由于顏色的測量受到多種主客觀因素的影響，因此為了統(tǒng)一顏色測量和計算的標(biāo)準(zhǔn)，CIE規(guī)定了多個表色系統(tǒng)，以用于對顏色進行客觀和定量的描述。色差儀作為光電儀器，是以CIE標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)為基礎(chǔ)而研制的。那么，色差儀有哪些表色系統(tǒng)？色差儀不同表色系統(tǒng)的色差值怎么計算？本文為大家進行了介紹，感興趣的可以了解一下！
色差儀的表色系統(tǒng)介紹：
使用國際普遍適用的CIE測色系統(tǒng)的基本理論來實現(xiàn)對顏色的數(shù)字化描述。在1931CIE-RGB系統(tǒng)中，選取了700nm、546.1nm、435.8nm作為紅、綠、藍三種原色，根據(jù)實驗和精確計算得到匹配等能白光E的三原色的亮度比例為：1.0000：4.5907：0.0601。這一比率也被作為紅、綠、藍三原色光的單位量，稱[R]、[G]、[B]三原色單位。任何一種顏色C都可由[R]、[G]、[B]三原色單位按一定數(shù)量混和匹配。顏色的匹配用方程表示如下：
式中R、G、B為匹配顏色C時所需的紅、綠、藍三原色的數(shù)量，被稱為三刺激值。R、G、B的具體數(shù)值決定了顏色C的顏色和光通量，但在一般測試中我們只需要的測定出顏色，而不需要測量具體的光通量，因此我們只要知道了R、G、B的相對值就可以了。則上面的顏色匹配方程式可以簡化為：
其中：
r、g、b稱為顏色C在RGB系統(tǒng)中的色坐標(biāo)。綜上所述，我們只要知道了r、g、b的其中兩個就可以確定出一種顏色，即顏色可以表示在一個二維平面中，如圖下圖所示。
圖中橫坐標(biāo)表示r，縱坐標(biāo)表示g，曲線上的點代表不同波長的光譜色，R、G、B三點組成的三角形內(nèi)的點的顏色都可以由三種基色相加匹配而成，E是等能白光，它的坐標(biāo)是（1/3，1/3）。很明顯我們可以看出很多顏色的坐標(biāo)出現(xiàn)了負值，這將會給計算和理解帶來麻煩，于是就有了1931CIE-XYZ系統(tǒng)的誕生。在該系統(tǒng)中虛擬了X、Y、Z三種三原色，它與R、G、B系統(tǒng)的關(guān)系是：
從式中我們可以看出XYZ系統(tǒng)相當(dāng)于對RGB系統(tǒng)進行了一次坐標(biāo)系的變換，從而使得負值得到消除，相對應(yīng)的CIE1931XYZ系統(tǒng)色度圖如下圖所示：
同理，我們可以得到XYZ系統(tǒng)下色坐標(biāo)描述：
色度學(xué)的基礎(chǔ)，就是選定了以上三種基色以后，利用配色儀器，將所有光譜色（每隔5nm）的色坐標(biāo)測出來。這個工作幾十年前就做過，并于由ClE作為標(biāo)準(zhǔn)確定下來。有了這些數(shù)據(jù)，如果已知某一顏色C的相對光譜能量分布P（λ），就可以通過近似計算公式求出它的三刺激值：
再將結(jié)果帶入上面的色品坐標(biāo)計算公式中就可以求得該顏色的色坐標(biāo)值，上式中x（λ），y（λ），z（λ）是CIE標(biāo)準(zhǔn)觀測者的顏色匹配函數(shù)，試驗證明，人眼在10°視場的觀察條件，顏色匹配的精度和辨色能力最高，因此采用CIE1964補充色度標(biāo)準(zhǔn)觀察者的數(shù)據(jù)。
色差儀不同表色系統(tǒng)色差值計算方法：
1.CIE1931、CIE1964
有了CIE標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)的兩組基本的視覺試驗數(shù)據(jù)，當(dāng)我們測定了光源的光譜功率分布和物體的光譜反射率只有，我們就可以計算光源色或物體色的色度坐標(biāo)。計算方法是用顏色刺激函數(shù)：φ（λ）分別乘以ClE光譜三刺激值，并在整個可見光譜范圍內(nèi)對這些乘積進行積分，三刺激值的標(biāo)準(zhǔn)方程是：
其中X、Y、Z和X10、Y10、Z10是CIE1931和CIE1964標(biāo)準(zhǔn)色度體系中定義的三刺激值，φ（λ）是顏色刺激函數(shù)，k是常數(shù)，x（λ），y（λ），z（λ）是ClE 1931標(biāo)準(zhǔn)觀測者的顏色三刺激值，x10（λ），y10（λ），z10（λ）是CIE1964標(biāo)準(zhǔn)觀測者的顏色三刺激值。對于物體的顏色，顏色刺激函數(shù)可能是物體反射光譜ρ（λ），或輻射光譜β（λ），或透射光譜τ（λ），和物體的照明光源的光譜能量分布S（λ）的乘積決定的，即：φ（λ）= ρ（λ）S（λ），φ（λ）= β（λ）S（λ），φ（λ）=（λ）S（λ）。
在實際應(yīng)用的計算中，我們一般都對積分進行求和近似運算，計算式可以表示為：
其中，k為常數(shù)，它是將照明體Y值調(diào)整為100時得到的系數(shù)。波長間隔 △λ 可以取1nm，5nm或10nm。在實際應(yīng)用中，當(dāng)不需要十分高的精確度或者刺激函數(shù)的光譜選擇性較低時，我們使用10nm的間隔，當(dāng)需要較高的精確度或者刺激函數(shù)的光譜選擇性中等時，我們使用5nm的間隔。同理，1nm的波長間隔用在需要很高的精確度或刺激函數(shù)的光譜選擇性很高的時候。顏色測量的光譜范圍選取400nm到700nm的可見光譜區(qū)域。其原理如下圖所示。
2.其它色空間
CIE1976L*a*b*空間采用亞當(dāng)斯-尼克森公式。L*被命名為米制明度，a*、b*為米制色度。設(shè)X、Y、Z和X0、Y0、Z0為待測樣品和完全漫反射體的三刺激值，則有：
其中X/X0、Y/Y0、Z/Z0應(yīng)該大于0.01。
在L*a*b*空間的兩個顏色之間的色差（L*a*b*）按下式計算：
L*C*h*色空間使用與L*a*b*色空間一樣的色度圖，但是它使用柱面坐標(biāo)，亮度L*與L*a*b*色空間中的L*相同；米色度飽和度C*和米制色調(diào)角h由下列公式確定：
對于差值的測量。米制色調(diào)角差是不計算的；而米制色調(diào)差△H*則是按照下列公式計算的：
L*u*v*色空間（也稱為CIELUV色空間）是CLE于1976年規(guī)定的幾種均勻色空間之一，L*u*v*值可以按照下列公式計算：
其中：
Y：三刺激值Y（也可以用三刺激值Y10）
u，v：來自CIE1976UCS圖上的色度坐標(biāo)
Y0，u0，v0：全反射漫射體的三刺激值Y和色度坐標(biāo)u，v
在L*u*v*色空間中，色差△E（L*u*v*）說明色差的程度但不是方向，它由下列方程式確定：
CIE94色差公式是在RIT-Dupont數(shù)據(jù)和Luo-Rigg數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出來的。CIE94公式被CIE推薦用于工業(yè)上的色差評估，其定義如下：
每個色差公式都有其局限性，CIE于1998年成立了一個致力于研究“工業(yè)色差評估的色調(diào)和明度依賴性校正”的技術(shù)委員會。該委員會推出了ClE2000色差公式，它是在CIELAB公式上做了5個調(diào)整：明度標(biāo)尺、彩度標(biāo)尺、色調(diào)標(biāo)尺、對彩度和色調(diào)的相互影響還有a*坐標(biāo)。CIE2000是目前最復(fù)雜的色差公式，其表達式為：
CIE2000色差公式中，多了一個交叉項，用以校正以前色差公式中對藍色色差預(yù)測的誤差。交叉項中的旋轉(zhuǎn)函數(shù)RT的表達式如下：
