第四節CIE標準色度學系統

一、CIE1931RGB真實三原色表色系統

一)、顏色匹配實驗

把兩個顏色調整到視覺相同的方法叫顏色匹配，顏色匹配實艙是利用色光加色來實現的。圖

5-24中左方是一塊白色屏幕，上方為紅R、綠G、藍B三原色光，下方為待配色光C,三原色光

照射白屏帚的上半部，待配色光照射白屏幕的下半部，白屏舞上下兩部分用一黑擋屏隔開，由白

屏幕反射出來的光通過小孔抵達右方觀察者的眼內。人眼看到的視場如圖右卜方所示，視場范圍

在2°左右，被分成兩部分。圖右上方還有一束光，照射在小孔周圍的背景白版上，使視場周圍

有一圈色光做為背景。在此實驗裝置上可以進行一系列的顏色匹配實驗。待配色光可以通過調節

上方三原色的強度來混合形成，當視場中的兩部分色光相同時，視場中的分界線消失，兩部分合

為同一視場，此時認為待配色光的光色與三原色光的混合光色達到色匹配。不同的待配色光達到

匹配時三原色光亮度不同，可用顏色方程表示：

C-R(R)+G(G)+B(B)(5-1)

式中C表示待配色光：(R)、(G)、(B)代表產生混合色的紅、綠、藍三原色的單位量：R、|

G、B分別為匹配待配色所需要的紅、綠、藍三原色的數量，稱為三刺激值；“。”表示視覺上相

等，即顏色匹配。

圖5-24顏色匹配實驗

(二)、三原色的單位量

國際照明委員會(CIE)規定紅、綠、藍三原色的波長分別為700nm、546.Inm、435.8nm.

在顏色匹配實驗中,當這三原色光的相對亮度比例為1.0000：4.5907：0.0601|時就能匹配出等

能白光，所以CIE選取這一比例作為紅、綠、藍三原色的單位量，即(R)：(G)：(B)=1：1：

1。盡首這時三原色的亮度值并不等，但CIE卻把每一原色的亮度值作為一個單位看待，所以色

光加色法中紅、綠、藍三原色光等比例混合結果為白光，即（R）+（G）+（B）=（W）o

（三）、CIE-RGB光譜三刺激值

CIE-RGB光譜三刺激值是317位正常視覺者，用CIE規定的紅、綠、藍三原色光，對等能光

譜色從380nm到780nm所進行的專門性顏色混合匹配實驗得到的。實驗時，匹配光譜每一波長

為的等能光譜色所對應的紅、爆、藍三原色數量，稱為光譜三刺激值，記為:aiwaiw，/「

它是CIE在對等能光譜色進行匹配時用來表示紅、綠、藍三原色心.專用符號。因此，匹配波長為

1的等能光譜色C（入）的顏色方程為

C（入）如（5-2）

式中（R）、（G）、（B）為三原色的單位量，分別為1.0000.4.5907、0.0601；C（入）在數

值上表示等能光譜色的相對亮度，如圖5-25所小,其中最大值為C（555）

且有C（555）=1,即

C（555）■力55）你）?g（555XO）*￡（555X^）-1000（5-3）

光譜三刺激值的數據見表5-2,圖5-26是按表5-2中的數據畫出的曲線。

圖5-25等晚光的招時品度曲線

（縱坐標為相對亮度）

表5-2國際R.G.B坐標制（CIE1931年標準色度觀察者）

1光譜三刺激值色度坐標

心）gU)向r(1)g（1）b(1)

（毫微米）

3800.00003-0.000010.001170.0272-0.01150.9843

3850.00005-0.000020.001890.0268-0.01140.9846

3900.00010-0.000040.003590.0263-0.01140.9851

3950.000170.000070.006470.0256-0.01130.9857

4000.00030-0.000140.012140.0247-0.01120.9865

4050.00047-0.000220.019690.0237-0.01110.9874

4100.00084-0.000410.037070.0225-0.01090.9884

4150.001390.000700.066370.0207-0.01040.9897

4200.00211-0.001100.115410.0181-0.00940.9913

4250.00266-0.001430.185750.0142-0.00760.9934

4300.00218-0.001190.247690.0088-0.00480.9960

4350.000360.000210.290120.00120.00070.9995

440-0.002610.001490.31228-0.00840.00481.0036

445-0.006730.003790.31860-0.02130.01201.0093

450-0.012130.006780.31670-0.03900.02181.0172

4550.018740.010460.31166-0.06180.03451.0273

460-0.026080.014850.29821-0.09090.05171.0392

465-0.033240.019770.27295-0.12810.07621.0519

470-0.039330.025380.22991-0.18210.11751.0646

475-0.044710.031830.18592-0.25840.18401.0744

480-0.049390.039140.14494-0.36670.29061.0761

485-0.053640.047130.10968-0.52000.45681.0632

490-0.058140.056890.08257-0.71500.69961.0154

1950.064140.069480.062460.94591.02470.9212

500-0.071730.085360.04776-1.16851.39050.7780

505-0.081200.105930.03688-1.31821.71950.5987

510-0.089010.128600.02698-1.33711.93180.4053

5150.093560.152620.01842-i.20761.96990.2377

6650.043660.000210.000000.99540.0047-0.0001

6700.031490.000110.000000.99660.0035-0.0001

6750.022940.(100060.000000.99750.00250.0000

6800.016870.000030.000000.99840.00160.0000

6850.01187o.ooooi0.000000.99910.00090.0000

6900.008190.(100000.000000.99960.00040.0000

6950.005720.000000.000000.99990.00010.0000

7000.004100.(100000.000001.00000.00000.0000

7050.002910.(100000.000001.00000.00000.0000

7100.002100.(100000.000001.00000.00000.0000

7150.001480.000000.000001.00000.00000.0000

7200.001050.(100000.000001.00000.00000.0000

7250.000740.(100000.000001.00000.00000.0000

7300.000520.(100000.000001.00000.00000.0000

7350.000360.000000.000001.00000.00000.0000

7400.000250.(100000.000001.00000.00000.0000

7450.000170.(100000.000001.00000.00000.0000

7500.000120.(100000.000001.00000.00000.0000

7550.000080.000000.000001.00000.00000.0000

7600.000060.(100000.000001.00000.00000.0000

7650.000040.(100000.000001.00000.00000.0000

7700.000030.(100000.000001.00000.00000.0000

7750.000010.000000.000001.00000.00000.0000

7800.000000.(100000.000001.00000.00000.0000

圖5-26CIE-RGB光譜三刺激值

（四）、負刺激值

從表5-2中可以看到，在很多情況下光譜三刺激值是負值（負刺激值），這是因為待配色為

單色光，其飽和度很高，而三原色光混合后飽和度必然降低，無法和待配色實現匹配。為了實現

顏色匹配.在實驗中須將上方紅、綠、藍一側的三原色光之一移到待配色一側.并與之相加混合.

從而使上下色光的飽和度相匹配。例如，將紅原色移到待配色一側.，實現了顏色匹配，則顏色方

程為

C（A）*；（AXA）-I（-iXa）?...........................（5-4）

因此，待配色

g■一aw)⑻”(戲6)..........................(5-5)

所以又幻出現了負值。

（五）、色度坐標

在顏色匹配實驗中，為了表示R、G、B三原色各自在R+G+B總量中的相對比例，我們引入色

度坐標r、g、bo

尸為］

g-0/（/??0*5）1

+G+....................................................（5.6）

從上式可知rigib-l

若待配色為等能光譜色，則上式可寫為

制=初%）+初+及必

g（力=9）/幽）.￡（力+及I）］

M?=以川/卜力+wa）+w力［...........

式中尸a\gWb（z）為光譜色度坐標，計算出的數值見表5-2。圖5-27是按表5-2中

光譜色度坐標的數據畫出的rg色度圖的輪廓曲線。在偏馬蹄形的光譜軌跡中，很大?部分色度

坐標r是負值。這一系統規定的等能白光（E光源，色溫5500K）,位于色度圖的中心（0.33,

0.33）o在CIErg色度圖中色度坐標反映的是三原色各自在三刺激值總量中的相對比例，?組

色度坐標表示了色相相同和飽和度相同而亮度不同的那些顏色的共同特征，因此CIErg色度圖

并不反映顏色亮度的變化，色度圖的輪廓表達出「顏色的色域范圍。1931CIE-RGB系統的

:HiaaiMa）光譜三刺激值是從實驗得出來的，本來可以用于顏色測量和標定以及色度學計

算，但是實驗結果得到的用來標定光譜色的原色出現了負值，正負交替十分不便，不宜理解，因

此，1931年CIE推薦了一個新的國際色度學系統一一1931CIE-XYZ系統,又稱為XYZ國際坐標制。

圖5-27CIErg色度圖

二、1931CTE-XY7標準色度系統

所謂1931CIE-XYZ系統，就是在RGB系統的基礎上，用數學方法，選用三個理想的原色來代

替實際的三原色，從而將CIE-RGB系統中的光譜三刺激值;和色度坐標r、g、b均變為正

值。

(一)、CIE-RGB系統與CIE-XYZ系統的轉換關系

選擇三個理想的原色(三刺激值)X、Y、Z,X代表紅原色,Y代表綠原色,Z代表藍原色，這

三個原色不是物理上的真實色，而是虛構的假想色。它們在圖5-27中的色度坐標分別為：

rgb

X1.275-0.2780.003

Y-1.7392.767-0.028

Z-0.7430.1411.602

從圖5-27中可以看到由XYZ形成的虛線三角形將整個光譜軌跡包含在內。因此整個光譜色

變成了以XYZ三角形作為色域的域內色。在XYZ系統中所得到的光譜三刺激值,僅)、yW、

泉川、和色度坐標x、y、z將完全變成正值。經數學變換，兩組顏色空間的三刺激值有以卜關系：

X=0.490R+0.310G+0.200B

Y=0.177R+0.812G+0.011B.......................................(5-8)

Z=0.010G+0.990B

兩組顏色空間色度坐標的相互轉換關系為：

x=(0.490r+0.310g+0.200b)/(0.667r+1.132g+1.200b)

y=(0.117r+0.812g+0.0l0b)/(0.667r+1.132g+l.200b)........................(5-9)

z=(0.000r+0.010g+€.990b)/(0.667r+1.132g+1.200b)

這就是我們通常用來進行變換的關系式，所以，只要知道某一顏色的色度坐標r、g、b,即

可以求出它們在新設想的三原色XYZ顏色空間的的色度坐標x、y、zo通過式(5-9)的變換,

對光譜色或一切自然界的色彩而言，變換后的色度坐標均為正值，而且等能白光的色度坐標仍然

是(0.33,0.33),沒有改變。我5-3是由CIE-RGB系統按及5-2中的數據，由式(5-9)計算的

結果。從表5-3中可以看到所有光譜色度坐標x(l),y⑴，z⑴的數值均為正值。

1光譜色度坐標光譜三刺激值

xWyW孤)yW1⑶

(毫微米)

3800.17410.00500.82090.001450.00000.0065

3850.17400.00500.82100.00220.00010.0105

3900.17380.00490.82130.00120.00010.0201

3950.17360.00490.82150.00760.00020.0362

4000.17330.00480.82190.01430.00040.0679

4050.17300.00480.82220.02320.00060.1102

4100.17260.00480.82260.04350.00120.2074

4150.17210.00480.82310.07760.00220.3713

4200.17140.00510.82350.13440.00400.6456

4250.17030.00580.82390.21480.00731.0391

4300.16890.00690.82420.28390.01161.3856

4350.16690.00860.82450.32850.01681.6230

4400.16440.01090.82470.34830.02301.7471

4450.16110.01380.82510.34810.02981.7826

4500.15660.01770.82570.33620.03801.7721

4550.15100.02270.82630.31870.04801.7441

4600.14400.02970.82630.29080.06001.6692

4650.13550.03990.82460.25110.07391.5281

4700.12410.05780.81810.19540.09101.2876

4750.10960.08680.80360.14210.11261.0419

4800.09130.13270.77600.09560.13900.8130

4850.06870.20070.73060.05800.16930.6162

4900.01540.29500.65960.03200.20800.4652

4950.02350.41270.56380.01470.25860.3533

5000.00820.53840.45340.00490.32300.2720

5050.00390.65480.34130.00240.40730.2123

5100.01390.75020.23590.00930.50300.1582

5150.03890.81200.14910.02910.60820.1117

5200.07430.83380.09190.06330.71000.0782

5250.11420.82620.05960.10960.79320.0573

5300.15470.80590.03940.16550.86200.0422

5350.19290.78160.02550.22570.91490.0298

5400.22960.75430.01610.29040.95400.0203

5450.26580.72430.00990.35970.98030.0134

5500.30160.69230.00610.43340.99500.0087

5550.33730.65890.00380.51211.00000.0057

5600.37310.62450.00210.59450.99500.0039

5650.40870.58960.00170.67840.97860.0027

5700.44410.55470.00120.76210.95200.0021

5750.47880.52020.00100.84250.91540.0010

5800.51250.48660.00090.91630.87000.0017

5850.54480.45440.00080.97860.81630.0014

5900.57520.42420.00061.02630.75700.0011

5950.60290.39650.00061.05670.69490.0010

6000.62700.37250.00051.05220.61300.0008

6050.64820.35140.00041.04560.56680.0006

6100.66580.33400.00021.00260.50300.0003

6150.68010.31970.00020.93840.44120.0002

6200.69150.30830.00020.85440.38100.0002

6250.70060.29930.00010.75140.32100.0001

6300.70790.29200.00010.64240.26500.0000

6350.71400.28590.00010.54190.21700.0000

6400.72190.28090.00010.44790.17500.0000

6450.72300.27700.00000.36080.13820.0000

6500.72600.27400.00000.28350.10700.0000

6550.72830.27170.00000.21870.08160.0000

6600.73000.27000.00000.16490.06100.0000

6650.73110.26890.00000.12120.04460.0000

6700.73200.26800.00000.08740.03200.0000

6750.73270.26730.00000.06360.02320.0000

6800.73340.26660.00000.04680.01700.0000

6850.73400.26600.00000.03290.01190.0000

6900.73440.26560.00000.02270.00820.0000

6950.73460.26540.00000.01580.00570.0000

7000.73470.26530.00000.01140.00410.0000

7050.73470.26530.00000.00810.00290.0000

7100.73470.26530.00000.00580.00210.0000

7150.73470.26530.00000.00410.00150.0000

7200.73470.26530.00000.00290.00100.0000

7250.73470.26530.00000.00200.00070.0000

7300.73470.26530.00000.00140.00050.0000

7350.73470.26530.00000.00100.00040.0000

7400.73470.26530.00000.00070.00020.0000

7450.73470.26530.00000.00050.00020.0000

7500.73470.26530.00000.00030.00010.0000

7550.73470.26530.00000.00020.00010.0000

7600.73470.26530.00000.00020.00010.0000

7650.73470.26530.00000.00010.00000.0000

7700.73470.26530.00000.00010.00000.0000

7750.73470.25530.00000.0001).00000.0000

7800.73470.25530.00000.0000).00000.0000

按5亳微米間隔求和：XxW=21.3714；工尸0）=21.3711；工工口）=21.3715

為「使用方便，圖5-27中的XYZ三角形，經轉換變為H角三角形（圖5-28）,其色度坐標

為x、y。用表5-3中各波長光譜色度坐標在圖中的描點，然后將各點連接，即成為CIE1931xy

色度圖的光譜軌跡。由圖看?出該光譜軌跡曲線落在第?象限之內，所以肯定為正值，這就是目前

國際通用的CIEI931xy色度圖。

圖5-28CIExy色度圖

（二）、CIE-XYZ光譜三剌激值

CIE-XYZ光譜三刺激值是由CIE-RGB光譜三刺激值經過式（5-9）光譜色度坐標之間的轉換

得到的，記為‘口）、小）、式2）oCIE-RGB光譜三刺激值：。）、￡口）、網人）雖然通過式

（5-2）能間接反映等能光譜色色光的相對亮度，然而很不直觀。從圖5-25可以看出，由加、

.入）、網⑷分別乘以單位量得到的相對亮度與人眼的明視覺光譜光視效率函數相同，為

了直觀的表示顏色的亮度，CIE規定5僅）=°（，4）,因此9（4）不僅表達待配色（等能光譜色）

中綠原色的數量，而且還表示待配色色光的亮度，用于計算顏色的亮度特性。由于5.）符合明

視光譜光視效率函數，所以CIE-XYZ光譜三刺激值,口）、5以）、乂稱為"CIE1931標準

色度觀察者光譜三刺激值"，簡稱"CIE標準色度觀察者"，在物體色色度值的計算中代表人眼的

顏色視覺特征參數。由色度坐標的定義知：

式兄）=須）心口）+5④+￡口）］、?

④0口）+5口）+￡口）］…》

2（力=刈/［和）+財+次）卜」...............

且+HO+/a）=i

乂因為規定

所以光譜三刺激值的計算公式為：

也）=k）/④少口”、

））

W”.......................》

）（）

￡a=zz，⑴少口卜，????????????????????????

計算結果如圖5-29所示，其數值見表5-3。

—

MK?nm

圖5-29光譜三刺激值

圖中：、y、：各曲線所包含的總面枳，分別表示X、Y、北表5-3中CIE1931標準觀察者

等能光譜各波長的彳總量、＞總量和：總量是相等的，都是21.371,即X=Y=Z=21.37L這個數

是個相對數，沒有絕對意義，它僅僅次明：一個等能白光（E光源）是由相同數量的X、Y、Z組

成的。但是，由于刺激值y（A）=^W,符合明視覺光譜效率函數，所以，用3曲線可以計算一

個顏色的亮度特性。

例：波長X=500nm光譜色的色度坐標為:x（入）=0.0082,y（入）=0.5384,明視覺光譜光視效率函

數；'（4）=0.323,則其光譜三刺激值為：

cx（500）=x（500X（50C）/^（500）=0.0082x0.32^0.5384=0.004^-

3（500）=,（500）=0.323

l-x（500）-X500）

屋。。卜巴贊?r（500）-0.272^

雙0）

（三）、物體色三刺激值

匹配物體反射色光所需要紅、綠、藍三原色的數量為物體色三刺激值，即X、Y、Z,也是物

體色的色度值。物體色彩感覺形成了四大要素是光源、顏色物體、眼睛和大腦，物體色三刺激值

的計算涉及到光源能量分布戰人）、物體表面反射性能和人眼的顏色視覺，俱）、yW、

三方面的特征參數，即：

X二長小加㈤耳布④

Y=KJLW”以正（.（?.......................（5-12）

Z=K（力

式中K為調整因數，Y刺激值既表示綠原色的相對數量，又代表物體色的亮度因數。

上式表明當光源戰⑷或者物體Hz）發生變化時，物體的顏色X、Y、Z隨即也發生變化，

因此上式是一種最基本、最精確的顏色測量及描述方法，是現代設計軟件進行色彩描述的基礎。

對于照明光源而言，光源三刺激值（

、No、Zo）的計算僅涉及到光源的相對光譜能量:分布道幻和人眼的顏色視覺特征參數，因此光

源的三刺激值可以表示為：

780—

先出甚6口雙兄）*口A、

Yo=Kj：°sa）9a）d㈤.?…）

辦㈤，,................（5_13）

式中Yo表示光源的綠原色對人眼的刺激值量，同時乂表示光源的亮度，為了便于比較不同

光源的色度，將Yo調整到100,即Yo=lOO.從而調整因數

K=100/4戰場（/口）

將上式代入（5-12）即可得到物體色的色度值。所以知道了照射光源（通常使用標準光源）的相

對光譜能量分布設2）及物體的光譜反射率Ha）,物體的顏色就可以用色度值X、Y、Z來精確

地定量描述了。

（四）、CIE1931Yxy表色方法

在圖5-28所示的xy色度圖中，x色度坐標相當于紅原色的比例，y色度坐標相當于綠原色

的比例。由圖中的馬蹄形的光譜軌跡各波長的位置，可以看到：光譜的紅色波段集中在圖的右下

部，綠色波段集中在圖的上部，藍色波段集中在軌跡圖的左下部。中心的白光點E的飽和度最低，

光源軌跡線上飽和度最高。如果將光譜凱跡上表示不同色光波氏點與色度圖中心的白光點E相連,

則可以將色度圖畫分為各種不同的顏色區域，如圖5-30所示。因此，如果能計算出某顏色的色

度坐標x、y,就可以在色度中明確地定出它的顏色特征。例如青色樣品的表面色色度坐標為

x=0.1902sy=0.2302,它在色度圖中的位置為A點，落在藍綠色的區域內。當然不同的色彩有不

同的色度坐標，在色度圖中就占有不同位置。因此，色度圖中點的位置可以代表各種色彩的顏色

特征。但是，前面曾經討論過，色度坐標只規定了顏色的色度，而未規定顏色的亮度，所以若要

唯一地確定某顏色，還必須指出其亮度特征，也即是Y的大小。我們知道光反射率

P=物體表面的亮度/入射光源的亮度=丫/Y0

所以亮度因數Y=100P

這樣，既有「表示顏色特征的色度坐標x、y,又有了表示顏色亮度特征的亮度因數Y,則該

顏色的外貌才能完全唯一地確定。為了直觀地表示這三個參數之間的意義，可用一立體圖（圖

5-31）形象表示o

X520

-i8

■

-M

-WY

J_

z0.20.40.60-8x

圖5-30圖5-31

由物體三刺激值計算Yxy的公式為

Y=Y

x=X/(X+Y+Z)

y=Y/(X+Y+Z)

由Yxy計算物體三刺激值：

X=xY/y

Y=Y(5-14)

Z=(l-x-y)Y/y

(五)、HVC與Yxy兩種表色方法的數值轉換

由孟塞爾所創立的色相(H)、明度(V)和彩度(C)表示顏色的方法，是從心理

學的角度把匯集到的實際色樣，按目視色彩感覺等間隔的排列方式，用HVC把

各種表面的特性表示他來，給以顏色標號，并按此精心制作成許多標準顏色樣品,

匯編成顏色圖冊。1929年和1943年美國國家標準局(NBS)和美國光學會(OSA)

對孟塞爾顏色系統作了進一步研究，由孟塞爾顏色編排小組委員會對孟塞爾色

樣進行「光譜光度測量及視覺實驗，并按視覺上等距的原則對孟塞爾圖冊中的

色樣進行了修正和增補，重新編排了孟塞爾圖冊中的色樣，制定了《孟塞爾新

標系統》。新標系統中的色樣編排在視覺上更接近等距，而且對每一色樣都給

出相應的CIE1931色度學系統的色度坐標，即Y、x、y值，這個新標系統的顏

色樣品代表在CIE標準光源C的照明下可制出的所有表面色(非熒光材料)。

由此可知，孟塞爾系統本身的每一色樣都是用HVC和Yxy兩種方法標定的，所

以根據“孟塞爾新標系統”，就可以完成Yxy和HVC兩種表色方法之間的轉換計

算。

1.亮度因數Y與孟塞爾明度值V的關系

國際上采用的《孟塞爾新標系統》對于明度的分級是用實驗方法求得的。

溫塞爾明度值是按視感覺上的等距離從0~10分為11級，第10級明度值川=10〉

由理想的完全反射體代表，它的反射率等于1.然而沒有一種材料的表面具有完

全反射的性質。實用中，這一系統的所有Y值都是以氧化鎂作為標準的，并規

定氧化鎂的亮度因數Y=100,而氧化鎂的實際反射率約為97.5舟，因此，孟塞爾

第10級的明度值的亮度因數丫。=100/0.975=102.57.根據視覺實驗所得結果，

孟塞爾明度只與亮度因數之間的關系如圖5-32所示，圖中的曲線表明，亮度因

數Y與明度值V之間是非線性關系。它們之間的函數關系，可用五次多項式表

示：

Y=l.2219V-0.231IV2+0.23951V'-0.021009V4+0.000840V5(5-15)

上式的最佳觀察條件是以Y

20%

的中性灰色為背景。孟塞爾明度值V與亮度因數Y之間的數值關系如表5-4所

示。

表5-4

V10.009.008.007.006.005.004.003.002.001.000.00

Y102.5778.6659.1043.0630.0519.7712.006.5553.1261.2100.00

V

圖5-32

2、色度坐標x、y與色相H、彩度C的轉換

在孟塞爾顏色系統中，對于明度值相同的顏色樣品只有色相和彩度兩維坐標的變化，這在

CIE1931色度圖上，就意味著只有色度坐標x、y的不同，在孟塞爾新標系統中，按照「9的9

個明度等級，根據視覺實驗，分別在CIE色度圖上繪制出恒定色和軌跡和恒定彩度軌跡線。這9

張恒定色相軌跡和恒定彩度軌跡圖（圖5-33~圖5-41）就是我們將CIE1931色度學系統（Yxy表

色法）與孟塞爾系統（HYC表色法）相互轉換的依據。

分析這9張不同明度的色度圖可以看出，在明度值為4/、5/、6/E-L彩度軌跡的數量最多，比

明度值9/時占色度圖更大的面積。這意味著，在中等明度值4/?5/時有產生最大飽和度表面色

的可能性，而在明度值9/時（亮度因數Y=79）,不可能有非常飽和的顏色，特別是在色度圖的

藍、紫、紅部分更是如此。隨著明度的降低，每一恒定的彩度軌跡圈急劇增大，依據在明度值

"時（亮度因數Y=1.210）,彩度/4的軌跡已經包括明度值9/的全部顏色，這表明人眼分辯飽

和度的能力隨明度的降低而降低，明度值為"時，在色度圖中黃、綠部分只剩下很少幾個恒定

彩度軌跡，這表明，在明度降低時，黃、綠色只有很低的飽和度。

圖5-33

圖5-35

圖5-36

圖5-37

圖5-39

圖5-40

圖5-41

（六）、CIEYxy顏色空間的不均勻性

色彩差別量與其它物理量在性質上迥然不同。例如長度這一物理量，人們常常可以任意分割,

即使人眼無法分辨的微小長度，還可以借助顯微鏡和其它物理儀器來測量和觀察。但是，對于色

彩差別金來說,主荽取決于眼睛的判斷—如果?個眼睛不能再分辨的色彩差別量,而人們又不能

借助物理儀器來觀察它，這樣它就成了一個無意義的數值。我們把人眼感覺不出的色彩差別量（變

化范圍）叫做顏色的寬容量。顏色的寬容量反映在CIExy色度圖上即為兩個色度點之間的距離。

因為，每種顏色在色度圖上是一個點，但對人的視感覺來說，當這種顏色的色度坐標位置變化很

小時，人眼仍認為它是原來的顏色，感覺不出它的變化。所以，對視感覺效果來說，在這個變化

的距離(或范圍)以內的色彩差別量，在視覺效果上是等效的。對色彩復制和其它顏色工業部門

來說這種位于?人眼寬容量范圍之內的色彩差別量是允許存在的。

1942年，美國柯達研究所的研究人員麥克亞當(D.L.Macadam)發表的一篇關于人的視覺寬容量

的論文，迄今為止，仍是在色彩差別定量計算與測量方面的基本著作。在研究的過程中，麥克亞

當在CIExy色度圖.上不同位置選擇了25個顏色色度點作為標準色光，其色度坐標x、y0又對

每個色度點畫出夕9條不同的方向直線，取相對兩側的色光來匹配標準色光的顏色，山同一位觀

察者調節所配色光的比例，確定其顏色辨別的寬容量。通過反復做50次配色實驗，計算各次所

得色度坐標的標準差，即：

(5-16)

從圖5-42中可以看到，圍繞指定標準色度點向各個方向的輻射線為各標準差的距離，發現

在不同方向上，此距離是不相等。圍繞標準色度點，在不同方向上取距離為一個標準差的點的軌

跡近似一個橢圓。還可以看到在色度圖不同位置上的25個顏色點的橢圓形狀大小不一樣，其長

軸方向也不相同。這表明在xy色度圖中，在不同位置不同方向上領色的寬容量是不相同的。換

句話說，標準CIExy色度圖上的相同的幾何距離，在不同的顏色區域里和不同顏色變化的方向

上，所對應的視覺顏色差別量大小是不同的，圖5-42中的各個橢圓形寬容量是按實驗結果的標

準差的10倍繪出的。

麥克亞當的實臉結果表明了在xy色度圖各種顏色區域的寬容量不?樣，藍色區最小，綠色區

最大。圖5-37是明度值V=5的孟塞爾新標系統的色度圖，可以看出在色度圖的相同面積內，藍

色區有較多的顏色（不同色相和彩度），而綠色區內卻少得多。就是說，在色度圖藍色部分的同

樣空間內，視覺能分辯出較多數量的藍色；而在綠色部分同樣的空間內，人眼只能分辨出較少數

量的