为了对颜色进行定量的表达，规范化颜色描述与计算的方法，CIE规定了用于颜色描述的标准色度系统。那么，CIE色度系统有哪些？CIE色度系统颜色三刺激值怎么计算？本文对CIE色度系统的类型及CIE色度系统颜色三刺激值的计算方法进行了详细的介绍，对色度学知识感兴趣的朋友不妨了解一下！
CIE色度系统的基本概念：
色调（hue）：表示红、黄、绿、蓝、紫等颜色特性。颜色的三属性之一。
明度（lightness）：物体表面相对明暗的特性。在同样的照明条件下，以白板作为基准，对物体表面的视知觉特性给予的分度。颜色的三属性之一。
三刺激值（tristimulus values）：在三色系统中，与待测色刺激达到色匹配所需的三种参照色刺激的量。
光谱三刺激值（spectral tristimulus values）：在三色系统中，等能单色辐射的三刺激值。在CIE1931和CIE1964标准表色系统中分别用x（λ），y（λ），z（λ）和x10（λ），Y10（λ），Z10（λ）表示。
饱和度（saturation）：用以估计纯彩色在整个视觉中的成分的视觉属性。颜色的三属性之一。
光谱功率分布（spectral power distribution）：光谱密度与波长之间的函数关系。
色品坐标（chromaticity coordinates）：各个三刺激值与它们之和的比。
色差（color difference）△E：以定量表示的色知觉差异。
CIE色度系统的类型：
1.CIE1931标准色度系统
用来描述颜色的色调、明度、饱和度等是主观的，这使得颜色的比较显得困难。1931年，国际照明委员会（简称CIE）统一了多个颜色匹配实验，在对人的颜色知觉特性研究的基础上制定了一个标准，这个标准定义了一个用三刺激值来表示颜色的三维空间，即CIE1931RGB标准色度系统，奠定了现代色度学的基础。在此色品图中，马蹄形曲线是由所有光谱色在色品图上的坐标点连接起来的，称为光谱轨迹，如下图所示。
CIE1931-RGB标准色度系统的计算中使用的光谱三刺激值会出现负值，这对于计算不方便，并且它的物理意义也比较难易理解。为了消除这一弊端，CIE推荐了CIE1931-XYZ系统，它使用三个在物理中并不存在的三原色[X]、[Y]、[Z]，代替RGB色度系统中的三原色[R]、[G]、[B]，并选择匹配等能白光，确定三刺激值的单位。CIE1931-XYZ系统的标准色度观察者光谱三刺激值称为CIE1931标准色度观察者颜色匹配函数，简称为CIE1931标准色度观察者，如下图所示。
在CIE1931XYZ标准色度系统中，光谱色色品坐标的计算方法如下：
CIEx-y色品图的光谱轨迹如下图所示，光谱轨迹上的颜色饱和度最高。该马蹄形曲线包围的面积内包含了一切在物理上能实现的颜色。
2.CIE1964标准色度系统
CIE1931标准色度观察者的数据代表了在2°市场内的色觉平均特性，经过实践表明，人眼在观察大于4°的视场时，标准观察者函数在波长380nm-460nm范围内的数值偏低，为了校正该区间内的数值，CIE规定了CIE1964补充标准色度观察者光谱三刺激值，简称为CIE1964标准色度观察者函数，如下图所示，对应的色度系统也称为CIE-X10Y10Z10标准色度系统。由图中可以看出，CIE1964标准色度观察者函数和CIE1931标准色度观察者函数基本一致，当人的观察视场大于4°时，为了得到精确的结果，应该使用前者进行计算。
CIE色度系统颜色三刺激值计算方法：
三刺激值在计算之前，必须用光谱辐射计测量待测颜色的相对光谱功率分布。CIE1931-XYZ色度系统的颜色三刺激值计算公式如下：
其积分范围为可见光波长范围内。CIE1964-XYZ色度系统的颜色三刺激值计算方法相同，但必须把CIE1931标准色度观察者替换为CIE1964标准色度观察者。在实际计算中，上式可以用求和近似代替积分。
其中，φ（λ）为颜色刺激函数，即进入人眼产生颜色感觉的光能量，当测量自发光体时，就是发光物体的相对光谱功率分布，当测量透明物体或反射体时，就是透射后或反射后的相对光谱功率分布。
k是归一化常数，对于自发光体一般是将光源的Y值调整为100，求常数k，这样求得的三刺激值是色度单位。如果在CIE1931标准色度系统中，Y值要求用绝对光度量表示时，对自发光体的三刺激值计算，通常不是将Y归一化为100，而是使归一化常数k等于683lm/w，即用最大光谱光视效率Km代替k。三刺激值Y的单位可以是lx（勒克斯）或cd/m2（坎德拉/平方米），这时Y是用亮度单位表示。对于非自发光体是将所选标准照明体的Y值调整到100，也就是将完全漫反射体和理想透射体的Y值调整到100。
计算出待测颜色的三刺激值后就可以计算该颜色的色品坐标，计算方法如下：
