分光測色儀的測色空間有很多種,其中常見有CIE LAB、XYZ、Yxy、LCh、CIE LUV、s-RGB、HunterLab等,對于這些顏色空間中的字母如L、A、B、X、Y、Z、L、U、V的含義,許多的朋友不是很清楚。本文對分光測色儀常用顏色空間字母的含義做了介紹。
分光測色儀RGB顏色空間-R、G、B:
RGB顏色空間以紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)三種基本顏色為基礎(chǔ),三種顏色進(jìn)行不同程度的疊加,能夠產(chǎn)生豐富的顏色,因此 RGB顏色空間又被稱為三基色模型。在該模型中,R、G、B分別位于3個(gè)角上,黑色位于原點(diǎn)處,白色位于離遠(yuǎn)點(diǎn)最遠(yuǎn)的對角點(diǎn)處,灰度級沿著這兩點(diǎn)的連線分布。在該模型中,不同的顏色處在立方體上或者在其內(nèi)部,并且可以用從原點(diǎn)分布的向量來定義。即每一種顏色可以用紅、綠、藍(lán)三個(gè)顏色分量的坐標(biāo)來表示,如(0,0,0)表示黑色,(160,32,24)表示紫色,(0,255,0)表示綠色,(255,255,255)表示白色等。若將顏色值進(jìn)行歸一化,原立方體就變成一個(gè)單位立方體,所有的R、G、B值都取值范圍在[0,1]內(nèi)。
RGB顏色空間采用物理三原色對顏色進(jìn)行表示,這種方式比較簡單,但給定任意一個(gè)R、G、B值,無法準(zhǔn)確知道所表述的顏色,并不符合人的視覺特點(diǎn)。而且RGB顏色空間不是一個(gè)均勻的顏色空間,即空間坐標(biāo)上等距離的兩點(diǎn)并不能表示出顏色的差異性,因此,RGB顏色空間并不適合用作色差檢測。
分光測色儀XYZ顏色空間-X、Y、Z:
CIEXYZ顏色空間,也稱CIE1931顏色空間。CIE希望通過該顏色空間下的三個(gè)分量(X,Y,Z)能夠描述人顏色視覺系統(tǒng)所能察覺的任意一種顏色,其中X和Z定義為顏色的色度,Y為顏色的亮度。
CIEXYZ顏色空間主要應(yīng)用于分光光度計(jì)和數(shù)字顏色分析器等分析儀器,它為這一類儀器提供了待分析樣本所需的透射或折射的三色光信號。雖然 CIEXYZ顏色空間在分析化學(xué)中的相關(guān)應(yīng)用也頗為廣泛,但是它所表示的顏色與人眼感知不太一致,導(dǎo)致在不同顏色對比中存在一定缺陷。因此,該顏色模型往往只是用于線性轉(zhuǎn)換到其他顏色空間的過渡顏色空間。
分光測色儀Yxy顏色空間-Y、x、y:
三刺激值XYZ對定義顏色非常有用,但卻不易直接目視其結(jié)果,為此CIE于1931年規(guī)定了Yxy色空間,它是在二維圖上描述顏色,但與亮度無關(guān)。Y為物體的反射比,用%數(shù)表示(與反射比為100%的理想漫反射相比較)。它對應(yīng)于顏色三要素的明度其值就等于三刺激值的Y值。色度坐標(biāo)x、y對應(yīng)于色三要素的色調(diào)和彩度。x、y色度坐標(biāo)可由下式算得:x=X/(X+Y+Z)y=Y/(X+Y+Z)
(其中X、Y、Z為三刺激值)X軸色度坐標(biāo)相當(dāng)于紅基色的比例;Y軸色度坐標(biāo)相當(dāng)于綠基色的比例,圖中沒有Z軸色度坐標(biāo)(即藍(lán)基色所占的比例)。因?yàn)楸壤禂?shù)x+y+z=1,Z的坐標(biāo)值可以推算出來,即z=1-x-y。
分光測色儀CIELAB顏色空間-L、A、B:
CIELab顏色空間是分光測色儀最常用的一種顏色空間,是基于生理特征的均勻顏色空間,是由明度(L)和兩個(gè)色度分量a、b共三個(gè)分量構(gòu)成,L表示顏色的明度,也常被稱作亮度,取值范圍在[0,100],表示從純黑到純白。a表示從綠色到紅色,-a最小表示綠色,+a最大表示紅色,取值范圍在[-128,127],-a到+a是綠色到紅色顏色漸變的過程。b表示從藍(lán)色到黃色的范圍,同樣原理,-b到+b是由藍(lán)色逐漸過渡到黃色的過程,取值范圍在[-128,127]。CIELab顏色空間是顏色量化最均勻的顏色分布,在樣品色差評比系統(tǒng)中,很多公式都是依賴該顏色空間的,它是顏色差異的規(guī)范化空間,能夠解決顏色量化的等距度量,其均勻性較好。該顏色空間兩點(diǎn)之間的幾何距離,與人眼觀察物體的色差大小相同。
分光測色儀HunterLab顏色空間-L、a、b:
Hunter Lab系統(tǒng)分別以L、a、b 表示物體反射光的三個(gè)量,其中L表示反射光的明度,a表示反射光中紅色與綠色的成分,b表示反射光中黃色與藍(lán)色的成分。該系統(tǒng)的L,a,b值的表示及其色差公式為:
(Hunter Lab系統(tǒng)L,a,b值及色差公式)
式中 X,Y,Z 為樣品的三刺激值。Hunter Lab系統(tǒng)常用于陶瓷工業(yè)、塑料工業(yè)和紡織工業(yè)。
分光測色CIELch顏色空間-L、c、h:
LCH顏色空間是Lab空間變形后得到的圓柱形顏色空間。該顏色空間由L、C、H表示??v坐標(biāo)L*值同樣對應(yīng)于顏色三要素的明度,取值0-100;C*代表彩度,即某一顏色的坐標(biāo)位置與原點(diǎn)的距離,取值0-181,圓心處顏色的飽和度C*值為0,離圓心越遠(yuǎn)C*的值越大;H*為色調(diào),取值0°-360°,h*代表色調(diào)角,是某一顏色坐標(biāo)在色品平面內(nèi)的投影點(diǎn)和坐標(biāo)原點(diǎn)的連線與a軸的夾角。規(guī)定h*從正a軸(紅)開始為0°,逆時(shí)針為正,正b軸(黃)為90°,負(fù)a軸(綠)為180°,負(fù)b軸(藍(lán))為270°。
分光測色CIELuv顏色空間-L、u、v:
CIELUV顏色空間是CIE1976L*u*v*均勻顏色空間的簡稱,在CIELUV空間中,L*為明度,u*、v*為色品指數(shù)。三者相互垂直構(gòu)成色空間來描述相對應(yīng)的亮度和色度量:垂直的軸是明度L*,位于水平面且互相垂直的是色品指數(shù)u*和 v*。
CIELUV顏色空間與CIELAB顏色空間相似,L*,u*,v*是X,Y,Z通過非線性變換得到的,同樣用兩點(diǎn)間的距離表示顏色之間的色差。CIEL*u*v*和CIEL*a*b*有一些共同的特點(diǎn)。首先,它們的顏色空間雖然距完全均勻仍有距離,但基本上是均勻的。其次,由于是基于顏色測量的CIE系統(tǒng),CIEL*u*v*和CIEL*a*b*都是與設(shè)備無關(guān)的顏色空間。與CIELAB顏色空間不同,CIELUV顏色空間更多地應(yīng)用于光源色和自發(fā)光色領(lǐng)域。