颜色的本质是什么？色度学中用于颜色的表示方法有哪些？

颜色本质上是一种视觉效应，是人类通过眼、脑结合生活经验对可见光形成的视觉感受，但不同观察者对颜色的视觉感受是存在差异的。因此，CIE为了统一颜色量化的标准，就规定了多种用于颜色表示的标准方法。本文对颜色的本质及色度学中颜色的表示方法做了介绍，感兴趣的朋友可以了解一下！

颜色的本质是什么？

颜色本质上是一种视觉效应，是人类通过眼、脑结合生活经验对可见光形成的视觉感受。我们肉眼看见的光线不过是一定波长范围内的电磁波表现出来的，而这段波长范围区间内就已经包含我们能辨别的所有颜色，色相、明度和饱和度是颜色的三个基本属性。

在没有正规的测色仪器之前，颜色的识别都是依靠人眼来比较。而影响颜色分辨结果的主要有三种因素，即光源的性质、物体的属性和观察者本身，每种因素对与颜色的分辨都有很大的影响，这就导致制定一个标准的、客观的颜色识别和测量的标准势在必行。CIE在多年研究的基础上，制定了一整套将光源、物体反射率和透射率等因素量化的标准，使用CIE指定的颜色测量和识别标准可以克服人眼观察的主观性和不准确性。

色度学中用于颜色的表示方法：

1.H、V、C表色系统

为了便于了解颜色管理方而的机理，首先介绍颜色立体图（如下图所示）。颜色立体是利用三维坐标把颜色知觉的三个属性（色调、明度和饱和度）完整地表示出来，图中的每个具体空间位置均代表着一个特定颜色。

（1）色调（H）

色调又称色相，是色彩最主要的特征，是色与色的主要区别。光谱中不同波长的光都具有特定的颜色，所以一定波长的光或某些不同波长的光混合，呈现出不同的色彩表象，这些色彩的表象就称为色调。

（2）明度（V）

对于色调相同的颜色来说，如果光波的反射率、透射率或是辐射光能量不相等时，最终的视觉效果也不相同，这个变化的量称为明度。愈接近白色明度愈大，愈接近黑色则明度愈小。人眼对明度的变化是很敏感的。

（3）饱和度（C）

饱和度亦称纯度、艳度或彩度，表示颜色的浓淡程度。某颜色的色相表现越明显，它的饱和度就越高。在纯色颜料中加入白色或黑色后饱和度就会降低。染料的饱和度取决于其着色物表面反射光谱辐射的选择性，若着色物对光谱某一较窄波段的光反射率高，而对于其他波长的反射率很低或没有反射，则表明它有很高的光谱选择性，这一染料或颜料的选择性就高。反之，不仅能反射某一色光，同时也能反射一些其它色光时，饱和度就小。

2.CIE标准色度学系统

（1）CIE1931RGB色度系统

1931年，国际照明委员会根据W.D.Right和J.Guild的实验结果，推出了“CIE1931-RGB”标准色度观察者光谱三刺激值。

由加混色原理可知，任何一个颜色均可以用线性无关的三个原色以适当的比例相加混合而与之匹配，写成色方程即为：

上式中r、g、b是匹配颜色C所需要的三个原色的刺激量，称之为颜色C的三刺激值。如果令r=r/（r+g+b），g=g/（r+g+b），b=b/（r+g+b）则上式变为：

上式中r、g、b是颜色C的色品坐标。

如果定义颜色C的一个单位为1（C）=r（R）+g（G）+b（B），即c=r+g+b，而显然r+g+b=1，所以可以用r、g作为直角坐标绘制出一个直角坐标图它是由所有光谱色的色品坐标点连接起来而形成的光谱轨迹，称之为色品图。如下图 所示，其中wE代表等能白色。

从上图可以看到，r、g、b光谱三刺激值和光谱轨迹的色品坐标中均有很大一部分出现负值。计算不方便，不易于理解。于是，CIE 又在“CIE-RGB”的基础上导出了

（2）CIE1931XYZ色度系统

CIE1931RGB系统中波长谱线的坐标点连接起来，就形成了CIE1931XYZ系统色品图，如下图所示。

由CIE1931RGB系统转换而来的等能光谱色品坐标，连成的曲线称为CIEx-y色品图的光谱轨迹在光谱轨迹的红端波长到波长为560nm的区间内，光谱色轨迹接近直线，然后光谱色轨迹形成弧形曲线直至光谱的短波区域，蓝紫色的波长被压缩在很小的范围之内由该光谱轨迹曲线以及连接光谱的红端和蓝端的直线所构成的马蹄形内，包括了一切物理上能实现的颜色。

XYZ三刺激值是通过色刺激函数每一个波长的值乘以CIE色匹配函数每一个波长上的值，并将每一组乘积在相应整个可见光谱的波长范围内积分起来得到。按实践中常用的方法，对于反射物体色，其结果可用400-700nm波长范围内，间隔20nm的波长处的乘积和来近似表示。

3.CIE1976 L*a*b*表色系统

CIE推荐的X，Y，Z空间是不均匀的，在此空间中，两对等距的颜色点，并不一定给人以相同的颜色感觉。为了提高计算结果与视觉的相关性，CIE推出了几种均匀颜色空间（CIE1964W*U*V*、CIE1976L*u*v*、CIE1976L*a*b*等），其中应用最广泛的是CIE1976L*a*b*均匀颜色空间。当X、Y、Z和X0、Y0、Z0满足条件X/X>0.008856，Y/Y0>008856，Z/Z0>0.008856时，其坐标参数为：

当 X/X0，Y/Y0，Z/Z0三个值中任一个小于 0.008856 时，其坐标参数为：

式中的X0，Y0，Z0代表CIE标准照明体照射在完全漫反射体上，然后反射到人眼中的三刺激值，其值列于下表中。

L*为明度指数，表示黑-白轴，a*和b*为色度指数，分别表示红-绿轴和黄-蓝轴。L为 10 时，表示对光完全散射的漫射体；L为0时，表示对光完全吸收的黑体。a*值越大，样品的色调越红；b*值越大，色调就越黄。