色差儀CIELuv顏色空間及CIELuv色差計算式介紹
2024-02-27
在進行顏色測量時,可以選用不同的顏色空間來對顏色進行定量的表達,其中最為常見的顏色空間就有CIELuv顏色空間,該顏色空間使用三個維度對顏色進行表述,并以兩個點之間的歐氏距離來表示兩個顏色之間差異。本文對色差儀CIELuv顏色空間及CIELuv色差計算式做了介紹。
色差儀CIELuv顏色空間:
CIELUV顏色(se)空間是(shi)CIE1976L*u*v*均勻顏色(se)空間的(de)簡稱,在CIELUV空間中,L*為明(ming)度,u*、v*為色(se)品(pin)指數(shu)。三者相(xiang)互垂(chui)直構成色(se)空間來(lai)描(miao)述(shu)相(xiang)對應(ying)的(de)亮度和色(se)度量:垂(chui)直的(de)軸是(shi)明(ming)度L*,位于(yu)水平面(mian)且互相(xiang)垂(chui)直的(de)是(shi)色(se)品(pin)指數(shu)u*和 v*。
CIELUV顏(yan)(yan)色空(kong)(kong)(kong)間(jian)(jian)與(yu)CIELAB顏(yan)(yan)色空(kong)(kong)(kong)間(jian)(jian)相似(si),L*,u*,v*是(shi)X,Y,Z通過非(fei)線(xian)性(xing)變換得到的(de),同樣用兩點間(jian)(jian)的(de)距離表示顏(yan)(yan)色之間(jian)(jian)的(de)色差(cha)。CIEL*u*v*和(he)CIEL*a*b*有一些共同的(de)特點。首(shou)先,它們(men)的(de)顏(yan)(yan)色空(kong)(kong)(kong)間(jian)(jian)雖然距完全均(jun)勻(yun)仍有距離,但基(ji)本上(shang)是(shi)均(jun)勻(yun)的(de)。其次,由于(yu)是(shi)基(ji)于(yu)顏(yan)(yan)色測量的(de)CIE系統,CIEL*u*v*和(he)CIEL*a*b*都(dou)是(shi)與(yu)設(she)備無(wu)關的(de)顏(yan)(yan)色空(kong)(kong)(kong)間(jian)(jian)。與(yu)CIELAB顏(yan)(yan)色空(kong)(kong)(kong)間(jian)(jian)不同,CIELUV顏(yan)(yan)色空(kong)(kong)(kong)間(jian)(jian)更多地應用于(yu)光源色和(he)自(zi)發(fa)光色領(ling)域。
色差儀CIELuv色差計算式:
CIE1976L*u*v*色差(cha)公式(shi)是(shi)由CIEx-y色度圖進行線性(xing)變換(huan)推導而得。線性(xing)變換(huan)的目的是(shi)改善與目測(ce)結果對比的均勻性(xing)。CIE1976 L*u*v*色差(cha)公式(shi)為:
式中,X,Y,Z為色樣(yang)的三刺激值;X0,Y0,Z0為CIE標準照明(ming)體的三刺激值,為常數值;X/X0,Y/Y0,Z/Z0,要(yao)求大(da)于0.008856,對于不符(fu)合這一要(yao)求的極深的顏(yan)色,使用顏(yan)色修正公式。
u',v'分(fen)別(bie)為線性變換后的(de)色(se)(se)樣色(se)(se)度(du)坐標(biao),u'0,v'0分(fen)別(bie)為線性變換后的(de)CIE標(biao)準照(zhao)明(ming)體的(de)色(se)(se)度(du)坐標(biao);L為明(ming)度(du);u',v'為彩(cai)度(du);△E*uv為總色(se)(se)差。
CIEL*u*v*色(se)(se)度(du)空間中,以u',v'軸組成的(de)平面表(biao)示顏(yan)色(se)(se)的(de)彩度(du),L'軸表(biao)示顏(yan)色(se)(se)的(de)明度(du),CIEL*u*v*色(se)(se)差公式主要(yao)應用于光的(de)加法混色(se)(se),例如彩色(se)(se)電(dian)視和圖(tu)象處理方面。
色差儀CIELuv和CIELab的區別:
CIE1976Lab均勻顏(yan)(yan)色(se)空(kong)間(jian)是(shi)CIE1931標準色(se)度(du)學系統的(de)(de)非(fei)線性(xing)變換,它將XYZ直角(jiao)坐(zuo)標顏(yan)(yan)色(se)空(kong)間(jian)轉換為柱面極坐(zuo)標,將三刺激值XYZ轉換成(cheng)與眼睛視覺相一(yi)致的(de)(de)明度(du)L*和(he)色(se)度(du)a*、b*,其(qi)中(zhong)a*、b*與色(se)調、飽和(he)度(du)的(de)(de)感覺相一(yi)致。CIE1976L*a*b*的(de)(de)優(you)點是(shi)當顏(yan)(yan)色(se)的(de)(de)色(se)差大于視覺的(de)(de)識別閾(yu)限(恰可察覺)而又小于孟塞爾系統中(zhong)相鄰兩級的(de)(de)色(se)差值時,能較(jiao)好(hao)地反(fan)映物體色(se)的(de)(de)心理(li)感受效果。
CIE1976L*u*v*均(jun)勻(yun)(yun)顏色空間實際上由CIE1931和CIE1964勻(yun)(yun)色空間改進(jin)而來,使其與代(dai)表視覺(jue)等間隔的(de)孟塞(sai)爾系統靠攏,并將(jiang)V坐標增加50%而改善U、V色度(du)圖的(de)均(jun)勻(yun)(yun)性(xing)。
CIE1976Luv和CIE1976Lab色(se)空間都有較好的(de)均勻性,兩者都較廣泛(fan)地運用(yong)(yong)于(yu)工業中(zhong)。由(you)于(yu)CIE1976Luv系統中(zhong),uv色(se)度圖仍保留了馬蹄形(xing)的(de)光譜軌跡,較適合于(yu)對光源色(se)、彩(cai)色(se)電視等工業部(bu)門做研究(jiu)工具;CIE1976Lab主要用(yong)(yong)于(yu)印刷、染料、顏(yan)料及油(you)墨等表面(mian)顏(yan)色(se)工業部(bu)門。
色差儀CIELuv和CIELab怎么選?
由(you)于顏色空間(jian)(jian)種類(lei)繁多(duo),通常選擇某一顏色空間(jian)(jian)是由(you)于該空間(jian)(jian)可以(yi)使它表示的(de)(de)顏色更便于計算和(he)轉(zhuan)換,或者是因為該空間(jian)(jian)能更理(li)想(xiang)地表示一種顏色。例如,RGB空間(jian)(jian)對顏色的(de)(de)描述選用R、G、B三基色的(de)(de)比例來,色調(diao)、飽(bao)和(he)度和(he)亮度也(ye)經常用作(zuo)顏色的(de)(de)表述方法。
CIELUV和(he)CIELAB色(se)(se)空(kong)(kong)(kong)間得(de)到(dao)廣泛使用(yong)后,許多顏色(se)(se)工(gong)(gong)作者(zhe)(zhe)對這兩個色(se)(se)空(kong)(kong)(kong)間進行(xing)了大量的(de)(de)研究。直到(dao)現(xian)在工(gong)(gong)作者(zhe)(zhe)并(bing)沒有給出(chu)兩個色(se)(se)空(kong)(kong)(kong)間的(de)(de)明確使用(yong)范圍,不能(neng)說哪一個優于(yu)另一個。加(jia)色(se)(se)法產生(sheng)顏色(se)(se)的(de)(de)行(xing)業中(zhong)(zhong),例如電(dian)視(shi)電(dian)腦(nao)工(gong)(gong)業、照明以(yi)及CRT比(bi)較適合選用(yong)CIELUV色(se)(se)空(kong)(kong)(kong)間及色(se)(se)差(cha)公式(shi);而CIELAB色(se)(se)空(kong)(kong)(kong)間及色(se)(se)差(cha)公式(shi)主要應用(yong)于(yu)顏料和(he)圖像藝術工(gong)(gong)業以(yi)及紡(fang)織業等,此色(se)(se)空(kong)(kong)(kong)間更適合于(yu)減色(se)(se)法混合產生(sheng)色(se)(se)彩的(de)(de)行(xing)業,在材料制造工(gong)(gong)業中(zhong)(zhong),CIELAB色(se)(se)空(kong)(kong)(kong)間的(de)(de)應用(yong)遠(yuan)遠(yuan)超過了CIELUV色(se)(se)空(kong)(kong)(kong)間。
對CIELUV色空間和CIELAB色空間的均勻性(xing)的考察(cha),使(shi)用CIELUV和CIELAB色空間(由1931色度(du)系統中(zhong)的麥克亞(ya)當橢圓(yuan)分別(bie)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)換(huan)得到),對橢圓(yuan)分布的轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)換(huan)結果進行考察(cha),把上(shang)述文(wen)中(zhong)提到CIE1931XYZ色度(du)系統坐標線(xian)性(xing)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)換(huan)成(cheng)u*、v*后(hou),可以看(kan)出其光譜軌跡很(hen)好的保(bao)持了馬(ma)蹄(ti)形,但是將其轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)換(huan)成(cheng)a*、b*后(hou)的光譜軌跡變形較嚴(yan)重,如下圖(tu)所示(shi)。
比較(jiao)發現(xian),CIELUV比較(jiao)適合于光譜色(se)、電視電腦等色(se)彩工業(ye)。而對(dui)于顏(yan)(yan)色(se)的(de)色(se)差(cha)值(zhi)比大(da)視覺(jue)識別閾值(zhi)大(da),但是比孟塞爾系統中相鄰兩顏(yan)(yan)色(se)的(de)色(se)差(cha)小的(de)情況(kuang),CIELAB色(se)空間(jian)更(geng)適用(yong),因(yin)為其更(geng)真實(shi)的(de)反映物體色(se)的(de)心(xin)理感(gan)受(shou),適用(yong)于染(ran)料、顏(yan)(yan)料及油墨等顏(yan)(yan)色(se)工業(ye)部門。