiàn)能力。

CIE XYZ 顏色模型

CIE發(fā)布此顏色模型為了確定人眼感知顏色的平均狀況，在1931年，他們使用三種原色定義了一個(gè)數(shù)學(xué)模型（或者三種刺激值(X(紅色)，Y(綠色)和Z(藍(lán)色))，從這個(gè)模型中可以看到所有的顏色都可以被一個(gè)“標(biāo)準(zhǔn)”觀察者看到，此數(shù)學(xué)模型被稱為“CIE XYZ模型”。CIE XYZ模型中測(cè)量了標(biāo)準(zhǔn)光源下的每一種顏色，以及嚴(yán)格定義了標(biāo)準(zhǔn)觀察者所看到的觀察條件。

一個(gè)不均勻的XYZ顏色模型

CIE XYZ模型其實(shí)很少被使用，盡管它是所有其他顏色模型派生的參考顏色空間。

CIEYxy顏色模型

由于XYZ三維的顏色模型不太容易解釋和理解，所以CIE開(kāi)發(fā)出了Yxy顏色模型，也稱為色度圖，它可以將顏色可視化，而不考慮明度坐標(biāo)。

這個(gè)模型根據(jù)兩個(gè)色度坐標(biāo)來(lái)定義顏色：

其中一個(gè)顯示了色調(diào)的主導(dǎo)波長(zhǎng)(x)，

另一個(gè)顯示它的飽和度(y)。

Y軸表示顏色的明度，只能在Yxy模型的三維視圖中顯示。在這個(gè)模型中，所有具有相同Y亮度的顏色都在同一個(gè)三角平面上。

一些基本色域的色度圖

x和y坐標(biāo)的可視化如下：

從色度圖的中心到邊緣的顏色會(huì)越加飽和，最飽和的顏色在圖表的邊緣。

色相的改變是根據(jù)其在馬蹄形的邊緣的位置。

所有的顏色都在由馬蹄鐵所包圍的空間內(nèi)（及紅色和藍(lán)色波長(zhǎng)之間的直線）。色度圖之所以這樣的形狀，是因?yàn)槲覀儗?duì)紫色和紅色之間的細(xì)微變化更敏感，而不是綠色和黃色之間的變化。直線上的顏色是人為假設(shè)的，因?yàn)檫@些顏色沒(méi)有特定的波長(zhǎng)。

雖然在這個(gè)模型中顏色之間的差異不符合視覺(jué)差異，但它能夠指出RGB顯示器的相對(duì)色域和印刷色塊的不同。