色差儀中用于顏色量化的常用顏色空間類型
2024-10-22
為了對顏色進行定量的描述,CIE制定了一系列色度學標準用以界定和測量物體表面呈現(xiàn)出的不同顏色,目前色差儀中用于顏色量化的顏色空間主要有CIERGB、CIEXYZ和CIEL*a*b*顏色系統(tǒng)。本文對這三個色度系統(tǒng)做了詳細的介紹。
色差儀CIERGB顏色空間:
CIERGB顏色系統(tǒng)建立在笛卡爾坐標系中,是一種加色法模式,即采用紅(R)、綠(G)、藍(B)為三原色,通過R、G、B的不同輻射量實現(xiàn)對顏色的量化。如下圖所示,RGB顏色系統(tǒng)以立方體來表征顏色,黑、紅、綠、藍、紫、青、黃、白8種常見顏色分別位于模型的8個頂點。其中,黑色為三維直角坐標系的原點,紅、綠、藍為3個坐標軸,3種顏色成分取值范圍均為0~255,數值為0時表示該顏色沒有刺激量,數值為255表示顏色的刺激量達到最高值。R、G、B均為255時就合成了白色,全部組合起來可表示2563=16777216 種不同的顏色,完全可用以描述自然界中存在的任一種顏色。
色差儀CIEXYZ顏色空間:
CIE-XYZ顏色系統(tǒng)是國際照明委員會于1931年制定的一套基色系統(tǒng),其在RGB顏色系統(tǒng)的基礎上,采用理想的三原色代替實際的三原色。X、Y、Z分別代表紅原色、綠原色和藍原色,且該三刺激值均可由R、G、B轉換獲得。通過相加混色或相減混色,進而使用不同量的基色產生任何顏色。該系統(tǒng)通過大量實驗達到了人視覺對顏色的響應程度,并將顏色描述的三維空間轉換為平面,有助于顏色分類時標準樣品與檢測樣品的匹配。CIE-XYZ顏色系統(tǒng)是與檢測設備無關的標準系統(tǒng),通常被用作色彩描述的基準。
色差儀CIEL*a*b*顏色空間:
CIE-L*a*b*顏色系統(tǒng)由國際照明委員會于 1976年公布,該系統(tǒng)采用L*、a*、b*3個數值以三維坐標形式實現(xiàn)對所有顏色的描述。如下圖所示,L*為垂直軸表示亮度,其大小范圍為0~100,L*值為0時表示黑色,為100時則為白色,表明L值越高物體顏色亮度越高。a*、b*為水平軸,分別代表紅綠值和黃藍值。a*為正值代表紅色系,且a*值越大,紅色越深,a*為負值代表綠色系。b*為正值代表黃色系,其數值越大表明黃色越濃,b*為負值代表藍色系。任何顏色的色彩變化可以用不同的a*、b*值來表示,而任何顏色的層次變化均可以用L*值的高低進行表征,因此 CIE-L*a*b*顏色系統(tǒng)是一個理論上囊括了人眼可見的所有色彩的顏色描述模式。
色差儀RGB、XYZ和L*a*b*的區(qū)別:
CIE-RGB顏色系統(tǒng)在使用時對于硬件設備的依賴性過強,且使用過程較為復雜,再者該系統(tǒng)在測量時可能會使用到基色的負值,不利于計算。
CIE-XYZ顏色系統(tǒng)的確立雖然在匹配光譜顏色時確?;鶠檎?,但單純的依據數學比例方式描述顏色構成的三原色比例之間的關系,與人視覺捕獲到的顏色可能存在差異,對于顏色細微的差別和變化區(qū)分不夠明顯。
而CIE-L*a*b*顏色系統(tǒng)對顏色的感知更均勻,且允許使用總色差△E這一指標描述兩種顏色之間存在的差別,使顏色閾值的區(qū)分更為明顯。同時,CIE-L*a*b*是一種基于生理特征的顏色系統(tǒng),也可通過色差儀快速獲取樣品表面顏色參數。從樣品顏色識別精細程度及檢測便捷性來看,采用CIE-L*a*b*顏色系統(tǒng)實現(xiàn)煙葉表面顏色的數字化具有一定優(yōu)勢。