色差儀CIELab顏色空間的含義及色差公式類型
2023-12-21
CIELab顏色空間是色差儀最常用的一種顏色空間,是基于生理特征的均勻顏色空間,是由明度L和兩個色度分量a、b共三個分量構成,并以三維空間的兩個坐標點之間的距離大小來表示色差。本文對色差儀CIELab顏色空間的含義及CIELab顏色空間色差公式的類型做了介紹,感興趣的朋友可以了解一下!
色差儀CIELab顏色空間的含義:
CIELab顏色空間是色差儀最常用的一種顏色空間,是基于生理特征的均勻顏色空間,是由明度(L)和兩個色度分量a、b共三個分量構成,L表示顏色的明度,也常被稱作亮度,取值范圍在[0,100],表示從純黑到純白。a表示從綠色到紅色,-a最小表示綠色,+a最大表示紅色,取值范圍在[-128,127],-a到+a是綠色到紅色顏色漸變的過程。b表示從藍色到黃色的范圍,同樣原理,-b到+b是由藍色逐漸過渡到黃色的過程,取值范圍在[-128,127]。其模型如下如所示:
CIELab均勻顏色空間是CIE1931標準色度學系統(tǒng)的非線性變換,它將XYZ直角坐標顏色空間轉換為柱面及坐標,將三刺激值 XYZ轉換成與眼睛視覺相一致的明度L*和色度a*、b*,轉換公式如下:
其中,在上面的公式中,X、Y、Z 指的是物體的三刺激值,這三個屬性值是在海明對立坐標理論的基礎上建立起來的。X0、Y0、Z0表示的是CIE 標準照明體先照射在完全反射漫反射體上,再經其反射到人們眼中的白顏色物體的三刺激值。光源和觀察者的條件分別以D65和10°條件為佳。在不同的光源以及觀察者條件下,三刺激值是不同的。
色差儀CIELab顏色空間的幾何解釋:
CIELab均勻顏色空間表示顏色的方式模擬了人眼對顏色的感覺。如上圖所示,顏色的明度感覺用縱坐標軸L*表示。所以,所有的非彩色都位于縱坐標軸上,從下到上依次為黑、深灰、灰、淺灰和白。根據(jù)圖中的幾何關系,該顏色的色調H*可以用其在a*與b*平面的投影到縱坐標軸連線與a*坐標軸的轉角h*ab表示;彩度(或飽和度)C*可以用該點到縱坐標軸的距離來表示。因此,可以得到:
色差儀CIELab顏色空間色差公式的類型:
1.CIELab色差公式
在與顏色感覺一致的均勻顏色空間內,2個顏色樣品之間的色差表示為其坐標點之間的距離。
式中:L1*、a1*、b1*和L2*、a2*、b2*分別是2個樣品的坐標值??偸巧羁梢苑纸鉃槊鞫炔?、彩度差、和色調差3個分量。明度差為:
根據(jù)上面彩度差計算公式,可以得到顏色的彩度差為:
進而得到色調差公式:
2.CMC(l:c)色差公式
CMC色差公式為公式:
式中:△L*ab、△C*ab、△H*ab分別為上面明度差、彩度差、色調差所確定的CIELab明度差、彩度差和色調差,SL、SC、SH分別為明度差、彩度差和色調差的權重函數(shù)?!鱁cmc色差公式中的l和c值是與具體應用條件有關的參數(shù)。一般情況下c=1。在紡織業(yè)中,當l=2時用CMC色差公式計算得到的紡織品色差與視覺感覺相對一致。對于涂料、塑料和油墨等應用,取l=1.4。
3.CIEDE2000色差公式
由于CIELab均勻顏色空間和色差公式仍然存在缺陷,國際照明委員會一直在尋找更理想的公式。在CIELAB等色差公式的基礎上,通過大量視覺實驗和色差評估實驗,于2001年正式推薦一個最新的色差公式,命名為CIE2000(△L',△C',△H'),簡稱CIEDE2000,并且得到官方的采納,該公式被認為是目前理論上最好的色差公式,公式如下:
式中,△L',△C',△H'分別為明度差、彩度差和色調差,分別定義如下:
公式中的標角b和s分別表示顏色樣品和標準色樣,a'=a*(1+G),b'=b*(CIEL*a*b*),C'=[(a')2+(b')2]1/2,h'=180/πarctan(b'/a'),G為紅綠軸的調整因子,計算式如下,是彩度的TT函數(shù)。
色差公式中SL、SC、SH權重函數(shù)用來校正顏色空間的均性,RT稱為旋轉函數(shù),用來校正藍色區(qū)域橢圓主軸方向的偏轉,式中的參數(shù)因子K、Kc、Ku是與使用條件相關的校正系數(shù),它們是影響色差感覺的因素,CIE給定了一定條件下的系數(shù)值,但當不符合該條件時應根據(jù)工業(yè)色差評估的實際條件來確定這些系數(shù)的值。例如紡織業(yè)通常取值為:KL=2,KC=KH=1。