色差仪CIELuv颜色空间及CIELuv色差计算式介绍
2024-02-27
色差仪在进行颜色测量时,可以选用不同的颜色空间来对颜色进行定量的表达,其中最为常见的颜色空间就有CIELuv颜色空间,该颜色空间使用三个维度对颜色进行表述,并以两个点之间的欧氏距离来表示两个颜色之间差异。本文对色差仪CIELuv颜色空间及CIELuv色差计算式做了介绍。
色差仪CIELuv颜色空间:
CIELUV颜色空间是CIE1976L*u*v*均匀颜色空间的简称,在CIELUV空间中,L*为明度,u*、v*为色品指数。三者相互垂直构成色空间来描述相对应的亮度和色度量:垂直的轴是明度L*,位于水平面且互相垂直的是色品指数u*和 v*。
CIELUV颜色空间与CIELAB颜色空间相似,L*,u*,v*是X,Y,Z通过非线性变换得到的,同样用两点间的距离表示颜色之间的色差。CIEL*u*v*和CIEL*a*b*有一些共同的特点。首先,它们的颜色空间虽然距完全均匀仍有距离,但基本上是均匀的。其次,由于是基于颜色测量的CIE系统,CIEL*u*v*和CIEL*a*b*都是与设备无关的颜色空间。与CIELAB颜色空间不同,CIELUV颜色空间更多地应用于光源色和自发光色领域。
色差仪CIELuv色差计算式:
CIE1976L*u*v*色差公式是由CIEx-y色度图进行线性变换推导而得。线性变换的目的是改善与目测结果对比的均匀性。CIE1976 L*u*v*色差公式为:
式中,X,Y,Z为色样的三刺激值;X0,Y0,Z0为CIE标准照明体的三刺激值,为常数值;X/X0,Y/Y0,Z/Z0,要求大于0.008856,对于不符合这一要求的极深的颜色,使用颜色修正公式。
u',v'分别为线性变换后的色样色度坐标,u'0,v'0分别为线性变换后的CIE标准照明体的色度坐标;L为明度;u',v'为彩度;△E*uv为总色差。
CIEL*u*v*色度空间中,以u',v'轴组成的平面表示颜色的彩度,L'轴表示颜色的明度,CIEL*u*v*色差公式主要应用于光的加法混色,例如彩色电视和图象处理方面。
色差仪CIELuv和CIELab的区别:
CIE1976Lab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极坐标,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*,其中a*、b*与色调、饱和度的感觉相一致。CIE1976L*a*b*的优点是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值时,能较好地反映物体色的心理感受效果。
CIE1976L*u*v*均匀颜色空间实际上由CIE1931和CIE1964匀色空间改进而来,使其与代表视觉等间隔的孟塞尔系统靠拢,并将V坐标增加50%而改善U、V色度图的均匀性。
CIE1976Luv和CIE1976Lab色空间都有较好的均匀性,两者都较广泛地运用于工业中。由于CIE1976Luv系统中,uv色度图仍保留了马蹄形的光谱轨迹,较适合于对光源色、彩色电视等工业部门做研究工具;CIE1976Lab主要用于印刷、染料、颜料及油墨等表面颜色工业部门。
色差仪CIELuv和CIELab怎么选?
由于颜色空间种类繁多,通常选择某一颜色空间是由于该空间可以使它表示的颜色更便于计算和转换,或者是因为该空间能更理想地表示一种颜色。例如,RGB空间对颜色的描述选用R、G、B三基色的比例来,色调、饱和度和亮度也经常用作颜色的表述方法。
CIELUV和CIELAB色空间得到广泛使用后,许多颜色工作者对这两个色空间进行了大量的研究。直到现在工作者并没有给出两个色空间的明确使用范围,不能说哪一个优于另一个。加色法产生颜色的行业中,例如电视电脑工业、照明以及CRT比较适合选用CIELUV色空间及色差公式;而CIELAB色空间及色差公式主要应用于颜料和图像艺术工业以及纺织业等,此色空间更适合于减色法混合产生色彩的行业,在材料制造工业中,CIELAB色空间的应用远远超过了CIELUV色空间。
对CIELUV色空间和CIELAB色空间的均匀性的考察,使用CIELUV和CIELAB色空间(由1931色度系统中的麦克亚当椭圆分别转换得到),对椭圆分布的转换结果进行考察,把上述文中提到CIE1931XYZ色度系统坐标线性转换成u*、v*后,可以看出其光谱轨迹很好的保持了马蹄形,但是将其转换成a*、b*后的光谱轨迹变形较严重,如下图所示。
比较发现,CIELUV比较适合于光谱色、电视电脑等色彩工业。而对于颜色的色差值比大视觉识别阈值大,但是比孟塞尔系统中相邻两颜色的色差小的情况,CIELAB色空间更适用,因为其更真实的反映物体色的心理感受,适用于染料、颜料及油墨等颜色工业部门。