色差儀不同顏色空間有什么優(yōu)缺點？它們怎么轉(zhuǎn)換？

? DOHO標(biāo)準(zhǔn)光源箱 ????|???? ?2023-10-13

顏色空間又稱彩色模型，彩色空間或者彩色系統(tǒng)，它是用來表示顏色的三個參數(shù)所構(gòu)成的三維空間，是顏色抽象表示和描述的方法，是在某些標(biāo)準(zhǔn)下用通?？山邮艿姆绞絹砗喕伾?guī)范。色差儀作為光電測色儀器，其內(nèi)設(shè)置有多個顏色空間，可以在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)下對顏色進(jìn)行量化。那么，色差儀不同顏色空間有什么優(yōu)缺點？它們怎么轉(zhuǎn)換？下文為大家作了介紹。

色差儀顏色空間

什么是顏色空間？

顏色空間又稱彩色模型，彩色空間或者彩色系統(tǒng)，顏色空間是由組成顏色的三個分量構(gòu)成的一個三維空間，它的用途是在某些人為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)下對色彩加以抽象表示，或者說是色彩在不同的標(biāo)準(zhǔn)下的簡化描述形式，本質(zhì)上，彩色模型是坐標(biāo)系統(tǒng)和子空間的表述，處于各種形式的坐標(biāo)系統(tǒng)中的每個點都有唯一對應(yīng)的值表示，即盡可能直觀地用空間中三個分量值的不同來表示對應(yīng)顏色的差異。

人類對顏色抽象和主觀視覺上的感受被顏色空間轉(zhuǎn)化為對應(yīng)三個顏色分量空間的具體位置表示，現(xiàn)在采用的顏色模型大多數(shù)都是面向硬件和面向應(yīng)用的基礎(chǔ)上提出來的，顏色空間從提出到現(xiàn)在已經(jīng)有很多種表現(xiàn)形式，很大一部分只是做了一些局部的改變，而一部分顏色空間也只是專用于某一種領(lǐng)域，每種顏色空間都有著自己獨有的特點和局限性，因此，在不同的顏色空間表示的彩色圖像也具有不同的特點，顏色空間的選擇是否合適對彩色圖像的處理效果的好壞也有著關(guān)鍵的決定作用。其中，常用的有RGB、CIEXYZ、CIELAB顏色空間，其中的RGB顏色空間可以說是這些顏色空間中進(jìn)行轉(zhuǎn)換的一座橋梁。

色差儀不同顏色空間的優(yōu)缺點：

1.RGB顏色空間

RGB顏色空間是最常見的顏色空間，被廣泛應(yīng)用。現(xiàn)有設(shè)備最初獲得的彩色數(shù)字圖像多為RGB格式，且使用到的其他顏色空間都是由該顏色空間轉(zhuǎn)化而來。它的模型是一個立方體，如下圖所示。

RGB顏色空間模型

圖中坐標(biāo)原點表示黑色，X軸、Y軸和Z軸分別對應(yīng)紅色、藍(lán)色和綠色；立方體中離原點最遠(yuǎn)的點在其斜對角上，對應(yīng)為白色；從原點的黑色到白色的對角線上，其RGB值是對等的只是存在明度差異。在RGB顏色模型中三基色和二次色都在模型中標(biāo)明，分別分布在立方體的8個頂點。

根據(jù)顏色理論可以得出：不同比例組合的三原色紅、綠、藍(lán)可形成一切存在的顏色。在RGB顏色空間，由R、G、B不同分量相加混合可獲得任意色光F，可用下列表達(dá)式得出。

F=r[R]+g[G]+b[B]

由上述公式可以看出，RGB顏色空間用三原色表示顏色的方法較簡單。但它并不是十分完美的一種顏色空間，一方面表現(xiàn)在我們無法根據(jù)具體的 RGB 值直觀地看出其所對應(yīng)的顏色屬性；另一方面是因為它不是一種均勻的顏色空間，即該顏色空間中兩個顏色點之間的距離不能表示為這兩種顏色的色差值。

2.XYZ顏色空間

由于CIE-RGB系統(tǒng)計算顏色三刺激值會出現(xiàn)負(fù)值的問題，即使用R、G、B三原色無法調(diào)制出所有的顏色，因此CIE在RGB三原色理論基礎(chǔ)上提出了新的三刺激值X、Y、Z，使用假象的三原色XYZ建立新的色度系統(tǒng)。在XYZ測色系統(tǒng)中，X原色相當(dāng)于波長比700nm的光譜紅還要大的紅紫，Y原色相當(dāng)于波長比520nm的光譜綠還要大的一種綠，Z原色相當(dāng)于飽和度比477nm的光譜藍(lán)還要大的一種藍(lán)，XYZ顏色空間是在RGB顏色空間上提出的，可以由RGB顏色空間轉(zhuǎn)換得到。

X、Y、Z是自然界并不存在的三種原色，但使用這三種原色可以從理論上調(diào)配出所有的顏色。以三刺激值XYZ為分量的顏色空間稱之為XYZ顏色空間，其他顏色都可以從這三種顏色中導(dǎo)出，通過相加混色或者相減混色，任何色調(diào)都可以使用不同量的基色產(chǎn)生。該顏色空間在廣泛的實驗基礎(chǔ)上得到的平均人眼顏色響應(yīng)，符合人眼對顏色觀測的視覺特點，是國際委員會定義的與設(shè)備無關(guān)的顏色表示法，因此通常作為國際性的顏色空間標(biāo)準(zhǔn)。對于無法直接轉(zhuǎn)換的兩個顏色空間，XYZ顏色空間通常可以作為橋梁，使兩種顏色空間能進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

3.Lab顏色空間

CIELab顏色空間是一種均勻的且與設(shè)備無關(guān)的顏色空間，它目前顏色質(zhì)量評價中應(yīng)用最廣的顏色空間。CIELab全稱CIE1976 Lab顏色空間，是由CIE-XYZ 顏色空間進(jìn)行非線性轉(zhuǎn)換得到的W*U*V*空間進(jìn)一步完善而產(chǎn)生的，CIE-XYZ 是一個非均勻的顏色空間，對于顏色的描述和人眼的感覺相差較大，而CIE Lab顏色空間是均勻的，當(dāng)L、a、b這三個值變化幅度相同時，帶來的人眼視覺上的變化幅度也不大。因此CIE Lab顏色空間常作為顏色質(zhì)量評價的目標(biāo)空間。L代表亮度，a和b代表色度指數(shù)，L、a、b構(gòu)成的顏色空間如下圖所示。

lab顏色空間06

L代表亮度值，取值范圍0～100，100亮度最高，0是沒有亮度，L軸上的顏色點從亮度0到亮度100表示從黑到白的顏色。CIELab顏色空間上的點距離亮度軸越遠(yuǎn)，代表顏色越飽和。a和b代表色度軸，范圍是-128-127，從a到-a表示紅色變到綠色，同理，從b變到-b是從黃色到藍(lán)色。