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。

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。

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：

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。