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色差仪观察者角度2°/10°和颜色空间类型

文章出处:未知 人气:144发表时间:2024-04-24

我们在翻阅色差的参数或对色差仪测量参数进行设置时,经常会看到或遇到观察者角度2°/10°和颜色空间Lab/XYZ等,对于这些参数的了解,有助于我们更好的使用色差仪,提升颜色测量结果的准确性。本文对色差仪观察者角度2°/10°和颜色空间类型做了介绍。

色差仪视场角

色差仪观察者角度2°/10°:

标准观察者是一个专有名词,了解颜色体系的发展过程,就不难理解2°标准观察者和10°标准观察者(以下简称观察者)。2°观察者和10°观察者的实质是一组标准观察者的配色函数。这组配色函数是通过一些正常色观察者统计得出的,它与人眼的结构相关。

2°观察者的配色函数是1931年建立起来的,而10°观察者的配色函数是1964年在2°观察者的统计数据的基础上发展起来的,10°观察者的视场包含了2°观察者的视场。10°观察者具有更为严密的统计基础,因为它是建立在更多位正常色观察者的统计数据基础之上的。2°和10°观察者的视场如下图所示。

不同照明体和几何观测条件019

CIE1931-XYZ标准观察者的各个参数,都是适用于 2°视场的中央观察条件(适用10-4°视场),此视场角下观察物体,主要是人眼的中央凹椎体细胞起作用。故小于 1°的极小视场的颜色观察和大于40的视场颜色观察条件,CIE1931-XYZ标准色度观察者不适用。因此,为了适应大视场的颜色观察,人们在大量实验的基础上,又建立了“CIE1964-XYZ 色度学系统”。

在“CIE1964-XYZ补色色度学系统”中观察被测物体,既覆盖了视网膜中心的椎体细胞,也覆盖了视网膜中央凹周围的杆体细胞,它适合于10°大视场。人的眼睛在2°的视场条件下,识别物体颜色的能力较低,在10°的视场条件下,判断颜色的精度和重现性较高。目前颜色测量大多采用,10°的视场。

色差仪颜色空间类型

色差仪颜色空间类型:

色差仪中颜色空间的类型有很多,其中几个常见的颜色空间有:CIELAB、XYZ、Yxy、LCh、CIELUV、RGB、HunterLab等,下文分别作了介绍:

1.CIEXYZ颜色空间

CIEXYZ颜色空间,也称CIE1931颜色空间。CIE希望通过该颜色空间下的三个分量(X,Y,Z)能够描述人颜色视觉系统所能察觉的任意一种颜色,其中X和Z定义为颜色的色度,Y为颜色的亮度。

CIEXYZ颜色空间主要应用于分光光度计和数字颜色分析器等分析仪器,它为这一类仪器提供了待分析样本所需的透射或折射的三色光信号。虽然 CIEXYZ颜色空间在分析化学中的相关应用也颇为广泛,但是它所表示的颜色与人眼感知不太一致,导致在不同颜色对比中存在一定缺陷。因此,该颜色模型往往只是用于线性转换到其他颜色空间的过渡颜色空间。

2.CIEYxy颜色空间

三刺激值XYZ对定义颜色非常有用,但却不易直接目视其结果,为此CIE于1931年规定了Yxy色空间,它是在二维图上描述颜色,但与亮度无关。Y为物体的反射比,用%数表示(与反射比为100%的理想漫反射相比较)。它对应于颜色三要素的明度其值就等于三刺激值的Y值。色度坐标x、y对应于色三要素的色调和彩度。x、y色度坐标可由下式算得:x=X/(X+Y+Z)y=Y/(X+Y+Z)

(其中X、Y、Z为三刺激值)X轴色度坐标相当于红基色的比例;Y轴色度坐标相当于绿基色的比例,图中没有Z轴色度坐标(即蓝基色所占的比例)。因为比例系数x+y+z=1,Z的坐标值可以推算出来,即z=1-x-y。

3.CIELab颜色空间

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。

4.CIELch颜色空间

LCH颜色空间是Lab空间变形后得到的圆柱形颜色空间。该颜色空间由L、C、H表示。纵坐标L*值同样对应于颜色三要素的明度,取值0-100;C*代表彩度,即某一颜色的坐标位置与原点的距离,取值0-181,圆心处颜色的饱和度C*值为0,离圆心越远C*的值越大;H*为色调,取值0°-360°,h*代表色调角,是某一颜色坐标在色品平面内的投影点和坐标原点的连线与a轴的夹角。规定h*从正a轴(红)开始为0°,逆时针为正,正b轴(黄)为90°,负a轴(绿)为180°,负b轴(蓝)为270°。

5.CIELuv颜色空间

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。

6.HunterLab颜色空间

Hunter Lab系统分别以L、a、b 表示物体反射光的三个量,其中L表示反射光的明度,a表示反射光中红色与绿色的成分,b表示反射光中黄色与蓝色的成分。该系统的L,a,b值的表示及其色差公式为:

Hunter-Lab系统L,a,b值及色差公式

式中 X,Y,Z 为样品的三刺激值。Hunter Lab系统常用于陶瓷工业、塑料工业和纺织工业。

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