色差儀Lab顏色空間怎么理解?色差儀Lab色差公式是怎么樣的?

? DOHO標準光源箱 ????|???? ?2023-06-27

色差儀作為顏色測量的光電儀器,在測量兩個樣品之間的顏色差異時,采用的是國際上通用的Lab顏色空間,并給出該顏色空間下的色差值△L、△a、△b值及經(jīng)Lab色差公式計算后的總色差△E值。本文對Lab顏色空間及Lab色差公式進行了介紹,對此感興趣的朋友可以了解一下!

色差儀Lab顏色空間

色差儀Lab顏色空間的含義:

CIE1976L*a*b*均勻顏色空間表示顏色的方式,模擬了人眼對顏色的感覺。如下圖所示,顏色的明度感覺用縱坐標L*軸表示,黑色位于最下端,對應明度L*=0;白色最亮位于最上端,對應明度L*=100。a*軸與b*軸共同表示彩色的特性,a*軸正方向代表紅色(偏品紅)的變化,a*軸負方向代表綠色的變化;b*軸正方向代表黃色變化,b*軸負方向代表藍色變化。這四個變化方向構(gòu)成互補對抗顏色的模型。

CIE1976Lab均勻顏色空間

根據(jù)這個模型,可以得出如下結(jié)論:

(1)紅原色與綠原色互補,黃原色與藍原色亦互補。

(2)任何顏色都可以由這四個原色中的一個或兩個按一定的明度值混合而成,原色的混合比例決定了混合色的色調(diào)。

(3)如果顏色感覺中含有紅原色成分,就一定不會含有綠原色,因為這兩個原色互補。同理,如果一個顏色感覺中包含藍原色,也就不會再有黃色的感覺,這就是對抗色的原理。

在CIE1976L*a*b*均勻顏色空間中,a*與b*的值表示顏色感覺中的彩色成分。當a*和b*的值均為0時,顏色的飽和度為0,即非彩色,其坐標點落到縱坐標軸上。所以,所有的非彩色都位于縱坐標軸上,從下到上依次為黑、深灰、灰、淺灰和白。顏色的坐標點距縱坐標軸越遠,則顏色就越鮮艷。根據(jù)這一性質(zhì),可以用a*和b*的值進一步計算色調(diào)和飽和度,并使其與顏色的感覺更加接近。

如上圖所示,任一個顏色在CIE1976L*a*b*均勻顏色空間的坐標位置為P,則其對應的明度值為縱坐標的高度,對應的a*與b*坐標值為該點在a*與b*坐標軸上的投影。根據(jù)圖中的幾何關(guān)系,該顏色的色調(diào)H*可以用該點在a*-b*平面的投影到縱坐標軸連線與a*坐標軸的轉(zhuǎn)角表示;彩度(或飽和度)C*可以用該點到縱坐標軸的距離來表示。因此,可以得到色調(diào)角和彩度分別為:

色調(diào)和彩度計算公式

根據(jù)a*和b*值的正負,可以判斷色調(diào)角在0°~360°內(nèi)的變化:如a*>0,b*≥0,則0≤h*ab<90°;如a*≤0,b*>0,則90°≤h*ab<180°;如a*<0,b*≤0,則180°≤h*ab<270°;如a*≥0,b*<0,則270≤h*ab<360°。

結(jié)合上圖可知,在a*-b*平面上,色調(diào)角在0°~90°范圍內(nèi),a*與b*值都大于0,其間的顏色都由紅和黃原色混合而成;色調(diào)角在90°~180°范圍內(nèi),a*值小于0,b*值大于0,其間的顏色由黃和綠原色混合而成;色調(diào)角在180°~270°范圍內(nèi),a*與b*值都小于0,其間的顏色由綠與藍原色混合而成;色調(diào)角在270°~360°范圍內(nèi),a*值大于0,b*值小于0,其間的顏色由藍和紅原色混合而成。


色差儀Lab色差公式:

色差儀作為光電儀器,在檢測樣品顏色時,模擬的是人眼看色的過程,其常用的是CIELab色空間。CIELab顏色空間圖已作為國際通用的測色標準,被世界各國正式采納,它適用于一切光源色或物體色的表示與計算。

Lab色彩模型是由亮度(L)、色調(diào)和飽和度三個要素組成。亮度,用L表示,L值越大,表示越白。L的值域由0到100,L=100表示白色,L=50時,就相當于50%的黑即灰色,L=0表示黑色。

色調(diào)(通常用a和b表示)是指彩色光的顏色類別,通常用十字坐標表示,a表示從洋紅色至綠色的范圍,b表示從黃色至藍色的范圍。a和b的值域都是由+127~-128,“+a”表示偏紅的程度,“-a”表示偏綠的程度;“+b”表示偏黃的程度,“-b”表示偏藍的程度。如+127a就是洋紅色,漸漸過渡到-128a的時候就變成綠色。同理,+127b表示黃色,-128b則是藍色。所有的顏色就以這三個值交互變化所組成。

顏色的深淺程度稱為飽和度,其中:△L表示材料實際亮度與標準亮度之間的差值;△a表示材料顏色在偏紅綠程度上與標準值之間的差值;△b表示材料顏色在偏黃藍程度上與標準值之間的差值;△E表示實際值與標準值在L、a、b上的綜合差值,即樣品總色差,但它不能表示出樣品的色差的偏移方向,△E數(shù)值越大,說明色差越大。

色差對顏色的管理來講是非常重要的,若2個色樣樣品都按L、a、b標定顏色,則兩者之間單項色差和總色差△E可用下列公式來計算:

明度差:△L=L*1-L*2

色度差:△a=a*1-a*2;△b=b*1-b*2

總色差:△E=[(△L)2+(△a)2+(△b)2]1/2


色差儀Lab色差值△E的單位:

1939年,美國國家標準局采納了賈德等的建議而推行Y1/2、α、β色差計算公式,并按此公式計算顏色差別的大小,以絕對值1作為一個單位,稱為“NBS色差單位”。一個NBS單位大約相當于視覺色差識別閥值的5倍。如果與孟塞爾系統(tǒng)中相鄰兩級的色差值比較,則lNBS單位約等于0.1孟塞爾明度值,0.15孟塞爾彩度值,2.5孟塞爾色相值(彩度為1);孟塞爾系統(tǒng)相鄰兩個色彩的差別約為10NBS單位。如果將NBS的色差單位與人的色彩感覺差別用下表來描述,則NBS單位在工業(yè)應用上是有價值的。后來開發(fā)的新色差公式,往往有意識地把單位調(diào)整到與NBS單位相接近,例如ANLAB40,Hunter Lab以及CIE LAB、CIE LUV等色差公式的單位都與NBS單位大略相同(不是相等)。

NBS單位感覺值

因此,我們不要誤解以為任何色差公式計算出的色差單位都是NBS。為了防止與NBS單位相混淆,后來英國染化家學會提出用ANLAB公式計算的色差單位稱為“ANLAB色差單位”。當然,我們也可以用“CIELAB色差單位”和“CIELUV色差單位”來表示。只是我們應該知道:用不同的色差公式計算得到的色差值是不同的,而且彼此不存在簡單的換算關(guān)系。