色差仪怎么计算Lab值?色差仪Lab值与XYZ值怎么转换?
2023-08-10
色差仪在测量颜色时,可以通过Lab颜色空间,自动给出样品的色度值L、a、b值,并给出比色后的△L、△a、△b等色差值,以数值的形式对颜色进行定量的描述,为颜色管控提供数字化的参考依据。那么,色差仪怎么计算Lab值?色差仪Lab值与XYZ值怎么转换?本文为大家做了介绍,对此感兴趣的朋友可以了解一下!
色差仪Lab颜色空间介绍:
CIE1976L*a*b*均匀颜色空间表示颜色的方式,模拟了人眼对颜色的感觉。如下图所示,颜色的明度感觉用纵坐标L*轴表示,黑色位于最下端,对应明度L*=0;白色最亮位于最上端,对应明度L*=100。a*轴与b*轴共同表示彩色的特性,a*轴正方向代表红色(偏品红)的变化,a*轴负方向代表绿色的变化;b*轴正方向代表黄色变化,b*轴负方向代表蓝色变化。这四个变化方向构成互补对抗颜色的模型。
在CIE1976L*a*b*均匀颜色空间中,a*与b*的值表示颜色感觉中的彩色成分。当a*和b*的值均为0时,颜色的饱和度为0,即非彩色,其坐标点落到纵坐标轴上。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。颜色的坐标点距纵坐标轴越远,则颜色就越鲜艳。根据这一性质,可以用a*和b*的值进一步计算色调和饱和度,并使其与颜色的感觉更加接近。如下图所示。
任一个颜色在CIE1976L*a*b*均匀颜色空间的坐标位置为P,则其对应的明度值为纵坐标的高度,对应的a*与b*坐标值为该点在a*与b*坐标轴上的投影。根据图中的几何关系,该颜色的色调H*可以用该点在a*-b*平面的投影到纵坐标轴连线与a*坐标轴的转角表示;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,可以得到色调角和彩度分别为:
根据a*和b*值的正负,可以判断色调角在0°~360°内的变化:如a*>0,b*≥0,则0≤h*ab<90°;如a*≤0,b*>0,则90°≤h*ab<180°;如a*<0,b*≤0,则180°≤h*ab<270°;如a*≥0,b*<0,则270≤h*ab<360°。
结合上图可知,在a*-b*平面上,色调角在0°~90°范围内,a*与b*值都大于0,其间的颜色都由红和黄原色混合而成;色调角在90°~180°范围内,a*值小于0,b*值大于0,其间的颜色由黄和绿原色混合而成;色调角在180°~270°范围内,a*与b*值都小于0,其间的颜色由绿与蓝原色混合而成;色调角在270°~360°范围内,a*值大于0,b*值小于0,其间的颜色由蓝和红原色混合而成。
色差仪Lab值计算方法:
色差仪作为光电仪器,可以用光电测定的方法,迅速、准确、方便地测出各种试样被测位置的颜色,并且通过计算机直接换算成L*、a*、b*值,对颜色进行数值化表示,还能自动记忆和处理测定数值,得到两点间颜色的差别,以△Eab表示。
色差仪在测量样品的颜色时,采用的是国际上通用的CIELAB色空间,它是利用L*,a*,b*三个不同的坐标轴,指示颜色在几何坐标图中的位置及代号。它是基于一种颜色不能同时既是绿又是红、既是蓝又是黄这种理论而建立起来的。一种颜色用CIE L*,a*,b*表示时,L*轴表示明度,黑在底端,白在顶端;+a*表示红色,-a*表示绿色;+b*表示黄色,-b*表示蓝色。任何颜色的色彩变化可以用a*,b*数值来表示,任何颜色的层次变化可以用L*数值来表示,用L*,a*,b*三个数值就可以描述自然界中的任何色彩。若两个彩色样品都按L*,a*,b*标定颜色,则两者之间的总色差ΔE*ab以及各单项色差可用下列公式计算:
总色差:ΔE*ab=[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2
明度差:ΔL*=L1*-L2*(明度差异),△L*为正值,样品颜色偏浅色方向;为负值,样品偏深色方向。
色度差:Δa*=al*-a2*(红/绿差异),△a*为正值,样品颜色偏红;△a*为负值,样品偏绿。
Δb*=bl*-b2*(黄/蓝差异),Δb*为正值,样品颜色偏黄;△b*为负值,样品偏蓝。
其中△L*,△a*,△b*,为参考样品和被测样品之间明度L*和色度指数a*,b*的差值。色差值用ΔE* 来表示,为综合总色差,具体计算方法和亮度差△L、红绿差△a、黄蓝差△b都有关系。
一般情况下色差宝都会给出相应的L*,a*,b*值和比色后的ΔL*、△a、△b、ΔE*四组色差数据。用ΔE来评价色差时,△E越小表示样品与标准颜色越接近,反之则表示两种颜色相差越远。
色差仪Lab值与XYZ值转换方法:
在Lab颜色空间中,柱坐标 L*表示亮度,a*和 b*轴代表色度坐标,分别是红-绿坐标和黄-蓝坐标,这三个坐标值均被认为是均匀变化的。这三个属性值可以由XYZ颜色空间的三个属性转化而来。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。若采用D65标准照明体X0=94.811,Y0=100.00,Z0=107.304。