Cie lab цветовая модель

LAB — аббревиатура названия двух разных (хотя и похожих) цветовых пространств. Более известным и распространенным является CIELAB (точнее, CIE 1976 L*a*b*), другим — Hunter Lab (точнее, Hunter L, a, b). Таким образом, Lab — это неформальная аббревиатура, не определяющая цветовое пространство однозначно. Чаще всего, говоря о пространстве Lab, подразумевают CIELAB.

При разработке Lab преследовалась цель создания цветового пространства, изменение цвета в котором будет более линейным с точки зрения человеческого восприятия (по сравнению с XYZ), то есть с тем, чтобы одинаковое изменение значений координат цвета в разных областях цветового пространства производило одинаковое ощущение изменения цвета. Таким образом математически корректировалась бы нелинейность восприятия цвета человеком. Оба цветовых пространства рассчитываются относительно определенного значения точки белого [en] . Если значение точки белого дополнительно не указывается, подразумевается, что значения Lab рассчитаны для стандартного осветителя D50.

Содержание

История Lab [ править | править код ]

В 1931 году после серии экспериментов по оценке восприятия цвета человеком Международная комиссия по освещению разработала стандарт CIE 1931 XYZ. Это цветовое пространство вмещало в себя все воспринимаемые человеком цвета. Чтобы устранить нелинейность XYZ в 1960 году Мак-Адам предложил пространство UVW. В 1964 году Вишецким была предложена модель U*V*W. В 1948 году Ричардом Хантером [en] была предложена модель Hunter L, a, b, а в 1976 году после устранения разногласий была разработана модель CIE L*a*b*, которая является сейчас международным стандартом. [1]

Все эти цветовые пространства стремились уменьшить нелинейность изменения цвета в разных частях области цветового охвата, однако идеального в этом отношении стандарта так и не появилось. В Hunter Lab наблюдается сжатие в желтой части и расширение в синей. В CIELAB, хотя она разработана на основе Hunter Lab и должна была устранить имеющиеся недостатки, отмечается расширение в желтой части. Оба цветовых пространства вычисляются из пространства CIE 1931 XYZ, однако преобразования в CIELAB осуществляются с использованием кубических корней, в то время как в Hunter Lab использованы квадратные. [2]

Формулы определения координат CIELAB [ править | править код ]

(6/29)^<3>\<frac <1><3>>left(<frac <29><6>>
ight)^<2>t+<frac <4><29>>end>>"> f ( t ) = < t 1 / 3 , t >( 6 / 29 ) 3 1 3 ( 29 6 ) 2 t + 4 29 <displaystyle f(t)=<egint^<1/3>,&t>(6/29)^<3>\<frac <1><3>>left(<frac <29><6>>
ight)^<2>t+<frac <4><29>>end
>> (6/29)^<3>\<frac <1><3>>left(<frac <29><6>>
ight)^<2>t+<frac <4><29>>end
>"/>

Значения X n <displaystyle X_> , Y n <displaystyle Y_> и Z n <displaystyle Z_> это координаты белой точки в значениях CIE XYZ (буква n означает «нормализованность»).

Разделение функции f ( t ) <displaystyle f(t)> на два участка было сделано, чтобы избежать точки бесконечной сингулярности при t = 0 <displaystyle t=0> . f ( t ) <displaystyle f(t)> предполагается линейной при значениях меньших t = t 0 <displaystyle t=t_<0>> , и соответствует t 1 / 3 <displaystyle t^<1/3>> на участке справа от t 0 <displaystyle t_<0>> . Другими словами:

t 0 1 / 3 <displaystyle t_<0>^<1/3>> = <displaystyle => a t 0 + b <displaystyle at_<0>+b> (соответствуетс значению)
1 / ( 3 t 0 2 / 3 ) <displaystyle 1/(3t_<0>^<2/3>)> = <displaystyle => a <displaystyle a> (соответствует наклону кривой)

Значение b <displaystyle b> выбрано 16/116. Приведенные выше уравнения могут быть решены для a <displaystyle a> и t 0 <displaystyle t_<0>> :

где δ = 6 / 29 <displaystyle delta =6/29> . Заметим, что 16 / 116 = 2 δ / 3 <displaystyle 16/116=2delta /3>

Обратное преобразование L*a*b* -> XYZ

Формулы обратного преобразования (при δ = 6 / 29 <displaystyle delta =6/29> ) будут следующими:

  1. задать f y = d e f ( L ∗ + 16 ) / 116 <displaystyle f_ <stackrel <mathrm ><=>> (L^<*>+16)/116>
  2. задать f x = d e f f y + a ∗ / 500 <displaystyle f_ <stackrel <mathrm ><=>> f_+a^<*>/500>
  3. задать f z = d e f f y − b ∗ / 200 <displaystyle f_ <stackrel <mathrm ><=>> f_-b^<*>/200>
  4. если delta >"> f y > δ <displaystyle f_>delta >delta >"/> то Y = Y n f y 3 <displaystyle Y=Y_f_^<3>>иначе Y = ( f y − 16 / 116 ) 3 δ 2 Y n <displaystyle Y=(f_-16/116)3delta ^<2>Y_>
  5. если delta >"> f x > δ <displaystyle f_>delta >delta >"/> то X = X n f x 3 <displaystyle X=X_f_^<3>>иначе X = ( f x − 16 / 116 ) 3 δ 2 X n <displaystyle X=(f_-16/116)3delta ^<2>X_>
  6. если delta >"> f z > δ <displaystyle f_>delta >delta >"/> то Z = Z n f z 3 <displaystyle Z=Z_f_^<3>>иначе Z = ( f z − 16 / 116 ) 3 δ 2 Z n <displaystyle Z=(f_-16/116)3delta ^<2>Z_>

Практический смысл значений Lab [ править | править код ]

В цветовом пространстве Lab значение светлоты отделено от значения хроматической составляющей цвета (тон, насыщенность). Светлота задана координатой L (изменяется от 0 до 100, то есть от самого темного до самого светлого), хроматическая составляющая — двумя декартовыми координатами a и b. Первая обозначает положение цвета в диапазоне от зеленого до красного, вторая — от синего до желтого.

Использование Lab [ править | править код ]

В отличие от цветовых пространств RGB или CMYK, которые являются, по сути, набором аппаратных данных для воспроизведения цвета на бумаге или на экране монитора (цвет может зависеть от типа печатной машины, марки красок, влажности воздуха в цеху или производителя монитора и его настроек), Lab однозначно определяет цвет. Поэтому Lab нашёл широкое применение в программном обеспечении для обработки изображений в качестве промежуточного цветового пространства, через которое происходит конвертирование данных между другими цветовыми пространствами (например, из RGB сканера в CMYK печатного процесса). При этом особые свойства Lab сделали редактирование в этом пространстве мощным инструментом цветокоррекции.

Читайте также:  Жесткий диск ssd msata

Благодаря характеру определения цвета в Lab появляется возможность отдельно воздействовать на яркость, контраст изображения и на его цвет. Во многих случаях это позволяет ускорить обработку изображений, например, при допечатной подготовке. Lab предоставляет возможность избирательного воздействия на отдельные цвета в изображении, усиления цветового контраста, незаменимыми являются и возможности, которые это цветовое пространство предоставляет для борьбы с шумом на цифровых фотографиях [3] [4] .

Недостатки и критика LAB [ править | править код ]

Ввиду того что в преобразовании из XYZ в LAB используются формулы, содержащие кубические корни, LAB представляет собой сильно нелинейную систему. Это затрудняет применение привычных операций над 3-мерными векторами в этом цветовом пространстве. Две наиболее широко используемые формулы цветового различия, используемые в программах обработки изображений — CIEDE1976, вычисляемая как расстояние между точками в евклидовом пространстве (квадратный корень из суммы квадратов разностей координат), и CIEDE2000, более поздний стандарт, дающий гораздо лучший результат, но в то же время чрезвычайно сложный для вычислений. [5] [6]

Научный образовательный цветовой конвертер онлайн с открытым кодом ориентирован на работу в цветовой модели CIE LCh (более удобное представление CIE Lab), про которую Photoshop, к сожалению, не знает. Тем не менее, по отдельности управлять светлотой Lightness, насыщенностью Chroma и цветовым тоном Hue бывает весьма востребовано. Удержать строго неизменными тон и светлоту, при изменении насыщенности — часто встречающаяся дизайнерская задача, и она не решается корректно ни в одной цветовой модели, кроме как в LCh.

Конверсия производится из любой выбранной цветовой модели в остальные нажатием одной из 8 кнопок с наименованием той модели, данные из которой надо преобразовать в другие.

По умолчанию задействуется хроматическая адаптация по Брэдфорду и CIE Lab при D50 — все как в Photoshop. Поскольку большинство RGB-моделей имеет белую точку D65, а Lab традиционно рас­счи­ты­ва­ется с опорным иллюминантом D50, хроматическая адаптация в пространстве XYZ должна быть за­дей­ство­вана при различиях опорного иллюминанта моделей. Поле «RGB Gamut Alert» оповещает надписью «Out of gamut!» в тех случаях, когда насыщенность образца превосходит цветовой охват выбранной модели RGB.

По умолчанию задействуется Gamut clipping LCh до охвата видимых цветов Lab Gamut или Human Visual Space (HVS). Крайние значения слайдеров Светлоты и Насыщенности ограничиваются фигурой HVS для текущего тона на цветовом круге (третий слайдер). Максимальная возможная насыщенность 200 может быть достигнута при угле Hue 315-316 градусов и небольшой светлоте около 12. Во избежание снижения скорости отклика слайдеров массив поверхности трехмерной фигуры HVS просчитан с шагом в 1 градус Hue (360 степов) и с шагом в один целый степ по Lightness (100 степов) c использованием алгоритма монотонной кубической интерполяции сплайнами Эрмита (Hermite Spline). Таблица поверхности фигуры HVS в Lab D50 2° на 31152 значения получена с помощью опции «Спектрального калькулятора на CIELab.XYZ» «HVS surface» в спойлере «Колориметрический справочник».

По умолчанию задействуется Gamut mapping к выбранному пространству RGB. Информационные поля LCmax подсказывают максимально достижимый охват для данной RGB-модели при текущем цветовом тоне Hue. Увеличение насыщенности плавно изменяет светлоту для достижения максимально возможных для данной модели RGB поканальных значений при неизменном цветовом тоне. Не нужно пугаться отрицательных значений RGB — это обычные значения за охватом модели строго по матричным формулам CIE трансформации XYZ->RGB, и они необходимы для корректных обратных расчетов от RGB к другим моделям. Звездочкой * помечены те популярные модели, для которых доступен Gamut mapping. Иллюминант D50 помечен звездочкой, так как именно с ним будут наиболее адекватны расчеты CMYK и PANTONE: пересчеты цвета этих моделей под другим иллюминантом возможны, но не в этом калькуляторе, тут важна скорость и небольшой вес файлов. Но при необходимости можно посчитать цвет из спектров с любым иллюминантом по ссылкам: «Спектральный калькулятор на CIELab.XYZ», «Подбор смесевой краски PANTONE®» и «Определение цвета по имени краски PANTONE®»

Пересчет цвета в триадные краски CMYK и обратно ведется по характеризационным данным «FOGRA39» или «ISO Coated v2» — листовая офсетная печать по стандартам ISO 12647-2:2004(2007) и ГОСТ Р 54766-2011. Задействуется перцепционное преобразование и mapping за границами охвата печати. Гранулярность цветовых таблиц Lab->CMYK равна 17, таблиц CMYK->Lab равна 7: это обеспечивает высокую скорость работы в режиме реального времени и приемлемую точность цветового преобразования при сравнительно небольшом размере таблиц. В преобразованиях цвет/краски и краски/цвет задействуется линейная, билинейная и трилинейная интерполяция по аналогии с алгоритмами работы модулей CMM в операционных системах.

Читайте также:  Acer predator helios 300 ph317 52 7471

Библиотека смесевых красок PANTONE+ содержит 1755 разных красок, PANTONE® — 1124 краски, и подбор ведется по минимальной дельте для этого веера между краской и цветовым образцом. Так же при нажатии кнопки «Spot» выводится точный цвет данной краски в Lab и наиболее близкое представление в CMYK, тем не менее помним, что цветовой охват многих смесевых красок веера шире, чем охват триадных красок, шире в некоторых областях, чем sRGB. Лучше лишний раз нажать на кнопку «Spot» и «CMYK» чтобы удостовериться визуально, какой цвет будет получен этими красками; полезно так же проверить поле «RGB Gamut Alert» на предмет возможного вылета краски за охват sRGB: при значении поля «Out of gamut!» оттенок краски будет отображен на экране примера близко, но недостоверно. Возможен укороченный ввод имени краски — просто номера достаточно, главное, чтобы такой номер присутствовал в веере PANTONE+ или PANTONE®. Спектральные библиотеки красок PANTONE, используемые здесь, созданы владельцем бренда PANTONE компанией X-Rite для своих флагманских спектрофотометров eXact в 2014 году и пересчитаны в Lab D50 2° в «Спектральном калькуляторе на CIELab.XYZ». Поле справа от имени смесевой краски отображает ее Color Inconstancy Index (или CII) — уровень цветового непостоянства или инконстантности при смене иллюминанта; чем выше индекс — тем сильнее краска «гуляет» по цвету под разным освещением. Более нагруженные разным функционалом инструменты по работе с красками PANTONE можно найти по ссылкам: «Подбор смесевой краски PANTONE®» и «Определение цвета по имени краски PANTONE®». Там вы найдете в том числе приближение к образцу цвета по формуле CIE delta E 2000, здесь для обеспечения наивысшей скорости расчетов в реальном времени перемещения слайдеров задействуется формула CIE delta E 1976: на каждый шаг слайдера в 1 пиксел требуется сравнить образец по дельте с 1755 красками, приходится жертвовать новизной ради скорости вычислений. Тем не менее свежие стандарты печати до сих пор регламентируют цветовые отклонения именно по формуле цветового различия 1976 года. Любые дельты и не только поштучно, но и огромными массивами шкал, не обязательно равными по числу цветовых образцов, можно посчитать в «Калькуляторе цветовых различий».

Правильные настройки цвета в браузере можно посмотреть по ссылкам для Google Chrome и Mozilla Firefox. В остальных браузерах пока присутствуют те или иные логические ошибки при работе с цветом.

Некоторые сведения о цветовых моделях

CIE XYZ. Цветовая модель, основанная на откликах человеческого глаза на зрительные стимулы. Можно упрощенно сказать, что XYZ — это RGB человеческого глаза. XYZ — это интеграл или сумма про­из­ве­де­ний видимого спектра и так называемых Color Matching Functions (CMF) Стандартного двух­гра­дус­ного наблю­да­те­ля CIE* 1931 года. Хроматическая адаптация человеческого зрения к источникам света с разной тем­пе­ра­ту­рой рассчитывается в XYZ-координатах.

CIE xyY. Проекция на плоскости xy (или локус) трехмерной модели CIE XYZ. CIE xy — координаты цвет­нос­ти, часто требуются без учета энергетической яркости Y. Например в светотехнических стандартах при­ня­то оперировать цветностью иллюминантов и осветителей в координатах CIE xy. Координаты цвет­ности xy аналитически трансформируются в коррелированную цветовую температуру источника света и обратно.

CIE Lab. Почти равноконтрастное почти изотропное ортогональное пространство, вычисляемое из зри­тель­ных стимулов XYZ при участии опорного или адаптирующего иллюминанта (по умол­чанию D50). Lab — это и есть цвет, говоря по-простому. В пространствах Lab или XYZ описан цвет во всех icc-профилях — файлах компьютерного цветового описания любых цветовоспроизводящих устройств. Lab несколько кри­во­ли­неен и не совсем равноконтрастен, что зачастую не мешает применять к нему совершенно линейные функции, ибо равноконтрастнее все равно ничего нет. Наилучшая попытка привести Lab к рав­но­кон­траст­ности — формула цветового различия CIE ΔE 2000.

CIE LCh. Это то же пространство, что и Lab, только в несколько ином математическом пред­ста­влении. ab — это две координаты цветности, а Ch — длина и угол направления вектора от нуля до точки с этими ab координатами. L в обоих случаях — светлота Lightness, С — насыщенность или длина вектора Chroma, h — угол по цветовому кругу в 360 градусов или тон hue. Современные программисты от колориметрии считают LCh наиболее перспективным вектором развития программ, связанных с изображениями и их цветом. Говоря по-простому, XYZ — это зрительные стимулы, а LCh — осмысленный мозгом цвет.

RGB. Аппаратно-зависимая аддитивная цветовая модель на основе XYZ, вычисляется из XYZ простой трехмерной трансформацией по матричным уравнениям, то есть наследует нерав­но­кон­траст­ность модели XYZ. Буквы в аббревиатуре модели означают Red, Green и Blue. Де-факто стандартом цвета в интернете является sRGB, разработанный Microsoft и HP в 1996 году. Альтернативные представления RGB-модели — HSL, HSV, HSB — имеют все те же недостатки, что и прародитель, а именно неравноконтрастность и аппа­рат­ную привязку к устройству цветовоспроизведения, не позволяют колориметрически точно удержать тон hue неизменным при изменении двух других координат, поэтому не могут всерьез конкурировать с ко­ло­ри­мет­ри­чес­кой моделью CIE LCh.

Hex. Шестнадцатеричное цифро-буквенное представление 8-битного RGB (256 значений из 2 сим­во­лов на каждый канал), используется чаще всего в документах гипертекстовой разметки для web.

CMYK. Аппаратно-зависимая субтрактивная цветовая модель триадных красок во многих системах печати. Дополнена четвертой нейтральной черной краской в силу того, что смесью из трех светлых цвет­ных красок не может быть получено по-настоящему темных оттенков. Буквы в аббревиатуре означают го­лу­бую краску Cyan, пурпурную краску Magenta, желтую краску Yellow, черную краску Key Plate, Kontur или blacK по разным версиям расшифровки, чтобы не путать B — Black c B — Blue в модели RGB. В мире ис­поль­зуют три разных триады: американскую, европейскую и японскую (азиатскую), в России печатают исклю­чи­тельно красками европейской триады. FOGRA39 — компьютерное цветовое описание офсетных красок ев­ро­пей­ской триады на мелованной бумаге по международному стандарту офсетной печати ISO 12647-2.

Pantone. Торговая марка смесевых или спотовых красок, представленных в специальных от­пе­ча­тан­ных каталогах в виде вееров. Краски популярны в типографиях США и России. Часть красок веера имеет цветовой охват больше, чем при печати триадными красками CMYK, имеет смысл использовать Pantone вместо CMYK для печати ограниченного количества плашечных цветов с максимальной возможной насыщенностью (типичное ограничение типографий — одна спотовая краска в дополнение к триадным). Полутоновая печать красками Pantone используется редко в силу технологических проблем с нанесением Pantone полутоновым растром в печати. Точный цвет красок Pantone в Lab-координатах был получен этим калькулятором с официального сайта владельца бренда Pantone — компании X-Rite, опубликовавшей точный цвет красок в виде спектральных библиотек CxF для прошивки своих новых флагманских спек­тро­фо­то­метров eXact. Непосредственно на самом сайте Pantone цвета красок традиционно не пуб­ли­ку­ется, только аппаратные координаты в неизвестной привязке, что именно за RGB на сайте Pantone — не указано.

*CIE — Commission internationale de l’éclairage (франц.), International Commission on Illumination (англ.) или Международная комиссия по освещению (МКО), создана в 1913 году для разработки технических стандартов в области света, освещения, цвета и цветовых пространств.

Модели RGB и CMYK являются аппаратно-зависимымиRGB значения базовых цветов определяются, как правило, качеством мониторов, в CMYKособенностями печатного процесса и качеством реальных красок). При этом актуальной является задача описания цветов, не зависящего от аппаратуры, на которой эти цвета получены.

Цвет — это воспринимаемая характеристика, зависящая от наблюдателя и окружающих условий, поэтому дать полностью объективное его определение не представляется возможным.

Но если восприятие цвета зависит от наблюдателя и условий наблюдения, то, по крайней мере, можно стандартизировать эти условия. Международной Комиссией по Освещению (CIE — Communication Internationale de l’Eclairage) такие условия наблюдения цветов были стандартизированы, а также были проведены исследования цветового восприятия у большой группы людей, что привело в результате к экспериментальному определению базовых компонентов новой цветовой моделиCIE Lab. Эта модель аппаратно независима, поскольку описывает цвета так, как они воспринимаются человеком, точнее «стандартным наблюдателем CIE». В этой модели любой цвет однозначно определяется его светлотой L и двумя хроматическими компонентами— параметром а, изменяющимся в диапазоне от зеленого цвета до красного, и параметром b с диапазоном изменения от синего цвета до желтого. Яркость в Lab полностью отделена от цвета. Это делает модель удобной для регулирования контраста, резкости и других тоновых характеристик изображения.

Модель Labдовольно сложна для практического освоения, зато её ценность как аппаратно-независимой модели нашла свое практическое применение в графическом пакете Adobe Photoshop. Она служит ядром систем управления цветом и применяется как промежуточная (скрыто от пользователя) при каждом преобразовании других цветовых моделей.

Аппаратные и программные средства создания и обработки изображений.

Аппаратные средства формирования изображений.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock detector