国际照明委员会（Commission Internationale de l'Éclairage，简称CIE）在20世纪提出的两个重要色度空间——CIE1931 XYZ色度系统和CIE1976 Lab*（CIELAB）色度空间，分别代表了不同历史阶段色彩科学的最高成就。本文简单对比了两种颜色空间。

CIE1931 XYZ色度系统的理论基础

1. 色度学的诞生背景

20世纪初，随着工业革命带来的技术进步，人们对色彩定量描述的需求日益迫切。1920年代，Wright和Guild分别进行了大规模的颜色匹配实验，为色度学的建立奠定了实验基础。1931年，CIE在剑桥举行的第八届会议上，基于这些实验数据，正式采纳了CIE1931 XYZ色度系统，这标志着现代色度学的诞生。

2. XYZ色度空间的基本原理

CIE1931系统建立在三刺激值理论基础上，它假设人类色彩视觉可以通过三个基本变量的线性组合来描述。系统采用虚构的X、Y、Z三原色，其中Y既代表色度又代表亮度，X和Z则仅代表色度。这种设计巧妙地避免了现实中RGB原色可能产生的负值匹配问题，使所有真实颜色都能用正的三刺激值表示。

3. 色度图及其应用

将XYZ值归一化得到的色度坐标x、y：

x = X/(X+Y+Z)

y = Y/(X+Y+Z)

由此绘制的二维色度图（俗称"马蹄图"）直观展示了人眼可见的颜色范围。色度图中，光谱轨迹连接380nm到780nm的单色光点，底部直线代表紫红色边界。这一图形化表示使午夜成人在线播放结果可视化，极大方便了色彩交流与比较。

CIE1931系统在工业应用中表现出色，特别是在光源颜色表征、色差初步评估等方面。它建立了午夜成人在线播放的国际标准，使不同地区、不同行业的色彩数据能够相互比较和转换。然而，随着色彩工业的发展，该系统的局限性也逐渐显现。

4. CIE1931系统的局限性

感知均匀性问题

CIE1931色度图最显著的缺陷是其感知非均匀性——图上相等的几何距离并不对应于人眼感知的相等色差。例如，在绿色区域需要较大距离才能察觉的色差，在蓝色区域只需很小距离就能察觉。这种非线性特性给色差量化评估带来困难，难以满足现代工业对颜色精确定量的需求。

亮度因素的影响

XYZ系统将亮度信息集中于Y刺激值，而x、y色度坐标与亮度无关。然而，实际视觉感知中，亮度变化会显著影响色度感知。这种亮度与色度的分离处理方式不适合人类视觉特性，导致在预测颜色外观时出现偏差。

适应性不足问题

随着颜色科学应用领域的扩展，1931年基于2°视场角建立的"标准观察者"数据在更大视场角情况下表现出明显偏差。虽然CIE于1964年补充了10°视场角的观察者数据，但系统框架的局限性并未根本解决。

CIE1976 Lab*色度空间的革新

1. 均匀色度空间的发展历程

为解决CIE1931系统的感知非均匀性问题，色彩科学家们进行了长期探索。1940年代，Hunter提出了Lab色彩空间的概念；1960年代，Adams、Nickerson等人发展了ANLAB系统；1976年，CIE在整合多项研究成果的基础上，正式推出了两个改进的色度空间：CIE1976 Luv（CIELUV）和CIE1976 Lab（CIELAB）。其中CIELAB在工业界获得了更广泛的应用。

2. CIELAB空间的基本结构

CIELAB空间采用对立色理论，将颜色分解为三个基本维度：

L*：明度（Lightness），表示颜色的亮度，范围0-100

a*：红绿轴，正值表示红色，负值表示绿色

b*：黄蓝轴，正值表示黄色，负值表示蓝色

其计算公式基于XYZ值的非线性变换：

L* = 116f(Y/Yn) - 16

a* = 500[f(X/Xn) - f(Y/Yn)]

b* = 200[f(Y/Yn) - f(Z/Zn)]

其中f(q) = q^(1/3)（当q>0.008856）或7.787q+16/116（当q≤0.008856），Xn、Yn、Zn为参考白的三刺激值。

3. 色差公式的改进

CIELAB空间的一个重要优势是其色差公式ΔE*ab与人眼感知更为一致：

ΔEab = [(ΔL)² + (Δa)² + (Δb)²]^(1/2)

这一欧氏距离计算方式大大简化了色差评估，使不同颜色区域的可接受阈值更具可比性。后续改进版本如CIE94和CIEDE2000进一步提高了色差预测精度。

CIE1931与CIE1976的核心区别

1. 空间结构的根本差异

CIE1931采用线性的XYZ三刺激值系统，而CIE1976 LAB采用非线性的对立色空间。这种结构差异反映了对颜色处理的不同理念：前者基于物理刺激的线性组合，后者基于感知属性的非线性变换。

2. 均匀性表现的对比

在均匀性方面，CIELAB空间明显优于CIE1931。研究表明，CIELAB空间中ΔE*ab≈1通常对应于刚好可察觉的色差，而在CIE1931色度图上，相同感知色差对应的几何距离在不同区域差异可达20倍以上。

3. 应用场景的分化

CIE1931至今仍是光色测量和显示技术的基础标准，特别适合于光源颜色表征和色度坐标确定。而CIELAB则广泛应用于需要与人眼感知一致的颜色评估场景，如纺织、涂料、塑料等行业的颜色质量控制。

4. 数学特性的比较

从数学角度看，CIE1931是一个三维线性空间加二维投影，而CIELAB是一个经过非线性变换的三维感知空间。前者保持色度相加性（混合色色度可由组分色色度加权平均），后者则保持感知均匀性但失去色度相加性。