色差儀是以色度學為基礎(chǔ)研發(fā)的光電測色儀器，因此其需要滿足色度學相關(guān)色度系統(tǒng)的技術(shù)要求。另外，色差儀在測色時，是在特定的顏色空間下對顏色進行定量的描述，并用數(shù)字的形式表示出來。本文對色差儀常用色度系統(tǒng)及顏色空間做了介紹。

色差儀CIE1931XYZ標準色度系統(tǒng)：

在使用CIE1931RGB色度系統(tǒng)計算顏色的三刺激值時會出現(xiàn)負值，這樣給數(shù)據(jù)處理帶來了不便。因此1931年CIE推薦了一種新的顏色系統(tǒng)，即CIE1931XYZ色度系統(tǒng)，該系統(tǒng)也稱為“2°視場XYZ色度系統(tǒng)”，可用于1～4°視場的顏色測量，對于極小視場的顏色觀察無效，對于大于4°視場的顏色測量，則應使用CIE1964XYZ標準色度系統(tǒng)。

CIE1931XYZ色度系統(tǒng)通過選擇合適的三原色，使其光譜三刺激值x（λ）、y（λ）和z（λ）均不為負數(shù)，并且Y值表示人眼對亮度的響應。三刺激值X、X、Z及其相應色品坐標x、y、z的計算方法分別：

式中，φ（λ）是光源發(fā)出的光源色或光源經(jīng)物體反射或透射后的物體色進入人眼的光譜能量分布，稱為顏色刺激函數(shù)；x（λ）、y（λ）和z（λ）是CIE1931標準色度系統(tǒng)的光譜三刺激值，其數(shù)據(jù)可通過查表得到；k為相應的歸一化系數(shù)。

CIE1931XYZ標準色度系統(tǒng)是在廣泛的實驗基礎(chǔ)上評價的人眼響應，是國際上顏色測量和表征的統(tǒng)一標準，是幾乎一切顏色計算和顏色測量儀器設(shè)計、制造的基本理論依據(jù)。

色差儀CIE1964XYZ標準色度系統(tǒng)：

由于CIE1931XYZ標準色度系統(tǒng)對應于2°視場的中央視覺觀察條件，多年的應用實踐也表明CIE1931XYZ標準色度系統(tǒng)適用于1°～4°視場。當視場增大到4°以上時，在人眼視網(wǎng)膜上的成像面積超過了中央凹范圍，桿體細胞也會參與到視覺感知中，使顏色的感知產(chǎn)生了一定的變化。為了適應大視場顏色觀察和測量的需要，CIE依據(jù)研究者在 10°視場條件下獲得的兩組實驗數(shù)據(jù)，于1964年推薦了一組用于大視場觀察條件的CIE1964標準色度觀察者光譜三刺激值曲線，即CIE1964XYZ標準色度系統(tǒng)，其三刺激值X10、Y10、Z10和色品坐標X10、Y10、Z10的計算方程分別為：

式中，φ（λ）為相應的光譜能量分布，x10（λ）、y10（λ）和z10（λ）是CIE1964標準色度系統(tǒng)的光譜三刺激值，k10為歸一化系數(shù)。

色差儀CIE1976L*a*b*均勻顏色空間：

雖然CIE1931XYZ標準色度系統(tǒng)至今仍在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應用，促進了顏色科學和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的進步和發(fā)展。但是，在實際應用中還是不斷地發(fā)現(xiàn)了一些不足之處。首先，CIE1931xy色品圖具有明顯的視覺非均勻性，就是不同色區(qū)中的顏色感知差異容限大小并不相同。其次，相應的色度數(shù)值不能用于表述直觀的視覺感受量。因此，為了實現(xiàn)以維度相互垂直的坐標系統(tǒng)來表述色度參數(shù)并體現(xiàn)出明度、彩度和色調(diào)等顏色的主要視覺屬性的目標，CIE在1976年推薦了CIE1976L*a*b*顏色空間，也稱為CIELAB顏色空間，以便于更客觀準確地測量和評價顏色的差別。CIELAB顏色空間為直角坐標系，由表示明度的L*和表示色品坐標的a*、b*所組成，其計算公式為：

式中，X、Y、Z為顏色樣品的三刺激值，Xn、Yn、Zn為CIE標準照明體照射在完全漫反射體上后反射到觀察者眼中的三刺激值，其中Yn=100。當顏色樣品的觀察視角小于4°視場時，應采用CIE1931XYZ標準色度系統(tǒng)；而當顏色樣品的觀察視角大于4°視場時，則采用 CIE1964XYZ標準色度系統(tǒng)。

在CIELAB顏色空間中，有一組與心理量近似對應的感知屬性，即明度L*、彩度C*ab和色調(diào)角hab。顏色樣品的明度L*與CIELAB空間中的明度指數(shù)L*是一致的。彩度C*ab則是在CIELAB空間的等明度面上，顏色樣品的色品坐標（a*，b*）到坐標原點的距離。利用下式可以分別算出顏色樣品在CIELAB均勻顏色空間中的彩度和色調(diào)角：

并規(guī)定，當a*＞0且b*＞0時，0＜°hab＜90°；當a*＜0且b*＞0時，90°＜hab＜180°；當a*＞0且b*＜0時，180°＜hab＜270°；當a*＞0且b*＜0時，270°＜hab＜360°。在等明度的a*～b*平面上，+a*為紅色方向（值越大則對應的顏色越紅），-a*為綠色方向（值越小則對應的顏色越綠），+b*為黃色方向（值越大則對應的顏色越黃），-b*為藍色方向（值越小則對應顏色越藍）。