色度圖，是CIE（國(guó)際照明委員會(huì)）為了直觀展示色彩的關(guān)系，制定的一種描述色域范圍的圖像。其中，以1931年制定的CIE 1931最為廣泛使用。那么，色度圖是什么呢？本文簡(jiǎn)單介紹了色度圖及CIE1931色度圖。

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色度圖是什么

1.?色度圖的原理

簡(jiǎn)單來說，色度圖（Chromaticity Diagram）是一個(gè)用于表示顏色的圖形工具，廣泛應(yīng)用于色彩科學(xué)、顏色測(cè)量、顏色標(biāo)準(zhǔn)化以及視覺藝術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域。色度圖通過二維平面上的點(diǎn)來表示顏色的屬性，這些點(diǎn)通常代表不同波長(zhǎng)或不同顏色混合物的視覺效果。通過對(duì)色度圖的分析，人們可以直觀地理解顏色之間的關(guān)系、色彩的純度以及它們?cè)谝曈X感知中的位置。

色度圖通?；谌搜鄣念伾曈X特性來設(shè)計(jì)。人眼對(duì)顏色的感知是由視網(wǎng)膜上的三種類型的視錐細(xì)胞所決定的，它們分別對(duì)紅、綠、藍(lán)三種光波敏感。色度圖通常以這兩種或三種顏色為基礎(chǔ)，通過數(shù)學(xué)變換將顏色的物理屬性（如波長(zhǎng)或光強(qiáng)度）轉(zhuǎn)化為在二維平面上的位置。

2.?色度圖的類型

①?CIE 1931色度圖：這是由國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）于1931年制定的色度圖，也是最為經(jīng)典和廣泛使用的色度圖之一。它基于人眼的顏色視覺特性，將不同波長(zhǎng)的單色光映射到二維平面上，從而提供了顏色之間相對(duì)位置的可視化表示。

②?均勻色度圖：為了克服CIE 1931色度圖在某些顏色區(qū)域的非均勻性，科學(xué)家們進(jìn)一步開發(fā)了均勻色度圖，如CIE 1960 UCS（均勻顏色空間）和CIE 1976 UCS（均勻色度空間）。這些色度圖在色彩空間中提供了更加均勻的色彩分布，使得顏色的微小變化在圖上能夠得到更加準(zhǔn)確的反映。

③?其他特定應(yīng)用的色度圖：除了上述通用的色度圖外，還有針對(duì)特定應(yīng)用領(lǐng)域設(shè)計(jì)的色度圖，如用于電視廣播的NTSC色度圖、用于數(shù)字?jǐn)z影的sRGB色度圖等。這些色度圖往往根據(jù)特定設(shè)備的顏色再現(xiàn)特性或特定應(yīng)用場(chǎng)景的需求進(jìn)行優(yōu)化。

3. 色度圖的應(yīng)用

①?顏色標(biāo)準(zhǔn)化：色度圖是顏色標(biāo)準(zhǔn)化的重要工具。通過比較不同顏色在色度圖上的位置，可以客觀地評(píng)估它們的差異和相似性，從而為顏色質(zhì)量控制和顏色匹配提供依據(jù)。

②?顏色測(cè)量：在顏色測(cè)量領(lǐng)域，色度圖用于記錄和分析樣品的顏色特性。通過與標(biāo)準(zhǔn)色度圖的比較，可以確定樣品的顏色偏差和色域范圍，從而指導(dǎo)生產(chǎn)和質(zhì)量控制。

③?顏色設(shè)計(jì)：在視覺藝術(shù)和設(shè)計(jì)領(lǐng)域，色度圖被廣泛應(yīng)用于顏色方案的設(shè)計(jì)和選擇。設(shè)計(jì)師可以通過觀察色度圖上的顏色分布和關(guān)系，選擇出符合設(shè)計(jì)理念和審美需求的顏色組合。

④?顯示器校準(zhǔn)：在顯示技術(shù)中，色度圖用于校準(zhǔn)顯示器的顏色表現(xiàn)。通過與標(biāo)準(zhǔn)色度圖的比較，可以調(diào)整顯示器的色彩參數(shù)，使其更準(zhǔn)確地再現(xiàn)原始顏色。

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CIE1931色度圖

圖中上半部分黑色曲線上的點(diǎn)為單色光，即單一頻率的光（電磁波）的顏色，也就是彩虹的顏色。下半部分從藍(lán)色到紅色之間的連線將彩虹兩端連接到一起，構(gòu)成一個(gè)封閉區(qū)域。整個(gè)圖像因形狀類似馬蹄，又被稱為'馬蹄圖'。該圖像有如下幾個(gè)特點(diǎn)：

1.?圖像所圍成的區(qū)域覆蓋了人眼所能分辨的所有顏色

2.?圖像上每一個(gè)點(diǎn)唯一對(duì)應(yīng)一個(gè)顏色，自然界中的每一個(gè)顏色都唯一對(duì)應(yīng)圖像上一個(gè)點(diǎn)

3.?圖像上半部分黑色曲線上的點(diǎn)上的顏色可以由單頻光（如激光、LED光等）得到其他位置的點(diǎn)必須由兩種或兩種以上單頻光加和得到

4.?圖像中間區(qū)域的曲線為黑體輻射顏色和溫度關(guān)系的曲線（任何溫度的物體都有輻射一定頻率范圍電磁波的能力，當(dāng)溫度足夠高時(shí)，輻射出電磁波的頻率分布也會(huì)足夠高，變成可見光，從而有了顏色），這些電磁波均為復(fù)合光，這條曲線被稱為'普朗克軌跡'。顏色變化大致為紅->橙->黃>白->藍(lán)（不經(jīng)過綠色區(qū)域）。曲線上的溫度又稱'色溫'，單位為開爾文（K），它與攝氏度（癈）之間的關(guān)系的是T（K）=t（'C）+273.15

5.?圖像中央位置白色的部分稱為白點(diǎn)該點(diǎn)在顏色校正中十分重要，因?yàn)榘c(diǎn)決定了三原色的配比和白平衡。白點(diǎn)因顯示設(shè)備的不同而不同，，但不會(huì)偏離圖像的中間位置。白點(diǎn)所在位置數(shù)值稱為該光源的色溫。一般的顯示器色溫值為6500K，因?yàn)樽匀还?，或者白紙的色溫一般都?500K左右。如果色溫值偏離6500K，則白色會(huì)有色彩傾向。色溫低于6500K時(shí)，白色會(huì)偏黃，稱為’暖白'，高于6500K時(shí)，白色則會(huì)偏藍(lán)，稱為冷白'?？偠灾珳卦降驮脚?，色溫越高越冷。比如現(xiàn)在手機(jī)常見的'護(hù)眼模式的原理，就是將白點(diǎn)往黃色方向偏移，降低屏幕的色溫，使得屏幕中對(duì)眼睛傷害更大的高頻藍(lán)光減少，變?yōu)楦鼮槿岷偷拿S色，達(dá)到保護(hù)眼睛的效果（但不是每個(gè)人都喜歡這種黃黃的暖屏的）。

6.?在圖像中任意選三個(gè)點(diǎn)，就得到了三原色，三個(gè)點(diǎn)圍成一個(gè)三角形，就形成了一個(gè)色域。這三個(gè)點(diǎn)可以任意選取，但是為了追求更大的色域，通常將這三個(gè)點(diǎn)位置選在右下角，上方和左下角，而這三個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)的顏色為紅色，綠色和藍(lán)色，所以三原色一般為RGB。但是RGB的位置也不是唯一的一個(gè)點(diǎn)，而是一個(gè)范圍，所以RGB也有不同的偏向。如藍(lán)色（B）的選取位置，有的靠上，而有的靠下，如果B的位置靠上，那么藍(lán)原色就是正藍(lán)色，如果B的位置靠下，那么藍(lán)原色就是偏紫的藍(lán)色

7.?CIE 1931色度圖有一個(gè)很重要的性質(zhì)，就是顏色合成的線性性質(zhì)。兩個(gè)顏色加和后的顏色，必然位于這兩個(gè)顏色所在的兩點(diǎn)連線上，所以三原色能夠合成的顏色范圍，必然位于三原色三個(gè)點(diǎn)圍成的三角形內(nèi)部及三邊上

8.?若兩個(gè)顏色對(duì)應(yīng)的點(diǎn)與白點(diǎn)共線，且位于白點(diǎn)一側(cè)，則這兩個(gè)顏色的色相相同，只有純度的區(qū)別。顏色離白點(diǎn)越近，飽和度（純度）越低，離白點(diǎn)越遠(yuǎn)，飽和度（純度）越高（即越鮮艷）。

9.?若兩個(gè)顏色按照一定比例合成后能得到白色，那么這兩個(gè)顏色稱為'互補(bǔ)色'，更準(zhǔn)確地說是'光學(xué)互補(bǔ)色'，以便和美術(shù)互補(bǔ)色區(qū)分開來。用紅黃藍(lán)RYB色相環(huán)（伊登色相環(huán)）代替RGB色相環(huán)。根據(jù)性質(zhì)，互補(bǔ)色對(duì)應(yīng)的兩個(gè)點(diǎn)一定與白點(diǎn)共線，且這兩點(diǎn)分居白點(diǎn)兩側(cè)。

10.?由于某一間色（三原色中任意兩個(gè)顏色按最大值混合得到的顏色）與沒有參與該間色的那一個(gè)原色合成后，三個(gè)顏色的值均會(huì)達(dá)到最大值，即形成了白色。因此這個(gè)間色和剩下的那個(gè)原色為光學(xué)互補(bǔ)色。因此三間色，實(shí)際上也是三原色的光學(xué)互補(bǔ)色，簡(jiǎn)稱三補(bǔ)色。三間色（三補(bǔ)色）一定位于三原色與白點(diǎn)連線的延長(zhǎng)線與三角形某一邊的交點(diǎn)上。如果我們知道了三原色和白點(diǎn)的坐標(biāo)，就可以利用解析幾何知識(shí)推算出三間色的坐標(biāo)。

11.?三原色和白點(diǎn)選取的不同，構(gòu)成了各種不同的色彩空間和色域，它們有的有自己的名字，其中比較有代表性的是sRGB和Adobe RGB，而目前計(jì)算機(jī)、手機(jī)、平板等設(shè)備上最常用的色域就是sRGB色域，它是HP與微軟于1996年開發(fā)的面向顯示器、打印機(jī)、Web等的一種色彩空間。Adobe RGB則主要用于專業(yè)圖像處理，它是Adobe于1998年開發(fā)的一種色彩空間，其色域比sRGB大。兩者的主要區(qū)別在于綠原色的選取位置不同，Adobe RGB的綠原色比sRGB的更偏向左上角。

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