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常见的CIE图表详解与应用指南

CIE(国际照明委员会)制定的色度图是色彩科学领域的基石,为颜色测量、管理和交流提供了标准化框架。以下是几种最重要且常见的CIE图表及其核心特点的详细解析。

 

cie色域图


一、CIE 1931 xy 色度图

核心特点:

CIE 1931 xy色度图是首个基于人眼视觉特性的标准化色度图,奠定了现代色度学的基础。其形状呈“舌形”或“马蹄形”,覆盖了人眼在正常光照下可见的所有颜色范围。图中x轴代表红色分量,y轴代表绿色分量,而蓝色分量通过z=1-x-y推导得出。光谱轨迹边界标注了波长(380-780nm),内部区域为所有可混合生成的真实颜色。

应用场景:

用于定义颜色范围、计算色域(如sRGB、DCI-P3等标准),以及评估光源的色温(通过黑体轨迹)。例如,苹果显示器的P3色域覆盖范围可在该图中清晰标注。

局限性:

其颜色分布不均匀,图上相同几何距离对应的色差感知不一致(例如人眼对绿色区域变化更敏感),因此不适用于精确的色差计算。

 

二、CIE 1960 UCS均匀色度图

改进目的:

为解决CIE 1931图感知不均匀性问题,CIE 1960 UCS图通过坐标变换(u=x, v=1.5y)优化了色差与几何距离的关联性。图中麦克亚当椭圆(代表视觉可辨色差)的形状更接近圆形,表明均匀性提升。

关键贡献:

该图是等色温线计算的基础,广泛应用于光源色温评价(如Duv参数)。此外,它衍生出CIE 1964 WUV*均匀色彩空间,首次将明度维度纳入三维模型。

应用场景:

工业色彩质量控制、早期显示设备色域评估。

 

cie色域图2


三、CIE 1976 UCS图及衍生空间

CIE 1976 u'v'图:

在1960版基础上进一步优化均匀性,纵坐标扩展至1.5倍(v'=1.5v)。其麦克亚当椭圆分布更均匀,成为当前推荐使用的均匀色度标尺图。

适用于显示设备色彩性能分析、色差评估(如Δu'v'计算)。

CIE 1976 Luv空间*:

三维均匀色彩空间,包含明度L和色度坐标u、v。特别适合自发光体(如显示器、灯具)的色差计算,公式ΔEuv = √(ΔL² + Δu² + Δv*²)与人眼感知一致性高。

CIE 1976 Lab空间*:

最广泛使用的三维空间,明度L(0-100)、a(红-绿轴)、b(黄-蓝轴)。其色差公式ΔEab = √(ΔL² + Δa² + Δb²)成为工业色差检测的金标准*。

优势:无需参考光源数据,直接比较颜色,广泛应用于涂料、纺织、塑料等表面色行业。

 

四、关键图表对比与演进关系

下表总结了主要CIE图表的特性与演进逻辑:

 

cie色域图3


五、实际应用中的选择建议

需要直观色域展示:优先使用CIE 1931 xy图,其光谱轨迹边界清晰,适合对比不同设备色域覆盖范围。

要求色差评估精准:选择CIE Lab空间(表面色)或CIE Luv空间**(自发光体),其ΔE公式与视觉感知高度匹配。

涉及光源色温分析:需基于CIE 1960 UCS图计算相关色温(CCT)和Duv参数。

 

六、技术演进总结

CIE图表的演进始终围绕感知均匀性提升和三维空间扩展两条主线:

从1931到1976年,通过坐标变换逐步优化了色差感知的线性关系。

从二维色度图到三维色彩空间(如LAB、LUV),增加了明度维度,支持更全面的色彩管理。

当前行业趋势是结合多种空间优势:例如使用CIE 1931 xy图进行色域可视化,再用CIE Lab*计算具体色差。

 


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