均勻顏色空間什么意思?為了解決物體之間的顏色差異與人眼所感受到的差別的一致性,CIE在原有顏色空間的基礎(chǔ)上,提出了多種用于顏色評(píng)價(jià)的均勻顏色空間,其中常見(jiàn)的一種就是CIELAB均勻顏色空間。本文對(duì)均勻顏色空間及色差儀LAB均勻顏色空間的含義做了具體的介紹,對(duì)此感興趣的朋友可以了解一下!

均勻顏色空間什么意思?
在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常需要判斷顏色的差別,即色差。在CIE1931XYZ和CIE1964XYZ的兩個(gè)色度系統(tǒng)中,色品坐標(biāo)改變相同值時(shí),相應(yīng)的顏色感覺(jué)差異卻并不相同,這是由于在這兩個(gè)色度系統(tǒng)中,顏色的密度分布并不均勻,空間中相等的距離在顏色密度大的區(qū)域代表的顏色差異大,反之,在顏色密度小的區(qū)域代表的顏色差異小,經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)表明,CIEx-y色品圖上不同區(qū)域的顏色密度差異是非常大的,色品圖上光譜軌跡藍(lán)色部分的顏色密度比綠色部分的顏色密度大300-400倍。麥克亞當(dāng)橢圓如下圖所示,圖中的各橢圓代表了該色品處的顏色寬容量,在同一個(gè)橢圓內(nèi),人眼是無(wú)法分辨出顏色的差異的,為了方便表示,圖中的橢圓是根據(jù)麥克亞當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的10倍進(jìn)行繪制的。

最完備的顏色分辨力應(yīng)當(dāng)是對(duì)明度、色調(diào)和飽和度三個(gè)特性變化的綜合分辨能力。因此,要解決色差的測(cè)量問(wèn)題,必須能在顏色空間中將兩個(gè)顏色的色差計(jì)算出來(lái),并使人眼感知的顏色差異與空間中的距離成正比。均勻顏色空間中任意兩顏色量的空間距離代表人眼的顏色知覺(jué)差異,它由均勻化的明度標(biāo)尺和均勻化的色品標(biāo)尺組成。
CIE1960UCS均勻色品圖是根據(jù)麥克亞當(dāng)?shù)难芯拷Y(jié)果均勻化色品標(biāo)尺的色品圖。CIE1960UCS均勻色品圖曾得到了廣泛的應(yīng)用,自從CIE1976UCS均勻色品圖推出后,逐漸被后者代替。目前,CIE 1960UCS除了在相關(guān)色溫定義和計(jì)算中應(yīng)用外,其他應(yīng)用已經(jīng)基本被淘汰。
CIE1976UCS的均與性比CIE1960UCS有了改善,但不顯著。該均勻色品圖適合于當(dāng)觀察者在亮度適應(yīng)于平均日光后,在白色或中灰色背景下,對(duì)相同尺寸和相同外形的一對(duì)顏色樣品比較它們的色差。麥克亞當(dāng)橢圓在CIE1976UCS色品圖上的繪制結(jié)果如下圖所示。

CIE1976UCS并沒(méi)有均勻化明度標(biāo)尺,因此,它還不是理想的均勻色空間,實(shí)際上,現(xiàn)在的均勻色空間都是近似理想的色空間,還存在一些不足,需要不斷改進(jìn)。均勻色空間主要是由CIE 的Y,x,y進(jìn)行的非線性變換,其中,CIE1976LAB色空間和CIE1976LUV色空間是使用最為廣泛的兩個(gè)均勻色空間,之后人們?cè)诖嘶A(chǔ)上,對(duì)這兩個(gè)空間進(jìn)行了不斷改進(jìn)。
色差儀LAB均勻顏色空間介紹:
國(guó)際照明委員會(huì)承擔(dān)相關(guān)國(guó)際顏色標(biāo)準(zhǔn)的制訂,其中的重要任務(wù)之一就是建立符合顏色視覺(jué)特性的均勻顏色空間,并提供可用于客觀顏色評(píng)價(jià)的色差公式。
CIE1976LAB色度系統(tǒng)由對(duì)立色空間組成,主要應(yīng)用于色彩設(shè)計(jì)及復(fù)制、顏料和圖像藝術(shù)工業(yè),在材料制造工業(yè)中用得遠(yuǎn)比CIELUV廣泛,1987年我國(guó)發(fā)布的GB7921-87標(biāo)準(zhǔn)中將LAB空間作為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。另外,在近代所有的顏色數(shù)碼成像標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際應(yīng)用也使用CIE LAB色差公式。
LAB色彩由亮度分量L、a分量(從綠到紅)和b分量(從藍(lán)到黃)組成。坐標(biāo)原點(diǎn)為(a*,b*)=(0,0),表示沒(méi)有色彩的灰階顏色。坐標(biāo)點(diǎn)相對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)的空間距離表征各種色彩的深度,空間距離越遠(yuǎn),色彩越深。
CIE1976L*a*b*空間坐標(biāo)計(jì)算如下:

式中,T可以是X/Xn、Y/Yn或者Z/Zn。
以上計(jì)算公式中,X,Y,Z為被測(cè)顏色樣品的三刺激值,Xn,Yn,Zn為指定的白色刺激的三刺激值,大多數(shù)情況下為CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體照射在完全漫反射體上,在經(jīng)過(guò)完全漫反射面反射至觀察者眼中的白色刺激的三刺激值,其中Yn=100。
LAB色差計(jì)算公式是第一個(gè)被國(guó)際廣泛認(rèn)同的色差公式,其計(jì)算方法為:

其中,△E*ab是兩個(gè)顏色的色差,△L*,△a*,△b*是兩個(gè)顏色相應(yīng)坐標(biāo)的差值,其計(jì)算方法如下:

以上公式中,當(dāng)觀察視場(chǎng)角在1°~4°時(shí),采用CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者計(jì)算三刺激值,當(dāng)觀察視場(chǎng)角大于4°時(shí),采用CIE1964標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者計(jì)算三刺激值。
色差△E的單位是NBS(美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局的縮寫(xiě)),當(dāng)△E=1時(shí)即為一個(gè)NBS色差單位,它大約相當(dāng)于在最佳實(shí)驗(yàn)條件下人眼恰能察覺(jué)的色差的5倍,在CIE x-y色品圖的中心,一個(gè)NBS 色差單位相當(dāng)于 0.0015-0.0025 個(gè)x或 y 的色品坐標(biāo)變化。NBS單位的感覺(jué)值如下表所示。

CIE LAB色度空間是CIE推薦的均勻顏色空間,顏色的均勻性已經(jīng)有了很大的改善,但是對(duì)于人的感覺(jué)來(lái)說(shuō),該空間還是不均勻的。孟塞爾系統(tǒng)從人的主觀感覺(jué)出發(fā),以人對(duì)顏色的感覺(jué)等間隔地劃分顏色,因此,它常作為檢驗(yàn)?zāi)骋活伾臻g均勻性的標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)標(biāo)定,再將孟塞爾系統(tǒng)的顏色在LAB空間中表示出來(lái),如果LAB空間是均勻的,則繪制的孟塞爾系統(tǒng)顏色應(yīng)該是平滑均勻的曲線。如下圖所示,是當(dāng)明度為V=5時(shí)繪制的孟塞爾表色系統(tǒng)曲線圖,從圖中可以看出,雖然 LAB 空間的均勻性已經(jīng)得到了很大改善,但仍是不均勻的。

根據(jù)麥克亞當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn),在CIEXYZ色度圖上,在不同位置不同方向上顏色的寬容度是不同的,在藍(lán)色區(qū)域最小,綠色區(qū)域最大。(X/X0)1/3~X,(Y/Y0)1/3~Y,(Z/Z0)1/3~Z三組對(duì)應(yīng)關(guān)系之間并不是線性關(guān)系,即當(dāng)XYZ較小時(shí),X,Y,Z的輕微變化,使(X/X0)1/3,(Y/Y0)1/3,(Z/Z0)1/3產(chǎn)生相對(duì)較大的變化,因此XYZ值較小的低亮度色塊容易產(chǎn)生較大色差,這也是LAB空間亮度不均勻性的體現(xiàn),許多顏色科學(xué)家在典型工業(yè)應(yīng)用觀察條件下又做了大量相關(guān)的顏色辨別實(shí)驗(yàn),其中對(duì)中小色差實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集的分析結(jié)果表明 LAB 顏色空間對(duì)于中小色差是非視覺(jué)均勻的,如下圖所示是Luo和Rigg獲得的ab平面上的顏色辨別色度橢圓。

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