2024-09-14
XYZ和Yxy、L*a*b*和Lch、L*a*b*和Lab是色差仪中比较常见的几个表色系统,这些表色系统都可以用不同的参数对颜色进行描述,将颜色信息量化,但它们表示的颜色信息确有所差异。本文对色差仪XYZ和Yxy、L*a*b*和Lch、L*a*b*和Lab区别做了介绍。
CIEXYZ颜色空间,也称CIE1931颜色空间。CIE希望通过该颜色空间下的三个分量(X,Y,Z)能够描述人颜色视觉系统所能察觉的任意一种颜色,其中X和Z定义为颜色的色度,Y为颜色的亮度。
CIEXYZ颜色空间主要应用于分光光度计和数字颜色分析器等分析仪器,它为这一类仪器提供了待分析样本所需的透射或折射的三色光信号。虽然 CIEXYZ颜色空间在分析化学中的相关应用也颇为广泛,但是它所表示的颜色与人眼感知不太一致,导致在不同颜色对比中存在一定缺陷。因此,该颜色模型往往只是用于线性转换到其他颜色空间的过渡颜色空间。
三刺激值XYZ对定义颜色非常有用,但却不易直接目视其结果,为此CIE于1931年规定了Yxy色空间,它是在二维图上描述颜色,但与亮度无关。Y为物体的反射比,用%数表示(与反射比为100%的理想漫反射相比较)。它对应于颜色三要素的明度其值就等于三刺激值的Y值。色度坐标x、y对应于色三要素的色调和彩度。x、y色度坐标可由下式算得:x=X/(X+Y+Z)y=Y/(X+Y+Z)(其中X、Y、Z为三刺激值)X轴色度坐标相当于红基色的比例;Y轴色度坐标相当于绿基色的比例,图中没有Z轴色度坐标(即蓝基色所占的比例)。因为比例系数x+y+z=1,Z的坐标值可以推算出来,即z=1-x-y。
CIELab颜色空间是色差仪最常用的一种颜色空间,是基于生理特征的均匀颜色空间,是由明度(L)和两个色度分量a、b共三个分量构成,L表示颜色的明度,也常被称作亮度,取值范围在[0,100],表示从纯黑到纯白。a表示从绿色到红色,-a最小表示绿色,+a最大表示红色,取值范围在[-128,127],-a到+a是绿色到红色颜色渐变的过程。b表示从蓝色到黄色的范围,同样原理,-b到+b是由蓝色逐渐过渡到黄色的过程,取值范围在[-128,127]。CIELab颜色空间是颜色量化最均匀的颜色分布,在样品色差评比系统中,很多公式都是依赖该颜色空间的,它是颜色差异的规范化空间,能够解决颜色量化的等距度量,其均匀性较好。该颜色空间两点之间的几何距离,与人眼观察物体的色差大小相同。
LCH颜色空间是Lab空间变形后得到的圆柱形颜色空间。该颜色空间由L、C、H表示。纵坐标L*值同样对应于颜色三要素的明度,取值0-100;C*代表彩度,即某一颜色的坐标位置与原点的距离,取值0-181,圆心处颜色的饱和度C*值为0,离圆心越远C*的值越大;H*为色调,取值0°-360°,h*代表色调角,是某一颜色坐标在色品平面内的投影点和坐标原点的连线与a轴的夹角。规定h*从正a轴(红)开始为0°,逆时针为正,正b轴(黄)为90°,负a轴(绿)为180°,负b轴(蓝)为270°。
上述的Lab色空间与视觉无直接对应,也就是说,当给出Lab一组值时,不能形象地想象出具体颜色。为此,我们经常采用由Lab空间变形后得到的圆柱形颜色空间LCH来表示。LCH色彩空间是从CIELAB色彩空间推导出来的,一种颜色可以用LAB表示,也可以用LCH表示。采用LCH对图像进行修正符合日常生活中对色彩进行描述的习惯,色彩修正更加便于理解、更加直观和易于控制。LCH与Lab之间的转换关系为:
CIEL*a*b*(CIELAB)是惯常用来描述人眼可见的所有颜色的最完备的色彩模型。L、a和b后面的星号(*)是全名的一部分,因为它们表示L*、a*和b*。Lab指的是Hunter Lab,它是建立在颜色对立理论基础上的三维直角坐标系,是不带星号的,不同于L*、a*和b*。这两种表色系统都是建立在颜色对立理论基础上的,应用都比较广泛,区分这两种表色系统还是很有必要的。
Hunter Lab和CIELAB颜色体系的计算公式不同,虽然都是由X、Y、Z经数学计算而来,但是色度量的取值不同。比如同样是瓷砖的颜色——黄色,Hunter Lab体系的颜色参数值为L=61.42,a=+18.11,b=+32.23,而CIELAB体系的颜色参数值则分别为L*=67.81,a*=+19.56,b*=+58.16。
两个色度空间与视觉感官的均匀性都存在差异。比如虽然CIELAB色空间是CIE推荐的均匀颜色空间,而实际上CIELAB空间对于人眼的色彩感觉来说也还是不均匀的。在该空间的某个区域(如红色区域)取2个色样点与另一区域(如绿色区域)同等距离的2个色样点作比较,会发现在红色区域的2个色样的视感觉差别和绿色区域的2个色样的视感觉差别不一样,即在不同颜色区域,色彩的宽容量数值是不相等的。
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