Spazio colore del laboratorio
Lo spazio colore Lab descrive matematicamente tutti i colori percepibili nelle tre dimensioni L per la luminosità e a e b per le componenti colore verde-rosso e blu-giallo. La terminologia “Lab” deriva dallo spazio colore Hunter 1948. Al giorno d’oggi “Lab” è spesso usato male come abbreviazione di CIEL * a * b * 1976 color space (anche CIELAB); gli asterischi / le stelle distinguono la versione CIE dalla versione originale di Hunter. La differenza dalle coordinate di Hunter Lab è che le coordinate CIELAB sono create da una trasformazione della radice cubica dei dati del colore CIE XYZ, mentre le coordinate di Hunter Lab sono il risultato di una trasformazione della radice quadrata. Altri esempi meno comuni di spazi colore con le rappresentazioni Lab utilizzano la differenza di colore CIE 1994 e la differenza di colore CIE 2000.
Lo spazio colore Lab supera le gamme dei modelli di colori RGB e CMYK (ad esempio, ProPhoto RGB include circa il 90% di tutti i colori percepibili). Uno degli attributi più importanti del modello Lab è l’indipendenza del dispositivo. Ciò significa che i colori sono definiti indipendentemente dalla loro natura di creazione o dal dispositivo su cui sono visualizzati. Lo spazio colore Lab viene utilizzato quando la grafica per la stampa deve essere convertita da RGB a CMYK, poiché la gamma Lab include sia la gamma RGB che CMYK. Inoltre è usato come un formato di interscambio tra dispositivi diversi per quanto riguarda l’indipendenza del dispositivo. Lo spazio stesso è uno spazio numerico reale tridimensionale, che contiene un numero infinito di possibili rappresentazioni di colori. Tuttavia, in pratica, lo spazio viene solitamente mappato su uno spazio intero tridimensionale per la rappresentazione digitale indipendente dalla periferica e, per questi motivi, i valori L *, a * e b * sono in genere assoluti, con un intervallo predefinito . La luminosità, L *, rappresenta il nero più scuro a L * = 0, e il bianco più luminoso a L * = 100. I canali di colore, a * e b *, rappresenteranno i veri valori di grigio neutro a * = 0 eb * = 0. I colori dell’avversario rosso / verde sono rappresentati lungo l’asse a *, con verde a negativo a * valori e rosso a positivo a * valori. I colori dell’avversario giallo / blu sono rappresentati lungo l’asse b *, con il blu con valori b * negativi e il giallo con valori b positivi. Il ridimensionamento e i limiti degli assi a * e b * dipenderanno dall’implementazione specifica del colore Lab, come descritto di seguito, ma spesso vengono eseguiti nell’intervallo compreso tra ± 100 o -128 e +127 (intero con 8 bit con segno).
Sia gli spazi colore Hunter e CIELAB del 1976 sono derivati dal precedente spazio colore “master” spazio CIE 1931 XYZ, che può prevedere quali distribuzioni di potenza spettrale saranno percepite come lo stesso colore (vedi metamerismo), ma che non è particolarmente percettivamente uniforme .Fortemente influenzato dal sistema di colori Munsell, l’intenzione di entrambi gli spazi colore “Lab” è quella di creare uno spazio che può essere calcolato tramite semplici formule dallo spazio XYZ ma è più percettivamente uniforme di XYZ. Percettivamente uniforme significa che un cambiamento della stessa quantità in un valore di colore dovrebbe produrre un cambiamento di circa la stessa distanza percettiva. Quando si memorizzano i colori con valori di precisione limitati, ciò può migliorare la riproduzione dei toni. Entrambi gli spazi Lab sono relativi al punto bianco dei dati XYZ da cui sono stati convertiti. I valori di laboratorio non definiscono i colori assoluti a meno che non venga specificato anche il punto di bianco. Spesso, in pratica, si presume che il punto bianco segua uno standard e non sia esplicitamente dichiarato (ad esempio, per l’intento di rendering “colorimetrico assoluto”, i valori International L Consortium L * a * b * sono relativi all’illuminante standard C50 D50, mentre sono relativi al substrato non stampato per altri intenti di rendering).
La leggerezza correlata in CIELAB è calcolata usando la radice cubica della luminanza relativa.
vantaggi
A differenza dei modelli di colori RGB e CMYK, il colore Lab è progettato per approssimare la visione umana. Aspirano all’uniformità percettiva, e il suo componente L corrisponde strettamente alla percezione umana della leggerezza, sebbene non tenga conto dell’effetto Helmholtz-Kohlrausch.Pertanto, può essere utilizzato per eseguire correzioni precise del bilanciamento del colore modificando le curve di output nei componenti a e b, oppure per regolare il contrasto di luminosità utilizzando il componente L. Negli spazi RGB o CMYK, che modellano l’output di dispositivi fisici piuttosto che la percezione visiva umana, queste trasformazioni possono essere eseguite solo con l’aiuto di appropriate modalità di fusione nell’applicazione di modifica.
Poiché lo spazio Lab è più ampio della gamma di display e stampanti per computer e poiché le dimensioni dell’ampiezza visiva sono relativamente diverse rispetto all’area del colore, un’immagine bitmap rappresentata come Lab richiede più dati per pixel per ottenere la stessa precisione di una bitmap RGB o CMYK. Negli anni ’90, quando hardware e software erano limitati alla memorizzazione e alla manipolazione di bitmap a 8 bit / canale, la conversione di un’immagine RGB in Lab e ritorno era un’operazione molto rischiosa. Con supporto a 16 bit / canale e supporto in virgola mobile ora comuni, la perdita dovuta alla quantizzazione è trascurabile.
CIELAB è protetto da copyright e senza licenza: poiché è completamente matematicamente definito, il modello CIELAB è di dominio pubblico, è a tutti gli effetti liberamente utilizzabile e integrabile (anche tabelle di valori di colore Lab / HLC sistematici).
Una grande porzione dello spazio di coordinate del Lab non può essere generata dalle distribuzioni spettrali, quindi non rientra nella visione umana e tali valori Lab non sono “colori”.
Differenziazione
Alcuni usi specifici dell’abbreviazione in software, letteratura, ecc.
In Adobe Photoshop, la modifica delle immagini con “Modalità Lab” è CIELAB D50.
In Affinity Photo, l’editing Lab si ottiene modificando il Formato colore del documento su “Lab (16 bit)”
Nei profili ICC, lo “spazio colore Lab” utilizzato come spazio di connessione del profilo è CIELAB D50.
Nei file TIFF, è possibile utilizzare lo spazio colore CIELAB.
Nei documenti PDF, lo “Spazio colore Lab” è CIELAB.
In Digital Color Meter su OS X, è descritto come “L * a * b *”
Nel software open-source di editing non distruttivo RawTherapee, un’intera scheda con molti controlli è dedicata al modello di aspetto del colore CIE
CIELAB
CIE L * a * b * (CIELAB) è uno spazio cromatico specificato dalla Commissione internazionale per l’illuminazione (Commissione francese internationale de l’éclairage, da qui l’inizializzazione della CIE). Descrive tutti i colori visibili all’occhio umano ed è stato creato per fungere da modello indipendente dal dispositivo da utilizzare come riferimento.
Le tre coordinate di CIELAB rappresentano la leggerezza del colore (L * = 0 restituisce il nero e L * = 100 indica il bianco diffuso, il bianco speculare può essere più alto), la sua posizione tra rosso / magenta e verde (a *, i valori negativi indicano il verde mentre i valori positivi indicano il magenta) e la sua posizione tra il giallo e il blu (b *, i valori negativi indicano il blu e i valori positivi indicano il giallo). L’asterisco (*) dopo L, aeb sono stelle pronunciate e fanno parte del nome completo, poiché rappresentano L *, a * e b *, per distinguerli da L, a e b di Hunter, descritti di seguito.
Poiché il modello L * a * b * è un modello tridimensionale, può essere rappresentato correttamente solo in uno spazio tridimensionale. Le raffigurazioni bidimensionali includono diagrammi di cromaticità: sezioni del colore solido con una luminosità fissa. È fondamentale rendersi conto che le rappresentazioni visive dell’intera gamma di colori in questo modello non sono mai accurate; sono lì solo per aiutare a capire il concetto.
Poiché i canali avversario rosso-verde e giallo-blu sono calcolati come differenze di trasformazioni di luminosità di risposte cono (putative), CIELAB è uno spazio cromatico di valore cromatico.
Uno spazio colore correlato, lo spazio colore CIE 1976 (L *, u *, v *) (noto come CIELUV), conserva lo stesso L * di L * a * b * ma ha una diversa rappresentazione dei componenti di cromaticità.CIELAB e CIELUV possono anche essere espressi in forma cilindrica (CIELCH e CIELCHuv, rispettivamente), con le componenti di cromaticità sostituite da correlazioni di crominanza e tonalità.
Dal momento che CIELAB e CIELUV, la CIE ha incorporato un numero crescente di fenomeni di comparsa dei colori nei loro modelli, per modellare meglio la visione dei colori. Questi modelli di aspetto del colore, di cui CIELAB è un semplice esempio, sono culminati con CIECAM02.
Differenze percettive
Questo argomento è trattato in maggior dettaglio sulla differenza di colore.
Le relazioni non lineari per L *, a * e b * hanno lo scopo di imitare la risposta non lineare dell’occhio.Inoltre, le variazioni uniformi dei componenti nello spazio colore L * a * b * mirano a corrispondere a cambiamenti uniformi nel colore percepito, quindi le differenze percettive relative tra due colori qualsiasi in L * a * b * possono essere approssimate trattando ogni colore come un punto in uno spazio tridimensionale (con tre componenti: L *, a *, b *) e prendendo la distanza euclidea tra di loro.
Conversioni RGB e CMYK
Non esistono semplici formule per la conversione tra valori RGB o CMYK e L * a * b *, poiché i modelli di colori RGB e CMYK dipendono dal dispositivo. I valori RGB o CMYK devono prima essere trasformati in uno spazio colore assoluto specifico, ad esempio sRGB o Adobe RGB. Questa regolazione dipenderà dal dispositivo, ma i dati risultanti dalla trasformazione saranno indipendenti dal dispositivo, consentendo di trasformare i dati nello spazio colore CIE 1931 e quindi trasformati in L * a * b *.
Gamma di coordinate
Come menzionato in precedenza, la coordinata L * varia da 0 a 100. L’intervallo possibile di coordinate * e b * è indipendente dallo spazio colore da cui si sta convertendo, poiché la conversione in basso utilizza X e Y, che provengono da RGB.
Conversioni di CIELAB-CIEXYZ
Trasformazione in avanti
dove
Qui, X n , Y n e Z n sono i valori tristimolo CIE XYZ del punto di riferimento bianco (il pedice n suggerisce “normalizzato”).
Sotto illuminante D65 con normalizzazione Y = 100, i valori sono
I valori dell’illuminante D50 sono
La divisione del dominio della funzione f in due parti è stata fatta per evitare una pendenza infinita a t = 0. Si è supposto che la funzione f fosse lineare al di sotto di alcuni t = t0, e si supponeva che corrispondesse alla parte t1 / 3 del funzione a t0 sia in valore che in pendenza. In altre parole:
L’intercetta f (0) = c è stata scelta in modo che L * sia 0 per Y = 0: c = 16/116 = 4/29. Le due equazioni precedenti possono essere risolte per me t0:
dove δ = 6/29.
Trasformazione inversa
La trasformazione inversa è più facilmente espressa usando l’inverso della funzione f sopra:
dove
e dove δ = 6/29.
Hunter Lab
L è un correlato di leggerezza ed è calcolato dal valore tristimolo Y utilizzando l’approssimazione di Priest al valore di Munsell:
dove Yn è il valore tristimolo Y di un oggetto bianco specificato. Per le applicazioni di colore della superficie, l’oggetto bianco specificato è solitamente (anche se non sempre) un materiale ipotetico con riflettanza unitaria che segue la legge di Lambert. L risultante verrà ridimensionato tra 0 (nero) e 100 (bianco); all’incirca dieci volte il valore di Munsell. Si noti che una luminosità media di 50 è prodotta da una luminanza di 25, poiché {\ displaystyle 100 {\ sqrt {25/100}} = 100 \ cdot 1/2}
aeb sono definiti assi di colore dell’avversario. a rappresenta, approssimativamente, arrossamento (positivo) rispetto a verde (negativo). È calcolato come:
dove Ka è un coefficiente che dipende dall’illuminante (per D65, Ka è 172.30, vedere la formula approssimativa sotto) e Xn è il valore tristimulus X dell’oggetto bianco specificato.
L’altro asse dei colori dell’avversario, b, è positivo per i colori gialli e negativo per i colori blu. È calcolato come:
dove Kb è un coefficiente che dipende dall’illuminante (per D65, Kb è 67.20, vedi la formula approssimativa sotto) e Zn è il valore tristimulus Z dell’oggetto bianco specificato.
Sia a che b saranno zero per gli oggetti che hanno le stesse coordinate cromatiche degli oggetti bianchi specificati (ad esempio, acromatico, grigio, oggetti).
Il nome per il sistema è un’attribuzione a Richard S. Hunter.
Formule approssimative per Ka e Kb
Nella precedente versione dello spazio colore di Hunter Lab, Ka aveva 175 e Kb 70. Hunter Associates Lab scoprì che sarebbe stato possibile ottenere un accordo migliore con altre metriche di differenza cromatica, come CIELAB (vedi sopra) permettendo a questi coefficienti di dipendere dal illuminanti. Le formule approssimate sono:
che risultano nei valori originali dell’illuminante C, l’illuminante originale con cui è stato utilizzato lo spazio colore Lab.
Come spazio cromatico di valenza Adams
Gli spazi cromatici della valenza cromatica di Adams si basano su due elementi: una scala di leggerezza (relativamente) uniforme e una scala di cromaticità (relativamente) uniforme. Se prendiamo come scala uniforme della leggerezza l’approssimazione del prete alla scala del valore di Munsell, che verrebbe scritta nella notazione moderna:
e, come le coordinate cromatiche uniformi:
dove ke è un coefficiente di sintonizzazione, otteniamo i due assi cromatici:
e
che è identico alle formule di Hunter Lab fornite sopra se selezioniamo K = Ka / 100 e ke = Kb / Ka.Pertanto, lo spazio colore di Hunter Lab è uno spazio colore di valenza cromatica di Adams.
Rappresentazione cilindrica: CIELCh o CIEHLC
Lo spazio colore CIELCh è uno spazio colore cubo CIELab, dove invece di coordinate cartesiane a *, b *, le coordinate cilindriche C * (crominanza, saturazione relativa) e h ° (angolo tonalità, angolo della tonalità nella ruota dei colori CIELab) sono specificati La leggerezza CIELab L * rimane invariata.
La conversione di * e b * in C * e h ° viene eseguita utilizzando le seguenti formule:
Viceversa, date le coordinate polari, la conversione in coordinate cartesiane si ottiene con:
Lo spazio cromatico LCh non è lo stesso dei modelli di colore HSV, HSL o HSB, sebbene i loro valori possano anche essere interpretati come un colore di base, la saturazione e la luminosità di un colore. I valori HSL sono una trasformazione di coordinate polari di ciò che è tecnicamente definito spazio colore cubo RGB. LCh è ancora percettivamente uniforme.
Inoltre, H e h non sono identici, poiché lo spazio HSL utilizza come colori primari i tre colori primari additivi rosso, verde, blu (H = 0, 120, 240 °). Invece, il sistema LCh utilizza i quattro colori: giallo, verde, blu e rosso (h = 90, 180, 270, 360 °). Indipendentemente dall’angolo h, C = 0 significa i colori acromatici, cioè l’asse grigio.
Le ortografie semplificate LCh, LCH e HLC sono comuni, ma quest’ultima presenta un ordine diverso. Lo spazio cromatico HCL (Hue-Chroma-Luminance) d’altra parte è un nome alternativo comunemente usato per lo spazio colore L * C * h (uv), noto anche come rappresentazione cilindrica o CIELUV polare.