色差仪标准色度系统及观察者角度2°/10°

色差仪是以色度学为基础研制的光电仪器，其在对颜色进行定量的分析时，必须满足色度学的相关规定，在统一的色度标准下对颜色进行测量。本文对色差仪标准色度系统的类型及不同色度系统下的观察者角度做了介绍。

色差仪标准色度系统介绍：

1.CIE1931XYZ色度系统

由于CIE1931RGB色度系统在计算过程中会出现负值，因此CIE采用假想的三刺激值X、Y和Z来建立一个新的色度系统，即CIE1931 XYZ标准色度系统。通过选择合适的三原色，使其光谱三刺激值x（x）、y（y）和z（z）均不为负数，并且Y与亮度值成正比。三刺激值X、Y、Z及其相应色品坐标x、y、z的计算方法分别如下式所示：

式中，φ（λ）是光源发出（光源色）或是光源经物体反射或透射后（物体色）进入人眼的光谱能量分布，称之为颜色刺激函数；x（λ）、y（λ）和z（λ）是CIE1931标准色度系统的光谱三刺激值，其数据可通过查表得到；k为相应的归化系数。应注意的是，当需要预测在不同照明体下的三刺激值时，应采用色貌模型进行计算。

CIE1931 XYZ标准色度系统主要体现人眼视觉系统中央凹锥体细胞的作用，因此适用于2°视场的中央视觉观察条件，也可用于1°～4°视场的颜色测量，但对极小视场的颜色观察不再有效。对于大于4°视场的颜色测量，应采用CIE1964 XYZ标准色度系统。

CIE1931 XYZ标准色度系统是在广泛的实验基础上评价的人眼响应，是国际上颜色测量和表征的统一标准，是几乎一切颜色计算和颜色测量仪器设计、制造的基本理论依据。

2.CIE1964XYZ标准色度系统

由于CIE1931XYZ标准色度系统是在2°视场观察条件下颜色视觉匹配实验数据的基础上得到的，多年的应用实践表明CIE1931XYZ标准色度系统适用于1°～4°视场。而当视场增大到4°以上时，由于在人眼视网膜上的成像面积超过了中央凹范围，杆体细胞也会参与作用，使颜色感受产生了一定的变化。日常生活中观察物体时的视场通常较大，因此需要建立新的标准色度系统，以满足大视场观察和测量的需要。

CIE在色度研究者基于10°视场条件下获得的两组实验数据的基础上，于1964年推荐了一组用于大视场观察的CIE1964标准色度观察者光谱三刺激值曲线，即CIE1964XYZ标准色度系统，其三刺激值X10、Y10、Z10和色品坐标x10、y10、z10的计算方程分别：

式中，φ（λ）为相应的光谱能量分布，x10（λ）、y10（λ）和z10（λ）是CIE1964标准色度系统的光谱三刺激值，k10为归化系数。

色差仪观察者角度2°/10°：

标准观察者是一个专有名词，了解颜色体系的发展过程，就不难理解2°标准观察者和10°标准观察者（以下简称观察者）。2°观察者和10°观察者的实质是一组标准观察者的配色函数。这组配色函数是通过一些正常色观察者统计得出的，它与人眼的结构相关。

2°观察者的配色函数是1931年建立起来的，而10°观察者的配色函数是1964年在2°观察者的统计数据的基础上发展起来的，10°观察者的视场包含了2°观察者的视场。10°观察者具有更为严密的统计基础，因为它是建立在更多位正常色观察者的统计数据基础之上的。2°和10°观察者的视场如下图所示。

CIE1931-XYZ标准观察者的各个参数，都是适用于 2°视场的中央观察条件（适用1°-4°视场），此视场角下观察物体，主要是人眼的中央凹椎体细胞起作用。故小于1°的极小视场的颜色观察和大于4°的视场颜色观察条件，CIE1931-XYZ标准色度观察者不适用。因此，为了适应大视场的颜色观察，人们在大量实验的基础上，又建立了“CIE1964-XYZ 色度学系统”。

在“CIE1964-XYZ补色色度学系统”中观察被测物体，既覆盖了视网膜中心的椎体细胞，也覆盖了视网膜中央凹周围的杆体细胞，它适合于10°大视场。人的眼睛在2°的视场条件下，识别物体颜色的能力较低，在10°的视场条件下，判断颜色的精度和重现性较高。目前颜色测量大多采用，10°的视场。