顏色有哪些表示方法?顏色混色系統(tǒng)表示法的顏色空間有幾個(gè)?
2023-05-25
顏色有哪些表示方法?為了對(duì)顏色進(jìn)行規(guī)范化的描述,CIE規(guī)定了兩種顏色描述的方式,一種是顏色的顯色系統(tǒng)表示法,一種是顏色的混色系統(tǒng)表示法。那么,混色系統(tǒng)表示法的顏色空間有幾個(gè)?本文顏色的表示方法及混色系統(tǒng)顏色空間的類(lèi)型做了介紹,對(duì)此感興趣的朋友可以了解一下!
顏色的兩種表示方法:
人類(lèi)對(duì)顏色研究至今其描述的方式大致可分為兩種:顏色的顯色系統(tǒng)表示法(Color appearance system)和顏色的混色系統(tǒng)表示法(Color mixing system)。
顯色系統(tǒng)是建立在真實(shí)樣品基礎(chǔ)上,按直觀顏色視覺(jué)的心理感受,將顏色劃分為有系統(tǒng)、有規(guī)律的色序系統(tǒng)。其中,最為典型的顯色系統(tǒng)為美國(guó)的孟塞爾顏色體系、瑞典的自然顏色體系(NCS)、奧斯瓦爾德顏色空間等。這種表色方法受主觀心理影響較大,而且不同的觀察者之間還存在不定的因素,因而無(wú)法準(zhǔn)確地運(yùn)用于實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中。
混色系統(tǒng)表色法根據(jù)色度學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)證明,任何色彩都可以由色光三原色混合匹配理論建立,它是一種客觀物理量,可用于對(duì)顏色的標(biāo)定和測(cè)量。這種表色系統(tǒng)的發(fā)展相對(duì)前者較快,因?yàn)椴徽撛谟∷⑿袠I(yè)還是紡織染料和涂料工業(yè)中對(duì)顏色的復(fù)制和標(biāo)定是客觀的,只要其三刺激值確定,那么對(duì)顏色的復(fù)制就可規(guī)范化,且不受時(shí)間和地域的影響。
國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)自1931年來(lái)推出CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)以來(lái),世界各國(guó)的顏色工作者對(duì)混色系統(tǒng)顏色空間及色差公式的研究孜孜不倦,至今已得到較為滿(mǎn)意的成果。
顏色混色系統(tǒng)表示法的顏色空間類(lèi)型:
為了定量地表示某種顏色,國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)于1931年規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)模型CIE-RGB和CIE-XYZ。標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)的建立使得顏色可以用空間中的點(diǎn)來(lái)表示,而兩種顏色的差別即可用空間中的兩點(diǎn)之間的某種距離來(lái)衡量,這兩種色度模型可以定量地確定顏色的屬性,但是這種系統(tǒng)的色度空間是不均勻的,這給客觀評(píng)價(jià)色差帶來(lái)極大的困難,于是有人提出建立了均勻色度坐標(biāo)(Uniform Chromaticity-Scale)簡(jiǎn)稱(chēng)UCS系統(tǒng),該系統(tǒng)要求顏色在此空間中的距離與視覺(jué)上的色差成正比,這樣色差可以由UCS空間中的距離計(jì)算出來(lái),原以為CIE-XYZ 坐標(biāo)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)木€性變換,就可以得出UCS坐標(biāo)系統(tǒng),事實(shí)上經(jīng)過(guò)多年的研究發(fā)現(xiàn),均勻色度空間是不存在的,不過(guò)經(jīng)過(guò)適當(dāng)變換的色度空間,色度相對(duì)要均勻得多。所謂的均勻顏色空間就是:在這個(gè)顏色空間里,各個(gè)不同顏色區(qū)域的數(shù)值變化必須與眼睛對(duì)顏色的感覺(jué)一致,相同的數(shù)值變化對(duì)應(yīng)相同的顏色差別感覺(jué),滿(mǎn)足這個(gè)條件的顏色系統(tǒng)就稱(chēng)為顏色感覺(jué)上的均勻顏色空間,色差的計(jì)算就要在這樣的均勻顏色空間中進(jìn)行。
目前的混色系統(tǒng)顏色空間主要有:CIE1931顏色空間、CIE1960均勻顏色空間、CIE1964均勻顏色空間、CIE1976均勻顏色空間以及DIN99顏色空間,下文主要對(duì)CIE1931顏色空間和CIE1976均勻顏色空間兩個(gè)重要顏色空間進(jìn)行介紹。
1.CIE1931顏色空間
國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)對(duì)混色空間的標(biāo)定是從1931年開(kāi)始的。CIE綜合萊特和吉爾德兩項(xiàng)視覺(jué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果(把兩人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果取平均值)而得到CIE1931-RGB真實(shí)三原色表色系統(tǒng)。圖形為偏馬蹄形,如下圖所示。
1931CIE-RGB系統(tǒng)的r、g、b光譜三刺激值是從實(shí)驗(yàn)得出的,本可以用于色度學(xué)計(jì)算標(biāo)定色,但標(biāo)定光譜色的原色出現(xiàn)負(fù)值,計(jì)算起來(lái)不方便,且更不易理解。1931CIE-XYZ 色度圖的建立消除了這一矛盾。它是在1931CIE-RGB系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,改用三個(gè)假想的原色(X)、(Y)、(Z)建立起來(lái)的坐標(biāo)。(X)表示紅原色、(Y)表示綠原色、(Z)表示藍(lán)原色。
2.CIE1976均勻顏色空間
混色系統(tǒng)的表示從CIE1931-RGB系統(tǒng)到CIE1931-XYZ系統(tǒng),到CIE1960-UCS系統(tǒng),再到 CIE1976-LAB 系統(tǒng),一直都在向“均勻化”方向發(fā)展。CIE1931-XYZ顏色空間只是采用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)比例方法,描繪所要匹配顏色的三刺激值的比例關(guān)系;CIE1960-UCS顏色空間將CIE1931-XYZ色度圖作了線性變換,從而使顏色空間的均勻性得到了改善,但亮度因數(shù)沒(méi)有均勻化。
為了進(jìn)一步統(tǒng)一評(píng)價(jià)顏色差別的方法,1976年CIE又推薦了CIE1976L*u*v*和CIE1976L*a*b*兩種均勻顏色空間及其色差公式。兩者都是反映物體顏色在人眼知覺(jué)上兩物體的色差大小和人眼視覺(jué)感受到的大小相同,即為所謂的均勻顏色空間。下圖為CIE1976顏色空間模型。
CIE1976L*a*b*均勻顏色空間是CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)的非線性變換,它將XYZ直角坐標(biāo)顏色空間轉(zhuǎn)換為柱面極坐標(biāo),將三刺激值XYZ轉(zhuǎn)換成與眼睛視覺(jué)相一致的明度L*和色度a*、b*,其中a*、b*與色調(diào)、飽和度的感覺(jué)相一致。CIE1976L*a*b*的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)顏色的色差大于視覺(jué)的識(shí)別閾限(恰可察覺(jué))而又小于孟塞爾系統(tǒng)中相鄰兩級(jí)的色差值時(shí),能較好地反映物體色的心理感受效果。
CIE1976L*u*v*均勻顏色空間實(shí)際上由CIE1931和CIE1964勻色空間改進(jìn)而來(lái),使其與代表視覺(jué)等間隔的孟塞爾系統(tǒng)靠攏,并將V坐標(biāo)增加50%而改善U、V色度圖的均勻性。
CIE1976L*u*v*和CIE1976L*a*b*色空間都有較好的均勻性,兩者都較廣泛地運(yùn)用于工業(yè)中。由于CIE1976L*u*v*系統(tǒng)中,u*v*色度圖仍保留了馬蹄形的光譜軌跡,較適合于對(duì)光源色、彩色電視等工業(yè)部門(mén)做研究工具;CIE1976Lab主要用于印刷、染料、顏料及油墨等表面顏色工業(yè)部門(mén)。