2024-09-14
XYZ和Yxy、L*a*b*和Lch、L*a*b*和Lab是色差儀中比較常見的幾個(gè)表色系統(tǒng),這些表色系統(tǒng)都可以用不同的參數(shù)對顏色進(jìn)行描述,將顏色信息量化,但它們表示的顏色信息確有所差異。本文對色差儀XYZ和Yxy、L*a*b*和Lch、L*a*b*和Lab區(qū)別做了介紹。
CIEXYZ顏色空間,也稱CIE1931顏色空間。CIE希望通過該顏色空間下的三個(gè)分量(X,Y,Z)能夠描述人顏色視覺系統(tǒng)所能察覺的任意一種顏色,其中X和Z定義為顏色的色度,Y為顏色的亮度。
CIEXYZ顏色空間主要應(yīng)用于分光光度計(jì)和數(shù)字顏色分析器等分析儀器,它為這一類儀器提供了待分析樣本所需的透射或折射的三色光信號(hào)。雖然 CIEXYZ顏色空間在分析化學(xué)中的相關(guān)應(yīng)用也頗為廣泛,但是它所表示的顏色與人眼感知不太一致,導(dǎo)致在不同顏色對比中存在一定缺陷。因此,該顏色模型往往只是用于線性轉(zhuǎn)換到其他顏色空間的過渡顏色空間。
三刺激值XYZ對定義顏色非常有用,但卻不易直接目視其結(jié)果,為此CIE于1931年規(guī)定了Yxy色空間,它是在二維圖上描述顏色,但與亮度無關(guān)。Y為物體的反射比,用%數(shù)表示(與反射比為100%的理想漫反射相比較)。它對應(yīng)于顏色三要素的明度其值就等于三刺激值的Y值。色度坐標(biāo)x、y對應(yīng)于色三要素的色調(diào)和彩度。x、y色度坐標(biāo)可由下式算得:x=X/(X+Y+Z)y=Y/(X+Y+Z)(其中X、Y、Z為三刺激值)X軸色度坐標(biāo)相當(dāng)于紅基色的比例;Y軸色度坐標(biāo)相當(dāng)于綠基色的比例,圖中沒有Z軸色度坐標(biāo)(即藍(lán)基色所占的比例)。因?yàn)楸壤禂?shù)x+y+z=1,Z的坐標(biāo)值可以推算出來,即z=1-x-y。
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(gè)色度分量a、b共三個(gè)分量構(gòu)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(lán)色到黃色的范圍,同樣原理,-b到+b是由藍(lán)色逐漸過渡到黃色的過程,取值范圍在[-128,127]。CIELab顏色空間是顏色量化最均勻的顏色分布,在樣品色差評比系統(tǒng)中,很多公式都是依賴該顏色空間的,它是顏色差異的規(guī)范化空間,能夠解決顏色量化的等距度量,其均勻性較好。該顏色空間兩點(diǎn)之間的幾何距離,與人眼觀察物體的色差大小相同。
LCH顏色空間是Lab空間變形后得到的圓柱形顏色空間。該顏色空間由L、C、H表示??v坐標(biāo)L*值同樣對應(yīng)于顏色三要素的明度,取值0-100;C*代表彩度,即某一顏色的坐標(biāo)位置與原點(diǎn)的距離,取值0-181,圓心處顏色的飽和度C*值為0,離圓心越遠(yuǎn)C*的值越大;H*為色調(diào),取值0°-360°,h*代表色調(diào)角,是某一顏色坐標(biāo)在色品平面內(nèi)的投影點(diǎn)和坐標(biāo)原點(diǎn)的連線與a軸的夾角。規(guī)定h*從正a軸(紅)開始為0°,逆時(shí)針為正,正b軸(黃)為90°,負(fù)a軸(綠)為180°,負(fù)b軸(藍(lán))為270°。
上述的Lab色空間與視覺無直接對應(yīng),也就是說,當(dāng)給出Lab一組值時(shí),不能形象地想象出具體顏色。為此,我們經(jīng)常采用由Lab空間變形后得到的圓柱形顏色空間LCH來表示。LCH色彩空間是從CIELAB色彩空間推導(dǎo)出來的,一種顏色可以用LAB表示,也可以用LCH表示。采用LCH對圖像進(jìn)行修正符合日常生活中對色彩進(jìn)行描述的習(xí)慣,色彩修正更加便于理解、更加直觀和易于控制。LCH與Lab之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系為:
CIEL*a*b*(CIELAB)是慣常用來描述人眼可見的所有顏色的最完備的色彩模型。L、a和b后面的星號(hào)(*)是全名的一部分,因?yàn)樗鼈儽硎綥*、a*和b*。Lab指的是Hunter Lab,它是建立在顏色對立理論基礎(chǔ)上的三維直角坐標(biāo)系,是不帶星號(hào)的,不同于L*、a*和b*。這兩種表色系統(tǒng)都是建立在顏色對立理論基礎(chǔ)上的,應(yīng)用都比較廣泛,區(qū)分這兩種表色系統(tǒng)還是很有必要的。
Hunter Lab和CIELAB顏色體系的計(jì)算公式不同,雖然都是由X、Y、Z經(jīng)數(shù)學(xué)計(jì)算而來,但是色度量的取值不同。比如同樣是瓷磚的顏色——黃色,Hunter Lab體系的顏色參數(shù)值為L=61.42,a=+18.11,b=+32.23,而CIELAB體系的顏色參數(shù)值則分別為L*=67.81,a*=+19.56,b*=+58.16。
兩個(gè)色度空間與視覺感官的均勻性都存在差異。比如雖然CIELAB色空間是CIE推薦的均勻顏色空間,而實(shí)際上CIELAB空間對于人眼的色彩感覺來說也還是不均勻的。在該空間的某個(gè)區(qū)域(如紅色區(qū)域)取2個(gè)色樣點(diǎn)與另一區(qū)域(如綠色區(qū)域)同等距離的2個(gè)色樣點(diǎn)作比較,會(huì)發(fā)現(xiàn)在紅色區(qū)域的2個(gè)色樣的視感覺差別和綠色區(qū)域的2個(gè)色樣的視感覺差別不一樣,即在不同顏色區(qū)域,色彩的寬容量數(shù)值是不相等的。
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