CIELab颜色空是色差仪中最常用的一个颜色空间,该颜色空间是一个均匀的颜色空间,以三个L、a、b三个维度来对颜色进行表述,并以两点之间的距离来表示色差。那么,CIELab颜色空怎么看?色差式是怎样的?本文对此做了介绍。
CIELab颜色空间是色差仪最常用的一种颜色空间,是基于生理特征的均匀颜色空间,是由明度(L)和两个色度分量a、b共三个分量构成,L表示颜色的明度,也常被称作亮度,取值范围在[0,100],表示从纯黑到纯白。a表示从绿色到红色,-a最小表示绿色,+a最大表示红色,取值范围在[-128,127],-a到+a是绿色到红色颜色渐变的过程。b表示从蓝色到黄色的范围,同样原理,-b到+b是由蓝色逐渐过渡到黄色的过程,取值范围在[-128,127]。其模型如下如所示:
CIELab均匀颜色空间是CIE1931标准色度学系统的非线性变换,它将XYZ直角坐标颜色空间转换为柱面及坐标,将三刺激值 XYZ转换成与眼睛视觉相一致的明度L*和色度a*、b*,转换公式如下:
其中,在上面的公式中,X、Y、Z 指的是物体的三刺激值,这三个属性值是在海明对立坐标理论的基础上建立起来的。Xn、Yn、Zn表示的是CIE 标准照明体先照射在完全反射漫反射体上,再经其反射到人们眼中的白颜色物体的三刺激值。光源和观察者的条件分别以D65和10°条件为佳。在不同的光源以及观察者条件下,三刺激值是不同的。
CIELab均匀颜色空间表示颜色的方式模拟了人眼对颜色的感觉。如上图所示,颜色的明度感觉用纵坐标轴L*表示。所以,所有的非彩色都位于纵坐标轴上,从下到上依次为黑、深灰、灰、浅灰和白。根据图中的几何关系,该颜色的色调H*可以用其在a*与b*平面的投影到纵坐标轴连线与a*坐标轴的转角h*ab表示;彩度(或饱和度)C*可以用该点到纵坐标轴的距离来表示。因此,可以得到:
在CIELAB颜色空间中,两个颜色(L1*,a1*,b1*)和(L2*,a2*,b2*)之间的色差可以用欧氏距离来表示:
其中L*是CIELAB空间的明度值,a*,b*为色品坐标,△L*、△a*和△b*分别是CIELAB空间中三个标尺的差值。
色差△E*ab,也可以用明度差△L*、彩度差△C*ab色调差△H*ab定义,即:
如果CIELAB空间是等视觉均匀的,其对应的视觉容差在该颜色空间中应当是一个球形,并且在颜色空间的各个区域都应具有相同的半径。但实际上,在CIELAB空间中用椭球来表示颜色中心所对应的视觉容差更为合适。虽然这些色度椭球的半轴比CIExy色品图上色度椭圆的半轴更为均匀,但是在尺度大小上仍然存在着明显的差异,并随着彩度值的增加,椭球的半轴随之变大,尤其是椭球的长半轴。虽然CIELAB色差公式对中小色差的预测性能与目视观察结果之间存在较大差异,但相对于其后的一些色差公式而言,其表达式极为简单,并且对大色差尚有较好的预测性能,因此在现今工业生产中仍被广泛采用。
根据CIELAB计算公式得到L*、a*、b*值,一组L*、a*、b*数据对应CIELAB色空间中的一个点,为了表述任意2种颜色在色空间的相对位置,引入了饱和度C*ab、色调角hab和色调差△H*ab。
CIEL*a*b*(CIELAB)色空间方程如下式所示。
经过换算后得到下式:
式中,X、Y、Z——物体的三刺激值,无单位;Xn、Yn、Zn——参比白色的三刺激值,无单位;L*——明度,无单位;a*、b*——色度坐标,无单位;C*ab——饱和度,无单位;hab——色调角,(°);△E*ab——色差值,无单位;△H*ab——色调差,无单位;C*S——标准样的饱和度,无单位;C*B——批次样的饱和度,无单位。
因此,色调角的写法是hab取值范围为0°~360°;色调差的写法是△H*ab,单独的H*是不存在的。色调差△H*ab;可以通过标准样的饱和度C*S、批次样的饱和度C*B以及色调角差△hab快速计算出来。
CIEL*a*b*(CIELAB)是惯常用来描述人眼可见的所有颜色的最完备的色彩模型。L、a和b后面的星号(*)是全名的一部分,因为它们表示L*、a*和b*。Lab指的是Hunter Lab,它是建立在颜色对立理论基础上的三维直角坐标系,是不带星号的,不同于L*、a*和b*。这两种表色系统都是建立在颜色对立理论基础上的,应用都比较广泛,区分这两种表色系统还是很有必要的。
1.Hunter Lab和CIELAB颜色体系的计算公式不同,虽然都是由X、Y、Z经数学计算而来,但是色度量的取值不同。
2.这两个色度空间与视觉感官的均匀性都存在差异。比如虽然CIELAB色空间是CIE推荐的均匀颜色空间,而实际上CIELAB空间对于人眼的色彩感觉来说也还是不均匀的。即在不同颜色区域,色彩的宽容量数值是不相等的。
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