色差仪有哪些测色系统？XYZ与Lab怎么转换？

色差仪有哪些测色系统？色差仪是以色度学为基础研制的光学测色仪器，因此其在测色时，必须以色度学规定的测色系统为基础。目前，在色差仪中最常见的表色系统有三种：CIEYxy表色系、CIELAB表色系和Munsell表色系。本文对此作了介绍，感兴趣的朋友不妨了解一下！

色差仪最常用的测色系统介绍：

随着色度学研究的进展和测色技术的进步，目前已经开发出各种各样的测色专用仪器即色彩色差计，在一般的色彩色差计中目前最常用的表色系有三种：CIE1931Yxy表色系、CIELAB（CIELCH）表色系，除这两种用色度值表示颜色的方法外。还有一种非CIE 提出的颜色表示系统，即用记号和颜色样本（色卡）表示颜色的系统（孟塞尔颜色系统）。

1.Yxy表色系

Yxy表色系是CIE（国际照明委员会）1931年确立的标准表色系，它是其他各种表色系的基础。在色度图中，色度横坐标x从0-1.0，纵坐标y亦从0-1.0，两者组成等边三角形。等边三角形中形似斜吊钟图形的轮廓线为光谱轨迹，从380nm-700nm。图形中央有一点为CIE标准白色光源C，任何颜色都在色度图中古一确定的位置。

在Yxy表色系中，Y为物体的反射率，用%数表示。它对应于色三要素的明度其值就等于三刺激值的Y值。色度坐标x、y对应于色三要素的色调和彩度。x、y 色度坐标可由下式算得：

x=X/（X+Y+Z），y=Y/（X+Y+Z）（其中X、Y、Z 为三刺激值）

2.CIELAB（CIELCH）表色系

在CIELAB（CIELCH）表色系中，L*值对应于色三要素的明度值。色度a*值从红（+a*）到绿（-a*）渐变，b*值从黄（+b*）到蓝（-b*）渐变，C*代表饱和度，ho代表色调角，坐标原点（a*=0；b*=0）为无彩色点。某一颜色的坐标位置与原点的距离为饱和度C*，b*与a*的比值为色调角h*的正切值。因而，（a*，b*）和（C*，h*）在表色系下代表同一点。

3.孟塞尔颜色系统

由孟塞尔所创立的孟塞尔颜色系统。它是用一个三维空间的类似球体的模型，把颜色的三要素明度、色调、彩度全部表示出来，孟塞尔颜色立体的中央轴，代表无彩色黑白系列中性色的明度等级，顶部为白色，底部为黑色，分0-10共11个在感觉上等距离等级一块颜色样品离开中央轴的水平距离代表彩度的变化。

孟塞尔颜色系统为我们提供了一个直观色样品，在许多情况下是十分有用的。但因孟塞尔颜色图册所建立的颜色样品还太少，其对应的明度、色调、彩度等级间隔太大，还不能直接用于样品颜色的标定。

色差仪XYZ与Lab表色系统转换方法：

CIE1976L*a*b*均匀颜色空间是CIE1931标准色度学系统的非线性变换，它将XYZ直角坐标颜色空间转换为柱面极坐标，将三刺激值XYZ转换成与眼睛视觉相一致的明度L*和色度a*、b*，其中a*、b*与色调、饱和度的感觉相一致。在色度学中，明度L*和色度a*、b*计算公式的表达形式如下：

式中，X、Y、Z分别为CIE1931标准色度学系统的三刺激值，Xn、Yn、Zn为观察样品时使用的照明光源所对应的标准照明体三刺激值，通常规定使用D65或D50（印刷行业）为标准照明体。照明体D65和D50的三刺激值Xn、Yn、Zn以及色品坐标值，如下表所示。

上述公式适用于颜色不太暗的情况，即满足X/Xn、Y/Yn和Z/Zn分别大于0.008856的条件。一般而言，绝大多数样品的颜色都能满足这个条件。但是，当三刺激值中的某一项不满足这个条件时，该公式应该如何使用却往往没有详细的说明，在计算较暗颜色时就会出现问题。事实上，该公式还有更普遍的表达形式：

上式中为f（X/Xn）、f（Y/Yn）、f（Z/Zn）分段函数，以0.008856为临界点，在中、亮调区为立方根函数，在暗调区为线性函数。f（X/Xn）、f（Y/Yn）、f（Z/Zn）在临界点的0.008856处衔接情况如下图所示。

当X/Xn、Y/Yn和Z/Zn等于临界值0.008856时，f（X/Xn）、f（Y/Yn）、f（Z/Zn）在0.2069处相接。当X/Xn、Y/Yn和Z/Zn等于0时，f（X/Xn）、f（Y/Yn）、f（Z/Zn）不等于0，而是等于0.1379。

在使用上述公式进行计算时，应当注意如下问题：

1.照明体的选用。在计算L*、a*、b*值时所使用的标准照明体三刺激值Xn、Yn、Zn，一定要与计算或测量样品三刺激值X、Y、Z时所使用的一致。例如，测量三刺激值使用的是标准照明体D65，则计算L*、a*、b*时也应该使用标准照明体D65的三刺激值 Xn、Yn、Zn。

2.当X/Xn、Y/Yn和Z/Zn同时均小于0.008856 时，上式中明度和色度计算公式可以简化为以下形式：

3.当X/Xn、Y/Yn和Z/Zn中有一项或两项小于0.008856时，就应该改用上面的线性函数计算，而大于临界值的项为立方根函数，不宜再用式上面的明度和色度公式计算。

4.根据临界条件，可以计算出在标准照明体D65和D50条件下样品三刺激值的临界值，如下表。从下表所列数据可以看出，通常三刺激值小于1才会接近临界值，改换计算公式。