CIELuv颜色空间和CIELab颜色空间是CIE规定的用于颜色测量的均匀颜色空间,也是色差仪中用于颜色测量最为广泛的两个颜色空间。本文对CIELuv颜色空间和CIELab颜色空间的含义及区别做了介绍。
色差仪CIELuv颜色空间介绍:
CIELUV颜色空间是CIE1976L*u*v*均匀颜色空间的简称,在CIELUV空间中,L*为明度,u*、v*为色品指数。三者相互垂直构成色空间来描述相对应的亮度和色度量:垂直的轴是明度L*,位于水平面且互相垂直的是色品指数u*和 v*。
CIELUV颜色空间与CIELAB颜色空间相似,L*,u*,v*是X,Y,Z通过非线性变换得到的,同样用两点间的距离表示颜色之间的色差。CIEL*u*v*和CIEL*a*b*有一些共同的特点。首先,它们的颜色空间虽然距完全均匀仍有距离,但基本上是均匀的。其次,由于是基于颜色测量的CIE系统,CIEL*u*v*和CIEL*a*b*都是与设备无关的颜色空间。与CIELAB颜色空间不同,CIELUV颜色空间更多地应用于光源色和自发光色领域。
色差仪CIELab颜色空间介绍:
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。其模型如下如所示:
色差仪CIELuv颜色空间和CIELab颜色空间区别:
在CIELUV和CIELAB颜色空间中,以两个被比较颜色点的欧氏距离表示色差,同时还各有一组与心理量近似对应的感知属性,即明度、彩度、色调角及色调差(以下标“uv”和“ab”来区分CIELUV和CIELAB颜色空间)。
在CIELUV颜色空间中,两个颜色(L*1,u*1,v*1)和(L*2,u*2,v*2)之间的色差 △E*uv为:
式中:
在CIELAB颜色空间中,两个颜色(L*1,a*1,b*1)和(L*2,a*2,b*2)之间的色差△E*ab为:
式中:
在CIELUV和CIELAB两个颜色空间中明度指数L*是一致的,即:
在等明度平面上,坐标原点到色品坐标(u*,v*)或(a*,b*)的距离为彩度C*uv或C*ab,即:
在CIELUV和CIELAB颜色空间中色调角huv和hab分别为:
在等明度的a*b*平面上,+a*为红色方向(值愈大表示对应的颜色愈红),-a*为绿色方向(值愈小则颜色愈绿),+b*为黄色方向(值愈大则颜色愈黄),-b*为蓝色方向(值愈小则颜色愈蓝)。
色差也可以用明度差(△L*)、彩度差(△C*)和色调差(△H*)来定义,即:
所以色调差ΔH*为:
并规定,当色调角h增加时,色调差ΔH*为正;当h减少时,ΔH*为负。
另外,在CIELUV颜色空间中还有一个心理相关量,即饱和度Suv,其计算公式为:
色差仪CIELuv颜色空间和CIELab颜色空间怎么选?
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。
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。