色差仪颜色空间和色差公式有哪些?色差仪颜色空间和色差公式怎么选?

  DOHO标准光源箱     |      2023-06-06

为了更加准确的对颜色进行描述和量化,国际照明委员会CIE规定了多个用于颜色描述的颜色空间,以数值的方法来量化表示颜色,但不同的颜色空间描述颜色的方法和计算颜色差异值的公式是不同的。本文对色差仪颜色空间和色差公式的类型及选择方法做了详细的介绍,对此感兴趣的朋友不妨了解一下!

色差仪颜色空间

色差仪颜色空间和色差公式有哪些?

均匀色空间是从CIE的Y,x,y角度出发,探索均匀明度标尺和均匀色品标尺组成的均匀色空间,如CIELUV色空间;而CIE1976LAB色空间由对立色空间组成。

色差公式的建立必须要首先建立在一个均匀颜色空间。色差公式是实现对颜色定量描述的方法,从而对有色商品的生产管理指导方向。

长期以来,为了定量的表示两种颜色之间的视觉差异,包括国际照明委员会在内的很多机构不断的提出新的色差公式。在1976年之前,测量色差方法如下所述:1)以Munsell 色差公式;2)以Macadam 椭圆色差公式;3)以 CIE色度图色差公式。

CIELUV和CIELAB均匀颜色空间及其对应的色差公式得到广泛推广后,在各个领域展开应用。然而,由于这两个公式有所缺陷,学者没有停止对色空间及色差公式的研究,涌现出包括CIEDE2000在内的许多公式。

1.CIE1976L*u*v*均匀色空间及其色差公式

CIE改进原有的CIE1964W*U*V*色空间及其色差公式,提出了CIE1976L*u*v*均匀色空间:

L、u、v计算公式05

其中:

1)如果Y/Y0>0.008856,则f(Y/Y0)=(Y/Y0)1/3;

如果Y/Y0<0.008856,则 f(Y/Y0)=(841/108)(Y/Y0)+16/116。

2)u'、v'、u0'、v0'由下列公式求得:

u'、v'、u0'、v0'计算公式

上式中,u'、v'表示样品的色品坐标;u0',v0'是特定白色刺激的色品坐标;X、Y、Z表示颜色样品的三刺激值,X0、Y0、Z0是指定的白色刺激的三刺激值,大多数情况下为CIE标准照明体发出的光,经过完全漫反射体的反射,进入到观察者眼中的白色三刺激值,Y0=100。

CIE1976L*u*v*均匀色空间对应的色差公式为:

均匀色空间对应的色差公式

上式中,△E*ab 是两个颜色的色差;△L*,△u*,△v*是两个颜色相应量的差,由下式计算:

(△L、△u、△v计算公式)

2.CIE1976L*a*b*均匀色空间及其色差公式

在1976年CIE同时提出了CIEL*a*b*均匀色空间,由亮度分量L、a分量(从绿到红)和b分量(从蓝到黄)组成。取坐标原点为(a*,b*)=(0,0),表示没有色彩的灰阶颜色。坐标点相对于坐标原点的空间距离表征各种色彩的深度,空间距离越远,色彩越深。

其三维坐标如下:

L、a、b三维坐标

式中:

L、a、b三维坐标参数

上式中,X、Y、Z为颜色样品的三刺激值,X0、Y0、Z0为指定白色刺激的三刺激值,大多数情况下为CIE标准照明体发出的光,经过完全漫反射体的反射,进入到观察者眼中的白色三刺激值,Y0=100。

此色空间对应的色差公式为:

Lab色空间色差计算公式

式中,△E*ab是不同颜色之间色差值;△L*,△a*,△b*是两颜色L、a、b 的差,由下式计算:

△L、△a、△b值计算公式

上式中,当观察视场角在1°~4°时,选用 CIE1931标准色度观察者计算三刺激值,当观察视场角大于4°时,选用CIE1964标准色度观察者计算三刺激值。


色差仪颜色空间和色差公式的选择:

由于颜色空间种类繁多,通常选择某一颜色空间是由于该空间可以使它表示的颜色更便于计算和转换,或者是因为该空间能更理想地表示一种颜色。例如,RGB空间对颜色的描述选用R、G、B三基色的比例来,色调、饱和度和亮度也经常用作颜色的表述方法。

CIELUV和CIELAB色空间得到广泛使用后,许多颜色工作者对这两个色空间进行了大量的研究。直到现在工作者并没有给出两个色空间的明确使用范围,不能说哪一个优于另一个。加色法产生颜色的行业中,例如电视电脑工业、照明以及CRT比较适合选用CIELUV色空间及色差公式;而CIELAB色空间及色差公式主要应用于颜料和图像艺术工业以及纺织业等,此色空间更适合于减色法混合产生色彩的行业,在材料制造工业中,CIELAB色空间的应用远远超过了CIELUV色空间。

对CIELUV色空间和CIELAB色空间的均匀性的考察,使用CIELUV和CIELAB色空间(由1931色度系统中的麦克亚当椭圆分别转换得到),对椭圆分布的转换结果进行考察,把上述文中提到CIE1931XYZ色度系统坐标线性转换成u*、v*后,可以看出其光谱轨迹很好的保持了马蹄形,如下图1所示;但是将其转换成a*、b*后的光谱轨迹变形较严重,如图2所示。

CIELUV空间内的椭圆分布

CIELAB空间内的椭圆分布

比较发现,CIELUV比较适合于光谱色、电视电脑等色彩工业。而对于颜色的色差值比大视觉识别阈值大,但是比孟塞尔系统中相邻两颜色的色差小的情况,CIELAB色空间更适用,因为其更真实的反映物体色的心理感受,适用于染料、颜料及油墨等颜色工业部门。