CIE為了對顏色進行統一的度量，規定了用于顏色測量的CIE標準色度學系統，CIE標準色度學系統是顏色測量過程中常用的工具和方法。在這一系統中，CIE對顏色測量的標準化條件和色彩空間進行了相應的規定。那么，CIE顏色測量的標準化條件有哪些？CIE顏色定量描述的色度空間有幾個？下文將為大家進行介紹。

CIE顏色測量的標準化條件：

1.標準照明體及光源

在不同的光源照射下，同一物體會顯現出不同的顏色，這一因素使得不同顏色之間的比較變得困難。為了解決這一問題，方便顏色量的比較和傳遞，CIE推薦了幾種標準照明體和光源。光源如太陽、鹵鎢燈、LED等；照明體指具有特定光譜功率分布的物體，但并不一定存在一個具體的光源與之對應。CIE推薦標準照明體的相對光譜功率分布如下圖所示，其中曲線SA、SB、Sc 分別代表了標準照明體A、B、C 的相對光譜功率分布，曲線D65則是標準照明體D系列的中的一種相對光譜功率分布。

如上圖所示，標準照明體D代表的是各種日光的相對光譜功率分布，有著比標準照明體A、B和C更加符合日光的色品坐標。因此，一般優先推薦使用標準照明體D，其中在色度學領域中應用最多的標準照明體是D65。標準光源是符合標準照明體的光譜功率分布的人工光源，CIE推薦了標準光源A、B、C來實現標準照明體A、B、C的相對光譜功率分布。唯獨標準照明體D，CIE尚未給出與之對應的標準光源。因此標準照明體D的模擬是當前光源研究的重要內容之一。

2.照明與接收幾何條件

照明與接收幾何條件指的是光源、被測物體和觀察者之間在空間上的位置關系。顏色測量時，照明與幾何條件的變化也會造成測量結果的變化。因此，為了減少這些因素對光譜實測結果精確度的影響、提高測量精度，CIE對透射樣品的檢測推薦了以下3種測量模式，具體空間方位如下圖所示。

（1）垂直/垂直（0/0）

照明裝置和測量裝置安裝在樣品兩側，且在樣品法線方向上，安裝要求光軸與樣品法線的夾角不超過 5°。入射光束垂直透射被測樣品，測量裝置的探測器捕獲透射的光輻射，從而獲取透射樣品的色度信息和其部分透射比τr。

（2）垂直/漫射（0/d）

照明裝置同樣安裝在樣品表面法線方向上，安裝時同樣要求光軸與樣品法線的夾角不超過5°。入射光束垂直透射被測樣品，選擇尺寸合適且內壁反射比均保持一致的積分球安置于透射樣品底部。測量裝置安裝在積分球的開口處，收集照明光束的透射光通量，從而獲取透射樣品的色度信息和透射比τ。如果將照明裝置和探測裝置的位置互換，則稱為垂直/漫射（0/d）方式。

（3）漫射/漫射（d/d）

樣品兩邊都安裝具有漫射功能的積分球，兩個積分球的開口處分別安裝照明裝置和測量裝置。通過安裝有測量裝置的積分球收集透射光輻射，測量裝置獲取透射樣品色度和其雙漫射透射比τd/d。

3.標準觀察者

CIE 規定在計算顏色量時，為了消除不同人對相同顏色的感覺差異，CIE定義了標準觀察者的概念。經過對一定數量擁有正常視覺的人類進行實驗，將其結果作為所有色度測量和顏色計算的依據。并將這些實驗及其分析結果，稱作標準觀察者。實驗中使用分屏，在左側投射一種特定色彩，右側投射光強可調節的紅綠藍三色，示意圖如下圖所示。觀察者們需要通過調節右側三色的光強并將其形成的顏色與左側的顏色進行匹配，記錄下每種光源的變化及其輻射量，實現對人眼色覺能力的量化。

CIE顏色定量描述的色度空間：

基于上述的3個標準，CIE根據不同的應用場景，建立了許多的標準色度體系，也稱作顏色空間。常用的顏色空間有RGB、XYZ，并由此衍生出了Luv和Lab等。利用這些色度空間的色品坐標可以定量的描述顏色。下面對幾個常用的顏色模型進行介紹。

1.1931CIE顏色系統

1931CIE顏色系統包括1931CIE-RGB顏色系統和 1931CIE-XYZ顏色系統。

人類對自然中顏色的識別是通過人眼視網膜上的三種視錐細胞，而這三種視錐細胞最敏感的波長范圍分別對應紅、綠、藍3種顏色的波段。根據這種規律，提出三原色原理，即在理論上可見光內的所有顏色都可以由紅色R、綠色G、藍色B這3種原色匹配產生，從而得到了1931CIE-RGB顏色系統。該系統首次使用數學方法，通過確定三原色的比例系數來確定顏色，CIE通過對317位正常視覺者進行色匹配實驗，得到如圖1的色匹配函數曲線。并得到1931CIE-RGB系統色度圖2，不難發現，曲線圖與色度圖中出現了負數，這是因為在標準觀察者實驗的過程中，會出現無法通過調節右側三色的光強來匹配左側顏色的情況，為了將實驗者所觀察到的顏色與左側顏色相匹配，不得不將左側顏色進行調整，負值即補償這部分調整。

針對RGB顏色系統中負值的出現對后續使用不便及計算困難的問題，CIE對色匹配函數進行了線性變換，將所有的分量都放在正數空間，從而得到了新的一組三原色XYZ。對應的色匹配曲線如下圖1所示，并得到 1931CIE-XYZ系統色度圖，如圖2所示。1931CIE-XYZ顏色系統在計算使用上的方便，為日后量化視覺顏色、顏色測量及色差評定標準打下了基礎。

2.1964CIE顏色系統

1931CIE顏色系統表征了人眼在視場為2°時的色覺平均特性，但是在日常觀察物體時常常會超過2°的范圍，研究表明，當視場大于4°時，由于眼睛桿狀細胞的參與及視網膜中央窩黃色素的影響，顏色視覺會發生一定變化。因此CIE在1964年進行10°視場的色匹配實驗，補充規定了一組新的三刺激值作為標準，并對之前的實驗結果作了桿狀細胞參與的修正，得到新的RGB顏色系統。

同樣的，為消除負值帶來的不便對RGB顏色系統進行線性變換，得到1964CIE-XYZ顏色系統。對比于1931CIE-XYZ顏色系統，1931CIE-XYZ顏色系統在視網膜上中央窩以外的區域對短波光譜有更高的敏感性，提高了大視場下顏色匹配的精度和辨別色差的能力。

3.1976CIELab均勻顏色空間

1931CIE色度空間顏色分布不均勻，不容易對顏色之間的差異進行判定，無法非常直觀的判斷兩種顏色之間差異的大小。因此為了進一步改進和統一顏色評價的方法，CIE 推薦了新的顏色空間及相關的色差公式，即 1976CIELab。1976CIELab屬于非自照明的顏色空間，與其它顏色空間相比，1976CIELab是與設備無關的顏色表示方法，在感知上是均勻一致的，能夠較好的反映物體色真實的心理感受效果。1976CIELab的出現統一了色差評價的標準，現已成為各顏色測量行業中檢測最終產品顏色差別一致性的定量評價標準。

1976CIELab色空間由（L）、（a）、（b）3 個要素組成，L表示照度，相當于亮度，值域范圍為0～100；a表示的顏色范圍是洋紅色至綠色，b表示的顏色范圍是黃色至藍知色，兩者值域都是+127至-128.1976CIE-Lab 空間可由1931CIEXYZ系統通過數學轉換得到，具體計算公式如下：

其中，在上面的公式中，X、Y、Z指的是物體的三刺激值，這三個屬性值是在海明對立坐標理論的基礎上建立起來的。Xn、Yn、Zn表示的是CIE標準照明體先照射在完全反射漫反射體上，再經其反射到人們眼中的白顏色物體的三刺激值。光源和觀察者的條件分別以D65和10°條件為佳。在不同的光源以及觀察者條件下，三刺激值是不同的。若采用D65標準照明體X0=94.811，Y0=100.00，Z0=107.304。

同時，1976CIELab還給出了色差計算公式，具體計算公式如下：

式中：△L為兩顏色間明度差，△a與△b為兩顏色之間的色度差。△E為總色差，△E越大，說明兩種顏色之間的色差越明顯，在色空間上距離越遠。