Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из CIELAB )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Цветовое пространство CIELAB, вид сверху
Цветовое пространство CIELAB, вид спереди
Цветовое пространство CIE 1976 ( L *, a *, b *) (CIELAB), показывающее только цвета, которые соответствуют гамме sRGB (и, следовательно, могут отображаться на типичном экране компьютера). Каждая ось каждого квадрата находится в диапазоне от -128 до 127.

CIELAB - цветовое пространство также упоминается как L * A * B * является цветовое пространство определяется Международной комиссией по освещению (CIE) сокращенно в 1976 г. ( со ссылкой на CIELAB как «Lab» без звездочек следует избегать , чтобы избежать путаницы с Hunter Лаборатория ) Он выражает цвет в виде трех значений: L * для воспринимаемой легкости и a * и b * для четырех уникальных цветов человеческого зрения: красного, зеленого, синего и желтого. CIELAB был задуман как единообразныйпространство, где данное числовое изменение соответствует аналогичному воспринимаемому изменению цвета. Хотя пространство ЛАБОРАТОРИИ не является действительно однородным по восприятию, тем не менее, оно полезно в промышленности для обнаружения небольших различий в цвете.

Подобно пространству CIEXYZ, из которого оно происходит, цветовое пространство CIELAB представляет собой аппаратно -независимую модель «стандартного наблюдателя». Цвета, которые он определяет, не связаны с каким-либо конкретным устройством, таким как компьютерный монитор или принтер, а вместо этого относятся к стандартному наблюдателю CIE, который представляет собой усреднение результатов экспериментов по сопоставлению цветов в лабораторных условиях.

Пространство CIELAB является трехмерным и охватывает весь диапазон человеческого восприятия цвета или гаммы . Он основан на цветовой модели человеческого зрения оппонента , где красный / зеленый образует пару оппонентов, а синий / желтый образует пару оппонентов. Значение яркости, L * , также называемое «Lstar», определяет черный цвет на 0 и белый на 100. Ось a * относится к зелено-красному цвету противника, с отрицательными значениями к зеленому и положительными значениями к красному. Б * ось представляет сине-желтые противник, с отрицательными числами в стороне синего и позитива в стороне желтого цвета.

А * и б * оси не ограничены, и в зависимости от эталонного белого цвета , они могут легко превысить ± 150 , чтобы покрыть человеческую гамму. Тем не менее, программные реализации часто ограничивают эти значения по практическим причинам. Например, если используется целочисленная математика, обычно фиксируют a * и b * в диапазоне от -128 до 127.

CIELAB рассчитывается относительно эталонного белого цвета, для которого CIE рекомендует использовать стандартный источник света CIE D65 . [1] D65 используется в подавляющем большинстве отраслей и приложений, за исключением полиграфической промышленности, где используется D50. Международный консорциум по цвету в значительной степени поддерживает полиграфию и использует D50 либо CIE - XYZ или CIELAB в профиле подключения пространства для v2 и v4 ICC профилей. [2]

В то время как намерение CIELAB состояло в том, чтобы создать пространство, которое было бы более однородным по восприятию, чем CIEXYZ, используя только простую формулу, [3] CIELAB, как известно, не обладает однородностью восприятия , особенно в области синих оттенков. [4]

Значение яркости L * в CIELAB вычисляется с использованием кубического корня относительной яркости со смещением, близким к черному. В результате получается эффективная кривая мощности с показателем степени приблизительно 0,43, которая представляет реакцию человеческого глаза на свет в дневных ( фотопических ) условиях.

Преимущества [ править ]

Пример улучшения цвета с помощью цветового режима LAB в Photoshop. Левая часть фотографии улучшена, а правая - нормально.

В отличие от цветовых моделей RGB и CMYK , CIELAB разработан для приближения человеческого зрения. Компонент L * близко соответствует человеческому восприятию легкости, хотя и не учитывает эффект Гельмгольца-Кольрауша . CIELAB менее однороден по цветовым осям, но полезен для прогнозирования небольших различий в цвете.

Координатное пространство CIELAB представляет всю гамму фотопического (дневного) зрения человека и намного превосходит гамму для sRGB или CMYK. В целочисленной реализации, такой как TIFF, ICC или Photoshop, большое пространство координат приводит к значительной неэффективности данных из-за неиспользуемых кодовых значений. Только около 35% доступных значений кодов координат находятся внутри диапазона CIELAB с целочисленным форматом. [5]

Использование CIELAB в 8-битном целочисленном формате на канал обычно приводит к значительным ошибкам квантования. Даже 16 бит на канал может привести к отсечению, поскольку полная гамма выходит за пределы ограничивающего координатного пространства. В идеале CIELAB следует использовать с данными с плавающей запятой, чтобы минимизировать очевидные ошибки квантования.

Стандарты и документы CIE являются собственностью CIE и должны быть приобретены, однако формулы для CIELAB доступны на веб-сайте CIE. [6]

Координаты CIELAB [ править ]

Воспроизвести медиа
SRGB цветовой гамма ( влево ) и видимая цветовая гамма при освещении D65 ( вправо ) нанесена в пределах цветового пространства CIELAB. а и b - горизонтальные оси; L - вертикальная ось.

Три координаты CIELAB представляют яркость цвета ( L * = 0 дает черный, а L * = 100 указывает диффузный белый; зеркальный белый может быть выше), его положение между красным и зеленым ( a * , где отрицательные значения указывают на зеленый и положительные значения обозначают красный цвет) и его положение между желтым и синим ( b * , где отрицательные значения обозначают синий цвет, а положительные значения обозначают желтый). Звездочки (*) после L * , a * и b * произносятся как звезда и являются частью полного имени, чтобы отличить L * a * b * от Hunter's Lab., описано ниже.

Поскольку модель L * a * b * имеет три координаты, для ее полного представления требуется трехмерное пространство. [7] Двумерные диаграммы цветности не могут определить сложную геометрию полной гаммы. Кроме того, важно понимать, что визуальные представления, показанные на графиках полной гаммы CIELAB на этой странице, являются представлением, и монитор не может отображать фактические цвета полной гаммы.

Поскольку красно-зеленый и желто-синий оппонентные каналы вычисляются как разности преобразований яркости (предполагаемых) откликов конуса, CIELAB представляет собой цветовое пространство хроматических значений .

Связанное цветовое пространство, цветовое пространство CIE 1976 L * u * v * (также известное как CIELUV ), сохраняет тот же L *, что и L * a * b *, но имеет другое представление компонентов цветности. CIELAB и CIELUV также могут быть выражены в цилиндрической форме (CIELCh ab [8] и CIELCh uv , соответственно), с заменой компонентов цветности на корреляты цветности и оттенка .

После работы над CIELAB и CIELUV, CIE включил в свои модели и уравнения разностей все большее количество явлений появления цвета, чтобы лучше предсказать восприятие цвета человеком. Эти модели цветного внешнего вида , простым примером которых является CIELAB [9], завершились выпуском CIECAM02 .

Различия в восприятии [ править ]

Нелинейные соотношения для L * , a * и b * предназначены для имитации нелинейной реакции глаза. Кроме того, однородные изменения компонентов в цветовом пространстве L * a * b * стремятся соответствовать однородным изменениям воспринимаемого цвета, поэтому относительные различия восприятия между любыми двумя цветами в L * a * b * можно приблизительно оценить, рассматривая каждый цвет как точка в трехмерном пространстве (с тремя компонентами: L * , a * , b * ) и взятие евклидова расстояния между ними. [10]

Преобразования RGB и CMYK [ править ]

Чтобы преобразовать значения RGB или CMYK в или из L * a * b * , данные RGB или CMYK должны быть линеаризованы относительно света. Должен быть известен эталонный источник данных RGB или CMYK, а также первичные координаты RGB или эталонные данные принтера CMYK в форме справочной таблицы цветов (CLUT).

В системах с управлением цветом профили ICC содержат эти необходимые данные, которые затем используются для выполнения преобразований.

Диапазон координат [ править ]

Как упоминалось ранее, координата L * номинально находится в диапазоне от 0 до 100. Диапазон координат a * и b * технически неограничен, хотя обычно он ограничен диапазоном от -128 до 127 для использования с целочисленными кодовыми значениями, хотя это приводит к потенциально обрезке некоторых цветов в зависимости от размера исходного цветового пространства. Большой размер гаммы и неэффективное использование координатного пространства означает, что лучше всего использовать значения с плавающей запятой для всех трех координат.

Преобразование между координатами CIELAB и CIEXYZ [ править ]

От CIEXYZ к CIELAB [ править ]

где, будучи t =Икс/X n, Y/Да нет, или же Z/Z n:

X, Y, Z описывают рассматриваемый цветовой стимул, а X n , Y n , Z n описывают указанный белый ахроматический эталонный источник света. для стандартного колориметрического наблюдателя CIE 1931 (2 °) и при условии нормализации, когда эталонный белый = Y = 100 , значения следующие:

Для стандартного источника света D65 :

Для осветительного прибора D50, который используется в полиграфической промышленности:

Разделение области определения функции f на две части было сделано для предотвращения бесконечного наклона при t = 0 . Предполагалось, что функция f является линейной ниже некоторого t = t 0 , и предполагалось, что она соответствует части 3t функции в t 0 как по значению, так и по наклону. Другими словами:

Перехват f (0) = c был выбран так, чтобы L * было 0 для Y = 0 : c =16/116 знак равно 4/29. Вышеупомянутые два уравнения могут быть решены для m и t 0 :

где δ =6/29. [11]

[12]

От CIELAB к CIEXYZ [ править ]

Обратное преобразование проще всего выразить с помощью функции, обратной функции f :

где

и где δ =6/29.

Цилиндрическая модель [ править ]

Воспроизвести медиа
Воспроизвести медиа
SRGB цветовой гамма ( влево ) и видимая цветовая гамма при освещении D65 ( вправо ) нанесены в пределах цветового пространства CIELCHab. L - вертикальная ось; C - радиус цилиндра; h - угол по окружности.

Пространство «CIELCh» или «CIEHLC» - это цветовое пространство, основанное на CIELAB, которое использует полярные координаты C * (цветность, относительная насыщенность) и h ° (угол оттенка, угол оттенка в цветовом круге CIELAB) вместо Декартовы координаты a * и b *. Легкость L * CIELAB остается неизменной.

Преобразование a * и b * в C * и h ° выполняется следующим образом:

И наоборот, с учетом полярных координат преобразование в декартовы координаты достигается с помощью:

Цветовое пространство LCh отличается от цветовых моделей HSV, HSL или HSB, хотя их значения также можно интерпретировать как базовый цвет, насыщенность и яркость цвета. Значения HSL представляют собой преобразование полярных координат того, что является технически определенным цветовым пространством куба RGB. LCh по-прежнему однороден по восприятию .

Кроме того, H и h не идентичны, потому что пространство HSL использует в качестве основных цветов три дополнительных основных цвета: красный, зеленый и синий ( H = 0, 120, 240 °). Вместо этого в системе LCh используются четыре цвета: красный, желтый, зеленый и синий ( h = 0, 90, 180, 270 °). Независимо от угла h , C = 0 означает ахроматические цвета, то есть серая ось.

Упрощенное написание LCh, LCH и HLC является обычным, но последнее имеет другой порядок. Цветовое пространство HCL (оттенок- цветность -яркость), с другой стороны, является широко используемым альтернативным названием для цветового пространства L * C * h (uv) , также известного как цилиндрическое представление или полярный CIELUV . Это имя обычно используется практиками в области визуализации информации , которые хотят представить данные без предвзятости, неявной при использовании переменной насыщенности . [13] [14]

Где используется CIELAB [ править ]

Некоторые системы и программные приложения, поддерживающие CIELAB, включают:

  • CIELAB используется спектрофотометрами Datacolor , включая соответствующие вычисления цветового различия .
  • CIELAB используется библиотекой PantoneLive.
  • CIELAB широко используется XRite в качестве цветового пространства с их аппаратными и программными системами измерения цвета.
  • CIELAB D50 доступен в Adobe Photoshop , где он называется «лабораторный режим». [15] [16]
  • CIELAB доступен в Affinity Photo путем изменения формата цвета документа на «Лаборатория (16 бит)». Белая точка, которая по умолчанию равна D50, может быть изменена профилем ICC.
  • CIELAB D50 доступен в профилях ICC как пространство соединения профиля под названием «Цветовое пространство лаборатории». [2]
  • CIELAB (любая белая точка) - это поддерживаемое цветовое пространство в файлах изображений TIFF . [17]
  • CIELAB (любая белая точка) доступен в PDF- документах, где он называется «цветовым пространством лаборатории». [18] [19]
  • CIELAB - это опция цифрового измерителя цвета в macOS, обозначаемая как «L * a * b *».
  • CIELAB доступен в фоторедакторе RawTherapee , где он называется «Цветовое пространство лаборатории». [20]
  • CIELAB используется GIMP для фильтра настройки оттенка и цветности, нечеткого выбора и ведра для рисования. Также есть палитра цветов LCh (ab). [21]

Лаборатория охотников [ править ]

Цветовое пространство Lab Хантер, определенный в 1948 г. [22] [23] с помощью Ричарда С. Хантер , является еще одним цветовое пространство упоминается как «Lab». Как и CIELAB, он также был разработан для вычисления с помощью простых формул из пространства CIEXYZ, но чтобы быть более однородным по восприятию, чем CIEXYZ. Хантер назвал свои координаты L , a и b. CIE назвал координаты CIELAB как L * , a * , b *, чтобы отличить их от координат Хантера.

Математика лаборатории Хантера [ править ]

L является коррелятом яркости и вычисляется из значения тристимула Y с использованием приближения Приста к значению Манселла :

где Y n - трехцветное значение Y указанного белого объекта. Для применений с окраской поверхности указанный белый объект обычно (хотя и не всегда) является гипотетическим материалом с единичной отражательной способностью, соответствующей закону Ламберта . Результирующий L будет масштабироваться от 0 (черный) до 100 (белый); примерно в десять раз больше значения Манселла. Обратите внимание, что средняя яркость 50 получается при яркости 25 из-за пропорциональности квадратного корня.

a и b называются цветными осями противника . a представляет, грубо говоря, покраснение (положительное) по сравнению с зеленым (отрицательное). Он рассчитывается как:

где K a - коэффициент, который зависит от источника света (для D65 K a составляет 172,30; см. приблизительную формулу ниже), а X n - трехцветное значение X указанного белого объекта.

Другая цветовая ось противника, b , положительна для желтых цветов и отрицательна для синих цветов. Он рассчитывается как:

где К б это коэффициент , который зависит от осветителя (для D65 , К Ь является 67,20; см приближенной формулы ниже) и Z п является Z значения трехцветного указанного белого объекта. [24]

Оба параметра a и b будут равны нулю для объектов, которые имеют те же координаты цветности, что и указанные белые объекты (т. Е. Ахроматические, серые объекты).

Приближенные формулы для K a и K b [ править ]

В предыдущей версии цветового пространства Hunter Lab значение K a было 175, а K b было 70. Hunter Associates Lab обнаружила [ необходима цитата ], что можно получить лучшее согласие с другими показателями цветового различия, такими как CIELAB (см. Выше), если эти коэффициенты зависят от источников света. Примерные формулы:

что приводит к исходным значениям для источника света C , исходного источника света, с которым использовалось цветовое пространство Lab .

Как хроматическое валентное пространство Адамса [ править ]

Цветовые пространства хроматической валентности Адамса основаны на двух элементах: (относительно) равномерной шкале яркости и (относительно) равномерной шкале цветности . [25] Если мы возьмем за единообразную шкалу яркости приближение Приста к шкале ценностей Манселла, которая будет записана в современных обозначениях как:

и, как координаты однородной цветности:

где k e - настроечный коэффициент, получаем две хроматические оси:

а также

что идентично приведенным выше формулам Лаборатории Хантера, если мы выберем K =К а/100и k e =К б/К а. Следовательно, цветовое пространство Hunter Lab является цветовым пространством хроматической валентности Адамса .

См. Также [ править ]

  • Теория цвета
  • Теория цвета оппонента
  • HSL и HSV
  • Цветовая модель RGB
  • Цветовая модель CMYK
  • CIECAM02
  • Цветовое пространство HCL

Ссылки [ править ]

  1. ^ CIE Колориметрия 15 (Третье изд.). CIE. 2004. ISBN. 3-901-906-33-9.
  2. ^ a b Международный консорциум цвета, Спецификация ICC.1: 2004-10 (версия профиля 4.2.0.0) Управление цветом технологии изображения - Архитектура, формат профиля и структура данных, (2006).
  3. ^ Объяснение этой истории , Брюс МакЭвой,
  4. ^ Обсуждение и предлагаемое улучшение , Брюс Линдблум
  5. ^ "LAB Целочисленная гамма - Брюс Линдблум" . brucelindbloom.com . Проверено 12 декабря 2020 .
  6. ^ "LAB Формула" . Список терминов CIE . Проверено 12 января 20 .
  7. ^ 3D-изображения гаммы L * a * b * , Брюс Линдблум.
  8. ^ CIE-L * C * h Цветовая шкала
  9. Перейти ↑ Fairchild, Mark D. (2005). «Модели внешнего вида и цвета» . Цвет внешнего вида моделей . Джон Вили и сыновья. п. 340. ISBN 0-470-01216-1.
  10. ^ Джайн, Анил К. (1989). Основы цифровой обработки изображений . Нью-Джерси, Соединенные Штаты Америки: Prentice Hall . стр.  68 , 71, 73. ISBN 0-13-336165-9.
  11. ^ Янош Schanda (2007). Колориметрия . Wiley-Interscience. п. 61. ISBN 978-0-470-04904-4.
  12. ^ "CIE 1976 L * a * b * цветовое пространство | eilv" . eilv.cie.co.at . Проверено 12 декабря 2020 .
  13. ^ Зейлис, Ахим; Хорник, Курт; Мюррелл, Пол (2009). «Избегая RGBland: выбор цветов для статистической графики» (PDF) . Вычислительная статистика и анализ данных . 53 (9): 3259–3270. DOI : 10.1016 / j.csda.2008.11.033 .
  14. ^ Штауфер, Рето; Mayr, Georg J .; Даберниг, Маркус; Зейлейс, Ахим (2015). «Где-то за радугой: как эффективно использовать цвета в метеорологической визуализации» (PDF) . Бюллетень Американского метеорологического общества . 96 (2): 203–216. Bibcode : 2015BAMS ... 96..203S . DOI : 10.1175 / BAMS-D-13-00155.1 . hdl : 10419/101098 .
  15. ^ Маргулис, Дэн (2006). Photoshop Lab Color: Загадка каньона и другие приключения в наиболее ярком цветовом пространстве . Беркли, Калифорния: Лондон: Peachpit; Pearson Education. ISBN 0-321-35678-0.
  16. ^ Цветовой режим лаборатории в Photoshop , Adobe TechNote 310838
  17. ^ TIFF: Revision 6.0 архивации 2000-08-15 в Вайбак Machine разработчиков ассоциации Adobe, 1992
  18. ^ Color Consistency и Adobe Creative Suite, заархивированные 25 июля 2008 г. на Wayback Machine
  19. ^ Руководство пользователя Adobe Acrobat Reader 4.0 «Цветовая модель, которую использует Acrobat Reader, называется CIELAB…»
  20. ^ "Лабораторные настройки - RawPedia" . rawpedia.rawtherapee.com . Проверено 8 мая 2018 .
  21. ^ «2.6. Больше использования для CIE LAB и CIE LCH» . docs.gimp.org .
  22. ^ Хантер, Ричард Сьюэлл (июль 1948 г.). «Фотоэлектрический измеритель разности цветов» . JOSA . 38 (7): 661. (Материалы Зимнего собрания Оптического общества Америки)
  23. ^ Хантер, Ричард Сьюэлл (декабрь 1948 г.). «Точность, прецизионность и стабильность нового фотоэлектрического измерителя разности цветов» . JOSA . 38 (12): 1094. (Материалы тридцать третьего ежегодного собрания Оптического общества Америки)
  24. ^ Hunter Labs (1996). «Цветовая шкала лаборатории Хантера». Взгляд на цвет 8 9 (1–15 августа 1996 г.). Рестон, штат Вирджиния, США: Hunter Associates Laboratories.
  25. ^ Адамс, EQ (1942). «Самолеты XZ в системе колориметрии ICI 1931 года». JOSA . 32 (3): 168–173. Bibcode : 1942JOSA ... 32..168A . DOI : 10.1364 / JOSA.32.000168 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Демонстрационный апплет преобразования цвета
  • Колориметрия CIE 15-3 Технический отчет CIE Colorimetry 15, третье издание (2004 г.). Авторитетная ссылка.
  • Технический документ о понимании цветов с помощью X-rite.