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
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
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 , описанного 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 все большее количество явлений появления цвета в свои модели и уравнения разностей, чтобы лучше предсказать восприятие цвета человеком. Эти модели цветного внешнего вида , простым примером которых является CIELAB [9], завершились выпуском CIECAM02 .
Различия в восприятии
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
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
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
От CIEXYZ к CIELAB
где, будучи t =Икс/X n, Y/Да нет, или же Z/Z n:
![{\displaystyle {\begin{aligned}f(t)&={\begin{cases}{\sqrt[{3}]{t}}&{\text{if }}t>\delta ^{3}\\{\dfrac {t}{3\delta ^{2}}}+{\frac {4}{29}}&{\text{otherwise}}\end{cases}}\\\delta &={\tfrac {6}{29}}\end{aligned}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/b745309de8dea2b28cfb79400ee0c3e6470d7297)
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 3 √ t функции в t 0 как по значению, так и по наклону. Другими словами:
![{\displaystyle {\begin{aligned}{\sqrt[{3}]{t_{0}}}&=mt_{0}+c&{\text{ (match in value)}}\\{\tfrac {1}{3}}\left(t_{0}\right)^{-{\frac {2}{3}}}&=m&{\text{ (match in slope)}}\end{aligned}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/687058dff5dcda2ace1f82ea5aa828c00f3af08f)
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]
От CIELAB к CIEXYZ
Обратное преобразование проще всего выразить с помощью функции, обратной функции f :
где
и где δ = 6/29.
