色差儀是以色度學(xué)為基礎(chǔ)研制的光電儀器，其在對(duì)顏色進(jìn)行定量的分析時(shí)，必須滿足色度學(xué)的相關(guān)規(guī)定，在統(tǒng)一的色度標(biāo)準(zhǔn)下對(duì)顏色進(jìn)行測(cè)量。本文對(duì)色差儀標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)的類型及不同色度系統(tǒng)下的觀察者角度做了介紹。

色差儀標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)介紹：

1.CIE1931XYZ色度系統(tǒng)

由于CIE1931RGB色度系統(tǒng)在計(jì)算過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)負(fù)值，因此CIE采用假想的三刺激值X、Y和Z來(lái)建立一個(gè)新的色度系統(tǒng)，即CIE1931 XYZ標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)。通過(guò)選擇合適的三原色，使其光譜三刺激值x（x）、y（y）和z（z）均不為負(fù)數(shù)，并且Y與亮度值成正比。三刺激值X、Y、Z及其相應(yīng)色品坐標(biāo)x、y、z的計(jì)算方法分別如下式所示：

式中，φ（λ）是光源發(fā)出（光源色）或是光源經(jīng)物體反射或透射后（物體色）進(jìn)入人眼的光譜能量分布，稱之為顏色刺激函數(shù)；x（λ）、y（λ）和z（λ）是CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)的光譜三刺激值，其數(shù)據(jù)可通過(guò)查表得到；k為相應(yīng)的歸化系數(shù)。應(yīng)注意的是，當(dāng)需要預(yù)測(cè)在不同照明體下的三刺激值時(shí)，應(yīng)采用色貌模型進(jìn)行計(jì)算。

CIE1931 XYZ標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)主要體現(xiàn)人眼視覺(jué)系統(tǒng)中央凹錐體細(xì)胞的作用，因此適用于2°視場(chǎng)的中央視覺(jué)觀察條件，也可用于1°～4°視場(chǎng)的顏色測(cè)量，但對(duì)極小視場(chǎng)的顏色觀察不再有效。對(duì)于大于4°視場(chǎng)的顏色測(cè)量，應(yīng)采用CIE1964 XYZ標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)。

CIE1931 XYZ標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)是在廣泛的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上評(píng)價(jià)的人眼響應(yīng)，是國(guó)際上顏色測(cè)量和表征的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，是幾乎一切顏色計(jì)算和顏色測(cè)量?jī)x器設(shè)計(jì)、制造的基本理論依據(jù)。

2.CIE1964XYZ標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)

由于CIE1931XYZ標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)是在2°視場(chǎng)觀察條件下顏色視覺(jué)匹配實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上得到的，多年的應(yīng)用實(shí)踐表明CIE1931XYZ標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)適用于1°～4°視場(chǎng)。而當(dāng)視場(chǎng)增大到4°以上時(shí)，由于在人眼視網(wǎng)膜上的成像面積超過(guò)了中央凹范圍，桿體細(xì)胞也會(huì)參與作用，使顏色感受產(chǎn)生了一定的變化。日常生活中觀察物體時(shí)的視場(chǎng)通常較大，因此需要建立新的標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)，以滿足大視場(chǎng)觀察和測(cè)量的需要。

CIE在色度研究者基于10°視場(chǎng)條件下獲得的兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，于1964年推薦了一組用于大視場(chǎng)觀察的CIE1964標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值曲線，即CIE1964XYZ標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)，其三刺激值X10、Y10、Z10和色品坐標(biāo)x10、y10、z10的計(jì)算方程分別：

式中，φ（λ）為相應(yīng)的光譜能量分布，x10（λ）、y10（λ）和z10（λ）是CIE1964標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)的光譜三刺激值，k10為歸化系數(shù)。

色差儀觀察者角度2°/10°：

標(biāo)準(zhǔn)觀察者是一個(gè)專有名詞，了解顏色體系的發(fā)展過(guò)程，就不難理解2°標(biāo)準(zhǔn)觀察者和10°標(biāo)準(zhǔn)觀察者（以下簡(jiǎn)稱觀察者）。2°觀察者和10°觀察者的實(shí)質(zhì)是一組標(biāo)準(zhǔn)觀察者的配色函數(shù)。這組配色函數(shù)是通過(guò)一些正常色觀察者統(tǒng)計(jì)得出的，它與人眼的結(jié)構(gòu)相關(guān)。

2°觀察者的配色函數(shù)是1931年建立起來(lái)的，而10°觀察者的配色函數(shù)是1964年在2°觀察者的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，10°觀察者的視場(chǎng)包含了2°觀察者的視場(chǎng)。10°觀察者具有更為嚴(yán)密的統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)，因?yàn)樗墙⒃诟辔徽Ｉ^察者的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上的。2°和10°觀察者的視場(chǎng)如下圖所示。

CIE1931-XYZ標(biāo)準(zhǔn)觀察者的各個(gè)參數(shù)，都是適用于 2°視場(chǎng)的中央觀察條件（適用1°-4°視場(chǎng)），此視場(chǎng)角下觀察物體，主要是人眼的中央凹椎體細(xì)胞起作用。故小于1°的極小視場(chǎng)的顏色觀察和大于4°的視場(chǎng)顏色觀察條件，CIE1931-XYZ標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者不適用。因此，為了適應(yīng)大視場(chǎng)的顏色觀察，人們?cè)诖罅繉?shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，又建立了“CIE1964-XYZ 色度學(xué)系統(tǒng)”。

在“CIE1964-XYZ補(bǔ)色色度學(xué)系統(tǒng)”中觀察被測(cè)物體，既覆蓋了視網(wǎng)膜中心的椎體細(xì)胞，也覆蓋了視網(wǎng)膜中央凹周圍的桿體細(xì)胞，它適合于10°大視場(chǎng)。人的眼睛在2°的視場(chǎng)條件下，識(shí)別物體顏色的能力較低，在10°的視場(chǎng)條件下，判斷顏色的精度和重現(xiàn)性較高。目前顏色測(cè)量大多采用，10°的視場(chǎng)。