CIE系统

        据北京圣园淘矿工场科普了解，1931 年向前迈出了一大步，当时国际上采用了国际照明委员会(CIE) 系统，这导致人们对颜色测量和规格，尤其是比色法产生了更大的兴趣。

        CIE 系统包括标准光源（白炽灯、日光、北日光）、标准观察者和人类视觉系统的标准响应函数。CIE 继续作为色彩研究和标准化领域的主要国际组织。自 1931 年以来，它对原始概念进行了重要改进和补充。

        色彩行业建立在分光光度计和色度计的研究和开发之上，能够以 CIE 术语进行测量和报告数据。然而，这给现有的颜色顺序系统带来了问题。这种系统在特定光源下的外观必须在视觉上隔开。如果使用其他来源，视觉间距和整体外观将相应改变。如果针对此类颜色发布了 CIE 数据，则这些数字仅对计算了测量数据的光源有效。

        CIE 色彩空间在视觉上是不均匀的。更统一的色彩空间使公差和小色差的规范更有意义，因此对科学和工业更有用。已经进行了广泛的研究，以将 CIE 数据的数学转换生成在视觉上更均匀的色彩空间。

        猎人系统

        图 5A。 由 Richard S.Hunter 构想的实验室色彩空间

        1942 年，Richard S. Hunter 设计了一种滤色器色度计，用于测量不透明的表面颜色，以及与之配套的 Hunter 色阶系统。这是使用简单方程对 CIE 数据进行的转换，这些方程已合并到仪器的计算元素中。猎人空间是“相反色调”或“对手色调”类型，如下所示。

        当亨特一个属性为正，颜色具有发红; 阴性时，绿色。同样，当b为正时，颜色呈黄色；当消极时，蓝色。猎人的第三个属性是L表示轻盈。沿三个尺度 ( L,a,b ) 的相等步长旨在表示几个颜色方向上的相等视觉步长，从而可以通过以下公式简单地计算色差：

        ΔE= √(ΔL²+ Δa²+ Δb²)

        其中 delta (Δ)E 表示色差。

        如今，颜色测量仪器的常见做法是将亨特颜色符号作为测量结果的读出选项。尽管从未生产过材料颜色样本来说明 Hunter 颜色空间，但几乎均匀的视觉间距对于描述工业中的颜色规格和容差非常有用，并且对这些仪器的销售和使用做出了重要贡献。

        CIELAB空间

        CIE 和其他机构继续致力于提供具有改进视觉间距的色彩空间。1976年，CIELAB空间被推荐。与亨特空间类似，CIELAB 空间是 CIE 数据的数学变换，绘制在直角坐标上。CIELAB 颜色属性被指定为L* (L-star)、a* (a-star)和b* (b-star)以区别于 Hunter 并具有相同的名义含义。与 Hunter 一样，CIELAB 是当前仪器的标准读数。

        图 6. L*a*b* 和 Munsell 符号（色调、值）。 对于极小或极大的 a*b* 值，在绘制和读取色调值之前，将它们乘以或除以适当的数量。（来自精确色彩交流：从感觉到仪器的色彩控制，第 19 页；由美能达相机公司提供，日本有限公司。）

        OSA-UCS 系统

        美国光学学会-统一颜色间距系统 (OSA-UCS) 是美国光学学会开发的一种对立色调系统，它不仅是对孟塞尔间距的改进，而且是直接的 CIE 转换。OSA-UCS 颜色（在撰写本文时为 558 种颜色，可作为 2 x 2 英寸样本提供）采用色度间隔为两个单位和亮度单位为一个单位的刻度。

        在丹麦生产的原型 OSA 颜色系列显示的色度刻度间隔仅为一个单位，亮度增量为 0.5，颜色超过 2000 种。OSA-UCS 颜色是迄今为止产生的统一颜色间距的最佳示例，可能很快就会作为仪器的读数选项出现。

        宝石颜色测量

        一些宝石学家曾尝试使用现有的颜色仪器来表征宝石，但未成功。仪器制造商尚未意识到宝石学可以保证设计专门适用于宝石的仪器所需的昂贵研究和开发。宝石学家目前使用的现有颜色图表和简单化的光学设备在准确性和实用性方面受到严重限制。

        Minolta Camera Co. 最近推出的低成本便携式色度计促使几位研究人员对该仪器进行了改进，以进行宝石色度测量。第一个是 Richard Pettijohn 博士。他试图通过减小光束尺寸并添加一个玻璃板来固定传感器和一个小镜子来将穿过石头的光线反射到传感器，从而使 Minolta 传感器单元适应宝石的特定用途。但是，这种安排过于不准确且不可重复，因此无法成为可行的解决方案。此外，镜面布置规定用于测量的“标准”光源是内置于装置中的氙气闪光灯，而不是独立测量的白色标准。

        J. Rennilson 和 WN Hale 设计了该仪器的改进版本，也使用 Minolta 色度计。这用一个小的白色内衬积分球代替了玻璃和镜子。来自下方的 2 毫米光束照亮了镶嵌在以球体为中心的透明板上的宝石。从宝石反射的光与透过它的光混合，并被球壁上的检测器出口接收。该色度计具有获得专利的照明和收集几何结构，对于宝石工作而言足够准确和可重复。数据读数为 CIE 数据 (Y,x,y) 和 CIELAB (L*,a*,b*)，适用于 CIE 标准光源 D65 或 C（两者均代表标准日光，形式略有不同）。这种仪器很可能会彻底改变宝石领域，

        在准备本文末尾的宝石颜色测量表时，Rennilson-Hale 仪器尚不可用。因此使用了佩蒂约翰仪器。照明和观察几何结构产生的结果既不像 Rennilson 和 Hale 的积分球/光纤系统那样准确也不一致。此外，将 CIELAB 数据转换为 Munsell 符号是由 Minolta DP-100 微型计算机完成的。

        孟塞尔符号

        孟塞尔（色度 C）和 L*a*b*（色度 c*）符号。（来自精确色彩交流：从感觉到仪器的色彩控制，第 19 页；由日本美能达相机有限公司提供）。注：在两位数的列中，左图为1-5色相，右图为6-10色相。

        由于此设备的数据存储容量有限，可能会出现转换错误。尝试通过照片和纸上印刷复制品来说明宝石时，进一步的错误是不可避免的。因此，表格中的数字颜色数据不能被认为足够准确，无法为特定的宝石种类建立基准点。

        然而，与大多数物种表现出的实际颜色变化相比，这种程度的误差很小。本文和这些测量的真正目的是在宝石学文献中首次建立科学、准确、可重复和客观的宝石颜色测量和规格的命名、方向和方法。在这种情况下，数字本身被认为不如了解它们是如何获得的以及这项新技术对宝石学和宝石市场的影响重要。

        北京圣园淘矿工场科普笔记

        Joel Arem 博士非常感谢 WN Hale, Jr.，他是一位私人色彩顾问，同时也是 Munsell Color Co., Inc 22 年的资深人士（作为总裁和技术总监），他提供了本文的大部分内容。（Hale Color Consultants, Inc., 1505 Phoenix Road, Phoenix, MD. 21131）。

        1、在 CIELAB 术语中，色度由 a* 和 b* 计算如下： 色度 = C* =√(a*²+b*²)

        2、马里兰州 Silver Spring 的 Richard E. McCarty 提供了将测得的 L*a*b* 值转换为孟塞尔数的宝贵帮助以及许多有价值的建议。

        3、此处报告的宝石颜色数据采用 CIELAB 读数和相应的孟塞尔符号的形式。转换为孟塞尔数是直接的 CIELAB 转换。没有尝试根据实际 Munsell 颜色样本的有限范围来简化所得的 Munsell 值。这个近似值留给读者。

        4、Arem 的《宝石颜色百科全书》中拍摄的许多宝石都是使用 Pettijohn-Minolta 色度计测量的。这些宝石在Arem's Color Encyclopedia背面的色板部分通过符号交叉引用，这里的表格颜色信息是指特定的宝石颜色、形状和重量，便于与照片相关联。