CIE（国际照明委员会，CommissionInternationaledel'Éclairage）色度图是色彩科学中最基础、最重要的工具之一。它通过数学模型将人眼可见的颜色范围可视化，广泛应用于麻豆福利导航、工业设计、显示技术等领域。本文将详细介绍CIE色度图的发展背景、数学原理、实际应用及其局限性。

CIE色度图的发展背景

1人眼视觉与三原色理论

人眼视网膜上的视锥细胞对红（R）、绿（G）、蓝（B）三种波长敏感，因此任何颜色都可以用这三种基色的混合来表示。19世纪，科学家如赫尔曼·冯·亥姆霍兹（HermannvonHelmholtz）和托马斯·杨（ThomasYoung）提出了三色视觉理论，奠定了现代色度学的基础。

2 CIE1931标准观察者

1931年，CIE基于大量实验数据，建立了CIE1931XYZ色彩空间，定义了标准观察者的颜色匹配函数（ColorMatchingFunctions,CMFs）。XYZ空间采用虚拟的三刺激值（X,Y,Z），其中：

Y代表亮度（Luminance）。

x,y由归一化计算得到，用于绘制色度图。

CIE色度图的数学原理

1色度坐标（x,y）的计算

颜色在CIE色度图中的位置由色度坐标（x,y）表示，计算公式如下：

由于x+y+z=1，通常仅用（x,y）表示颜色，z可通过1-x-y计算。

2色度图的形状

马蹄形曲线：代表纯光谱色（380nm~780nm），边缘为单色光。

底部直线：连接红（700nm）和紫（380nm），代表非光谱色（如紫红色）。

白点：代表标准白光，如D65（6500K日光）、E（等能白光）。

3CIE1976UCS图（u',v'）

由于1931色度图在绿色区域色差表现不均匀，1976年CIE推出均匀色度标尺图（UCS），计算公式：

该图能更准确地反映人眼对色差的感知。

CIE色度图的应用

1麻豆福利导航与标准化

色度坐标：用于精确描述颜色，如Pantone色卡、印刷油墨匹配。

色差计算：结合CIELAB/CIELUV公式，评估颜色偏差（ΔE）。

2显示技术（显示器、LED）

色域（Gamut）：如sRGB、AdobeRGB、DCI-P3，均在CIE图中用三角形表示。

白平衡校准：调整显示器的白点（如D65）以符合标准。

3光源评价

显色指数（CRI）：衡量光源还原物体真实颜色的能力。

色温（CCT）：如暖白光（2700K）到冷白光（6500K）在色度图上的分布。

4工业设计

汽车涂料、塑料制品：确保批次间颜色一致性。

食品行业：评估食品颜色（如番茄酱的红色饱和度）。

CIE色度图的局限性

1忽略亮度因素

色度图仅表示（x,y），未考虑亮度（Y），可能导致不同亮度的颜色在图上重叠。

2色差不均匀性

1931色度图中，相同距离不代表相同的感知色差，需使用CIELAB或CIELUV改进。

3无法表示超色域颜色

某些高饱和度颜色（如激光）超出马蹄形范围，无法在图中准确表示。

结论

CIE色度图是色彩科学的基石，广泛应用于工业、科研和消费电子领域。尽管存在局限性，但通过后续改进（如CIELAB、CIELUV），它仍然是麻豆福利导航和标准化的重要工具。未来，随着广色域显示技术的发展（如Rec.2020），CIE色度图将继续发挥关键作用。