色域马蹄图（CIE 1931 Chromaticity Diagram）解析

色域马蹄图（又称CIE 1931 xy色度图）是国际照明委员会（CIE）制定的标准色彩空间模型，用于科学描述人眼可见的所有颜色。它以二维坐标形式呈现颜色的色度（色调和饱和度），是颜色科学、显示技术、照明设计等领域的重要工具。

色域马蹄图的基本结构

横轴（x）：代表红-绿分量

纵轴（y）：代表绿-蓝分量

马蹄形边界：表示纯光谱色（单色光），波长从380nm（紫色）到780nm（红色）。

底部直线（紫红线）：非光谱色，由红和紫混合而成（如洋红色）。

中心点（E点，x=y=0.333）：标准白光（等能白光）。

关键概念解析

(1) 色域（Gamut）

定义：设备（如显示器、灯具）能显示或再现的颜色范围。

表示方法：在马蹄图中以三角形或多边形标出（如sRGB、Adobe RGB）。

示例：

sRGB：覆盖约35%可见色域，适用于普通显示器。

DCI-P3：用于影视行业，色域比sRGB广25%。

Rec.2020：超高清电视标准，覆盖约75%可见色域。

(2) 相关色温（CCT）与黑体轨迹

黑体轨迹（Planckian Locus）：图中曲线，表示黑体辐射在不同温度下的颜色（如2700K暖黄→6500K冷白）。

相关色温：光源颜色与黑体轨迹上某点最接近时的温度（单位：开尔文，K）。

(3) 颜色纯度（饱和度）

越靠近边界：颜色越饱和（如纯红、纯绿）。

越靠近中心：颜色越接近白色（低饱和度）。

实际应用场景

(1) 显示技术

显示器校准：通过色域覆盖评估屏幕色彩准确性（如100% sRGB或95% DCI-P3）。

印刷行业：对比CMYK色域与目标色彩空间的差异。

(2) 照明设计

光源颜色评估：

白光LED的色点应靠近黑体轨迹（避免偏绿/偏紫）。

高显色性（CRI）光源需覆盖更广的色域。

色彩还原能力：Ra（显色指数）高的光源能使物体颜色在马蹄图中更接近自然光下的位置。

(3) 影视与摄影

广色域需求：电影调色需在DCI-P3或Rec.2020色域内完成，避免色彩失真。

局限性

忽略亮度信息：仅反映色度，需结合亮度（Y）才能完整描述颜色（CIE XYZ系统）。

感知不均匀性：相同坐标距离不代表人眼感知的颜色差异相同（后续改进版如CIE 1976 UCS更均匀）。

总结

色域马蹄图是颜色科学的基石工具，广泛应用于显示、照明、影视等领域。理解其原理可帮助：

选择高色域显示器或灯具；

优化色彩还原和视觉舒适度；

避免设计中的色彩偏差问题。