颜色空间什么意思?色差仪Lab颜色空间怎么理解?
2023-05-11
什么是颜色空间?颜色空间又称为彩色模型,就是用数学的方式来表示颜色,使用空间坐标的方式将颜色信息映射到颜色空间的某一点,通常用三维模型表示,将颜色分为三个参数在三维坐标中进行描述。目前,LAB颜色空间是色差仪中使用最广泛的一种颜色空间。本文对颜色空间及色差仪Lab颜色空间的含义做了具体的分析,对颜色度学知识感兴趣的朋友不妨了解一下!
颜色空间什么意思?
颜色可以被人类的视觉系统所识别,但是对于不同个体来说,同一颜色的逻辑描述和实际的生理判断往往是不一致的。因为没有一个可以达成共识的标准,就很难对颜色进行定量的描述和识别。在光学这个古老的学科当中,人们很早就开始探索定量描述物理颜色的方法。为了减少主观因素对于颜色判断的影响,一些彩色模型先后被构建,这使得颜色在理论上用数值描述成为可能。
彩色模型也称颜色空间,是由所有可以用特定空间坐标描述的所有颜色构成的,空间本身的坐标系通常体现的是某个可以影响一系列关联颜色变化的颜色属性,其中每个坐标值都对应着一种颜色。颜色空间的用途就是在特定场景中统一使用某个标准,人们就可以对一定的色彩集合达成共识。虽然已经存在很多颜色表征的理论和测量标准,但是还没有一种被各应用领域普遍接受的彩色模型。现在被采用的彩色模型也都是依赖于特定应用领域或面向硬件控制的,他们在特定场合下可以发挥很好的参照作用,但是通用性不强。
常用的颜色空间许多种,如RGB,HSV,CMY等。其中RGB是根据人眼视觉识别细胞可以分辨的单色光种类定义的彩色空间,可表示大部分颜色,尤其在艺术绘画中应用最为广泛。但是该颜色空间隐藏了色调、亮度、饱和度三个量的坐标,而只是通过RGB三个维度来分辨颜色,很难对特定颜色点进行数字化描述,因此在科学研究中基本上不采用。HSV颜色空间的出现则是为了满足颜色显示数字化的需求,被广泛应用于计算机图形相关的应用当中。在HSV颜色空间中,描述颜色的坐标变化可以明显影响人类对颜色的区分度,体现在颜色的色调、饱和度和强度等,而且这种区分度的变化可以直接对应到数字显示设备的电气参数的变化上。CMY则是应用于工业印刷领域的颜色参照标准。它与RGB的加法色特征相反,CMY则是一种基于颜色色调减法的表示方法。这是因为CMY是判断反射光的色彩,要想得到某种反射光的更强表现,就必须减少印刷上去的那种削弱该种反射光的颜料来得到。
为了脱离特定颜色空间适用范围的限制,达成颜色共识,就必须在测色仪器中采用设备无关的颜色模型。经过算法研究人员的努力,最终确定在色差仪当中采用CIE规定一种用于非自照明的颜色空间,CIE1976L*a*b*,或者叫CIELAB。具体如下图所示:
这个颜色模型是基于人对颜色的感觉建立起来的,完全涵盖了常用的RGB、CMY等颜色模型,空间中的数值可以描述正常视力的人可以看到的所有颜色。此外,Lab色彩空间描述的是颜色的显示方式,而不是设备(如显示器、桌面打印机或数码相机)生成颜色所需的特定色料的数量,所以它是与设备无关的颜色模型。所有可见光在设备相关的系统颜色空间(如CMY等)中的颜色数值都可以反推映射到L*a*b*模型中去,这样就统一了颜色表示方法,并且方便在L*a*b*空间比较不同颜色的差别。特别指出的是,这种映射关系是与系统相关的,可以以适当的形式表示出来。
色差仪Lab颜色空间怎么理解?
CIE标准色度学系统是对色彩进行定量描述的基础。CIERGB系统具有真实的三原色,但系统具有负值;CIEXYZ系统消除了负刺激值,其xy色度图在对色域的描述上有重要的地位,然而该系统具有较大的不均匀性;从CIE1931RGB系统到CIE1931XYZ系统,再到1964L*u*v*系统,再到CIE1976L*a*b*系统,一直都在向“均匀化”方向发展。CIE1931XYZ颜色空间只是采用简单的数学比例方法,描绘所要匹配颜色的三刺激值的比例关系;CIE1960UCS颜色空间将1931xy色度图作了线形变换,从而使颜色空间的均匀性得到了改善,但亮度因数没有均匀化。
为了进一步改进和统一颜色评价的方法,1976年CIE推荐了新的颜色空间及其有关色差公式,即CIE1976L*a*b*(或LAB)系统,现在已成为世界各国正式采纳、作为国际通用的测色标准。它适用于一切光源色或物体色的表示与计算。
CIE L*a*b*是CIE推荐的均匀颜色空间,其均匀性已有很大的改善,该系统与设备无关,色度值和明度值(阶调)可以独立调节,而且当颜色的色差大于视觉的识别阈限(恰可察觉)而又小于孟塞尔系统中相邻两级的色差时,能较好地反映物体色的心理感受效果。
在CIELAB颜色空间中,有L、a、b三个分量,其中L表示的是颜色的亮度,取值范围是[0,100]即从纯黑到纯白,a和b表示的是色度坐标,a表示洋红色至绿色的范围,取值范围为[127,-128],b表示从黄色至蓝色的范围,取值范围为[127,-128]。CIELAB颜色空间是一个近似均匀的颜色空间,若对于不同色区的两对比色测出相等的色差值,并不意味人眼观测到的两颜色也有相等的色差感觉,尽管如此,CIELAB颜色空间仍是目前最好的颜色空间之一。
色差仪Lab颜色空间怎么转换XYZ颜色空间?
L*a*b*颜色模型的基础是CIE在1931年提出的颜色模型,并作为国际颜色测量标准。1976年此模型被重新修正,并命名为CIEL*a*b*。实际上CIEL*a*b*均匀颜色空间是经CIEXYZ颜色空间非线性变换而得到的,这一均匀色彩空间的优点是当颜色的色差大于视觉的识别阈值(恰可察觉)而又小于孟塞尔系统中相临两极色差时,可以较好地放映物体色的心理感受效果。它与CIEXYZ颜色空间的转换关系式如下:
式中:X,Y,Z为颜色样品的三刺激值;X0,Y0,Z0为CIE标准照明体的三刺激值。