色差仪XYZ和Yxy色度空间的含义及区别

XYZ是CIEXYZ颜色空间的简称，Yxy是CIEYxy颜色空间的简称，它们都是色差仪中常用的颜色空间，都是用三个维度来对颜色进行表述，但其表述颜色的含义存在差异。本文对色差仪XYZ和Yxy色度空间的含义及区别做了介绍。

色差仪XYZ色度空间介绍：

CIEXYZ颜色空间也称作CIE1931XYZ颜色空间，是CIE色彩空间中一个最先采用数学方法来定义颜色的标准空间，1931年国际照明委员会在进行了大量正常人视觉测量和统计建立了“标准色度观察者”，并通过对比计算机视觉系统和人眼视觉系统对颜色感知后建立的一套与人眼视觉感知光谱相一致的三原色颜色空间。

在CIEXYZ颜色空间中，Y参数表达的是颜色的明度或是亮度的测量，其色度是通过参数X和Y来确定，XYZ虽是由红绿蓝三原色转换而来的一种参数，但归根结底是三个假想色，没有太大的实际意义。CIEXYZ颜色空间是基于人眼的视觉感知建立的标准颜色空间，但其颜色空间中两种颜色的差别大小无法表达人眼对颜色差异的感知情况，所以该颜色空间无法模仿人眼视觉对颜色差别的感知，因而，无法采用该颜色空间将人眼视觉对色差的感知以数据形式准确表达。

CIEXYZ颜色空间主要应用于分光光度计和数字颜色分析器等分析仪器，它为这一类仪器提供了待分析样本所需的透射或折射的三色光信号。虽然 CIEXYZ颜色空间在分析化学中的相关应用也颇为广泛，但是它所表示的颜色与人眼感知不太一致，导致在不同颜色对比中存在一定缺陷。因此，该颜色模型往往只是用于线性转换到其他颜色空间的过渡颜色空间。

色差仪Yxy色度空间介绍：

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。其色度图如下图所示。

在色度图中，色度横座栎x从0～1.0，纵座标y亦从0～1.0，两者组成一等边三角形，等边三角形中一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占一确定的位置在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。色度座标值x、y对应于色三要素的色调和彩度。例如今有一颜色Q（见色度图中的标记），由C点过Q作一直线至光谱轨迹，在510nm处与光谱轨迹相交，那么Q颜色的主波长就是510nm，此处光谱轨迹所对应的色（绿色）就是Q的色调，Q离开C点接近光谱轨迹的程度则表明色的纯度。相当于彩度，Q愈靠近C愈不纯，彩度愈小，反之愈靠近光谱轨迹愈纯，彩度愈大。x、y色度座标值可由下式算得：x=X/（X+Y+Z）；y=Y/（X+Y+Z），其中X、Y、Z为三刺激值。

在Yxy表色系的色度图中，虽然每一个点代表一确定的颜色，但对视觉来讲，当某一颜色的座标位置变化很小时，人眼仍认为它是同一颜色，而感觉不出它的变化，因此CIE1931色度图不是一个理想色度图，图上的色度空间在视觉上是不均匀的，因此直接依靠Yxy表色系无法正确比较两个色的色差。

色差仪XYZ和Yxy色度空间的区别：

1931年CIE在RGB系统基础上，改用三个假想的原色X、Y、Z建立了一个新的色度系统。将匹配等能光谱的三刺激值的三原色数量，叫做“CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值”，简称为“CIE1931标准色度观察者”。CIE1931XYZ颜色空间稍加变换就可得到CIE1931XYZ色彩空间，其中Y取三刺激值中Y的值，表示亮度，x、y反映颜色的色度特性。

CIE1931XYZ和CIE1931Yxy都是与设备无关的色彩空间，色彩管理中，选择与设备无关的颜色空间十分重要，但是，在CIE1931Yxy色彩空间中，两种不同颜色之间的距离值并不能正确地反映人们色彩感觉差别的大小，也就是说在CIE1931Yxy色差图中，在不同的位置和不同方向上颜色的宽容量不同，这就是 CIE1931Yxy颜色空间的不均匀性。这一缺陷的存在，使得在CIE1931XYZ和CIE1931Yxy空间不能直观地评价颜色。

色差仪XYZ色度空间可以评价色差吗？

对CIEXYZ色空间人们都比较熟悉，它可以用来定量描述颜色。每一种颜色都有一组X，Y，Z三刺激值与之对应，X，Y，Z三刺激值相同的样品看起来颜色完全样。如果仅仅是用来表示各个独立的颜色，CIEXYZ色空间完全满足要求。然而在很多场合人们需要比较颜色之间差异的大小，如原稿与印刷品之间、同批次印刷品之间、打样稿与印品之间，除了目视评价外，当然还希望将颜色之间的差异以数量表示，即用色差的大小OE来描述，于是人们最先想到的就是将两个颜色的三刺激值X1，Y1，Z1与X2，Y2，Z2作为CIEXYZ色空间中的两个点，用两点间的距离来表示色差，则△E=[(X1-X2）2+(Y1-Y2）2+(Z1-Z2）2]1/2。

这种方法思路上没错，数学上也行得通，问题在于CIEXYZ色空间是视觉上不均匀的色空间，空间上相等的距离所带来的视觉感觉上的差异却不等。例如：甲复制的样品是蓝色的，乙复制的样品是绿色的，假设复制品与样品之间的CIEXYZ色空间色差△E相等都为3，甲、乙两人能不能说他们的活做得同样好呢？不能！因为，通过目视评价，乙的绿色复制品与样品非常接近，满足要求，而甲的蓝色复制品与样品相去甚远，成为废品。这都是CIEXYZ色空间于视觉上的不均匀性造成的，用它来评价色差大小显然不公平。