顏色可以分為彩色和非彩色兩大類，對于彩色來說，顏色可以用明度、色調(diào)和飽和度三個要素來表述，特征參數(shù)的不同，表示著顏色間的差別，而顏色時間的差異可以用三刺激值、Y、Z來表示。本文對顏色三刺激值的計算方法及顏色三刺激值與光譜三刺激值的關(guān)系做了簡要的介紹，對顏色測量知識感興趣的朋友不妨了解一下！
顏色怎么理解？
1.顏色的定義
國標(biāo)GB/T5698-1985規(guī)定，顏色是光作用于人眼所引起的除本身形象以外的視覺特性。該定義表明，當(dāng)光作用于人眼時，人的大腦會對視覺系統(tǒng)做出相應(yīng)的判斷，在大腦的作用下，人的視覺也會被其所處的外界環(huán)境、自身年齡、閱歷以及視力情況等一系列因素所影響。
顏色是一種對光的視覺效應(yīng)，色光是通過對人眼視網(wǎng)膜上的神經(jīng)細(xì)胞作用產(chǎn)生，物體吸收或反射某種色光，因而表現(xiàn)某種顏色。也就是說，人們所看到的物體是不發(fā)光的，正是由于光源照射在物體上，物體表面對光有反射、折射等現(xiàn)象使得物體吸收或反射某種色光，色光對人眼視網(wǎng)膜上相關(guān)神經(jīng)細(xì)胞的作用使得該物體呈現(xiàn)某種顏色。光的選擇吸收這一特征是物體能表現(xiàn)出不同色彩的根本原因。
2.顏色的分類
顏色分為非彩色和彩色兩大類。非彩色指白色、黑色及白與黑之間深淺不同的灰色所構(gòu)成的顏色系列，彩色指白黑非彩色系列以外的所有顏色，如各種光譜色均為彩色。根據(jù)顏色形成機(jī)理的不同，顏色又分為光源色、物體色及熒光色。自發(fā)光形成的顏色，稱為光源色；自身不發(fā)光，憑借其他光源照明，通過反射或者透射而形成的顏色，稱為物體色；物體受光照射激發(fā)所產(chǎn)生的熒光與透射或反射光共同形成的顏色稱為熒光色。
3.顏色的表觀特征
顏色有三種表觀特征，即明度、色調(diào)和飽和度。明度表示顏色明亮的程度；色調(diào)是彩色彼此相互區(qū)分的特性，是決定彩色本質(zhì)的基本參量；飽和度表示顏色接近光譜色的程度即彩色的純潔性，每種顏色都可以看成是某種光譜色與白色混合的結(jié)果，光譜色所占比例越大，顏色的飽和度就越高。
彩色必須具備上面三個特征，特征參數(shù)的不同，表示著顏色間的差別。
非彩色只有明度值的差別，沒有色調(diào)區(qū)分，其色調(diào)和飽和度均為0。
顏色三刺激值計算方法：
國際照明委員會（CIE）于1931年推薦了CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者的顏色匹配函數(shù)，被視為色度學(xué)的基礎(chǔ)。顏色可以由三刺激值X、Y、Z 來表示，其值通過在可見光波長范圍內(nèi)由標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者的顏色匹配函數(shù)、照明體的光譜功率分布以及物體的光譜特性（透射比或反射比）計算出來：
式中，P（λ）為照明體的光譜功率分布，R（λ）為物體的光譜特性（光譜反射比或透射比），x（λ）、y（λ）、z（λ）是CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者的顏色匹配函數(shù)，適用于2°視場；k是歸化系數(shù)，其使完全漫反射體的Y值等于100，即：
然后，可以根據(jù)該顏色的三刺激值計算其相應(yīng)的色品坐標(biāo)：
由式色品坐標(biāo)計算得到的x和y值可在下圖所示的CIE-xy色品圖上確定該顏，色對應(yīng)的位置點(diǎn)，而下圖包含了可見光范圍內(nèi)所有可能出現(xiàn)的顏色。
CIE1931標(biāo)準(zhǔn)觀察者對應(yīng)于2°視場，因?yàn)樵谄毡橐饬x上認(rèn)為視網(wǎng)膜上具有顏色分辨能力的視錐細(xì)胞分布在視網(wǎng)膜中心具有2°視場的范圍內(nèi)，而多年的應(yīng)用實(shí)踐也表明CIE1931 XYZ標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)適用于1°~4°的觀察視場范圍；當(dāng)視場增大到4°以上時，視網(wǎng)膜上只具有光線強(qiáng)弱分辨能力的視桿細(xì)胞也參與到視覺感知中，x（λ）、y（λ）、z（λ）在波長380-460nm光譜區(qū)間內(nèi)的數(shù)值偏低，故而根據(jù)CIE1931標(biāo)準(zhǔn)觀察者計算出的三刺激值對于顏色的描述會出現(xiàn)偏差。為了適應(yīng)大視場顏色測量的需要，基于Stiles&Burch以及 Speranskaya的研究工作，CIE于1964年推薦了CIE1964標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者的顏色匹配函數(shù)，即x10（λ）、y10（λ）、z10（λ）：將上式中的x（λ）、y（λ）、z（λ）替換為x10（λ）、y10（λ）、z10（λ），便可得到10°視場條件下的三刺激值X10、Y10、Z10，由此建立了CIE1964補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)。
根據(jù)（ISO/CIE 10527）的規(guī)定，CIE標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者顏色匹配函數(shù)的波長分布范圍為360~830nm并以1nm為間隔。理想情況下，光源與物體光譜能量或者光譜反射比均為連續(xù)，不存在波長范圍和波長間隔的差異，但是在實(shí)際中分光光度計和光譜輻射度計的測量波長范圍及間隔可能不同，所以為了正確地計算三刺激值，通常需要對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插和外插以滿足計算的需要。美國測試材料學(xué)會ASTM公布了一種引入內(nèi)插和外插外推的計算三刺激值的方法（ASTM E 308），計算三刺激值的公式為：
將測得物體光譜反射比與三刺激值的權(quán)重Wx、Wy，和Wz相乘，結(jié)果相加后得到對應(yīng)的三刺激值，符合CIE三刺激值的計算標(biāo)準(zhǔn)。在本實(shí)驗(yàn)中，計算所有顏色樣本的三刺激值均采用該方法。
顏色三刺激值與光譜三刺激值什么關(guān)系？
顏色三刺激值與光譜三刺激值兩者都是影響視覺顏色的因素，它們之間有著密切的聯(lián)系。顏色三刺激值（CIE三色系統(tǒng)）是顏色空間的一種抽象表示法，三色系統(tǒng)由紅色、綠色和藍(lán)色三種色度值經(jīng)過一定的數(shù)學(xué)運(yùn)算所得，它可以反映出一個具有獨(dú)特色彩的顏色。而光譜三刺激值（RGB）是由光譜反射率函數(shù)經(jīng)過一定的數(shù)學(xué)計算得到的，它可以把視覺顏色轉(zhuǎn)換成用來顯示在屏幕上的色彩。
這兩者都是描述顏色的有效方式，但它們之間有著一定的差異。CIE三色系統(tǒng)是根據(jù)人類的視覺特性，把一個顏色抽象成一種三維的抽象數(shù)值，而RGB光譜三色系統(tǒng)是根據(jù)計算機(jī)和高端顯示設(shè)備的技術(shù)特性，把一個顏色抽象成一種三維數(shù)值。CIE三色系統(tǒng)能夠模擬出更多的色彩和色調(diào)；而 RGB三色系統(tǒng)則更容易用在計算機(jī)顯示設(shè)備上，它可以更精準(zhǔn)地模擬屏幕上的顏色。
因此，當(dāng)我們想要非常準(zhǔn)確地表示一種特定顏色時，則需要使用CIE三色系統(tǒng)與RGB三色系統(tǒng)。例如，計算機(jī)顯示設(shè)備上的RGB顏色編碼代表的顏色，實(shí)際上是由CIE三色系統(tǒng)數(shù)值轉(zhuǎn)換而來的。因此，CIE三色系統(tǒng)和RGB三色系統(tǒng)之間的關(guān)系是：一種特定顏色可以通過CIE三色系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成RGB三色系統(tǒng)，而RGB三色系統(tǒng)也可以轉(zhuǎn)換成CIE三色系統(tǒng)。
由于顏色表示法的差異，在處理視覺顏色時，必須確定使用哪一種來表示特定顏色。在許多視覺過程中使用CIE三色系統(tǒng)，因?yàn)樗哂懈蟮幕叶群蜕忍匦?，可以更精確地表示出各種深淺不同的色彩。而在使用計算機(jī)顯示設(shè)備時，則需要使用RGB三色系統(tǒng)，因?yàn)樗梢园岩曈X顏色轉(zhuǎn)換成用來顯示在屏幕上的色彩。
總的來說，CIE三色系統(tǒng)和RGB三色系統(tǒng)都是視覺顏色的有效表示方式，它們之間有著相互協(xié)作的關(guān)系，而使用哪一種表示法取決于應(yīng)用場景。