실험실 색상 공간

Lab 색 공간은 밝기를 3 차원 L로하고 빨강 – 파랑 및 파랑 – 노랑 색 구성 요소에 대해 a 및 b를 모두 수학적으로 인식 할 수있는 색상을 나타냅니다. “Lab”이라는 용어는 Hunter 1948 색 공간에서 유래했습니다. 요즘 “Lab”은 종종 CIEL * a * b * 1976 색 공간 (또한 CIELAB)의 약어로 잘못 사용됩니다. 별표 / 별은 CIE 버전과 Hunter의 원래 버전을 구분합니다. Hunter Lab 좌표와의 차이점은 CIELAB 좌표는 CIE XYZ 색상 데이터의 입방체 루트 변환에 의해 생성되는 반면 Hunter Lab 좌표는 제곱근 변환의 결과라는 점입니다. Lab 표현이있는 색 공간의 다른 예는 CIE 1994 색차와 CIE 2000 색차를 사용합니다.

Lab 색상 공간은 RGB 및 CMYK 색상 모델의 범위를 초과합니다 (예 : ProPhoto RGB는 인식 가능한 모든 색상의 약 90 %를 포함합니다). Lab 모델의 가장 중요한 속성 중 하나는 장치 독립성입니다. 즉, 색상이 표시되는 장치 또는 장치의 성격과 관계없이 정의됩니다. Lab 색 영역은 RGB 및 CMYK 색 영역을 모두 포함하므로 인쇄용 그래픽을 RGB에서 CMYK로 변환해야 할 때 Lab 색 공간이 사용됩니다.또한 장치 독립성과 같은 다른 장치 간의 교환 형식으로도 사용됩니다. 공간 그 자체는 무한 수의 가능한 색상 표현을 포함하는 3 차원 실수 공간입니다. 그러나 실제 공간은 대개 장치 독립적 인 디지털 표현을위한 3 차원 정수 공간에 매핑되므로 이러한 이유로 L *, a * 및 b * 값은 일반적으로 절대적이며 사전 정의 된 범위 . 밝기 L *은 L * = 0에서 가장 어두운 검정색을 나타내며 L * = 100에서 가장 밝은 흰색을 나타냅니다. 색상 채널 a * 및 b *는 a * = 0 및 b *에서 중간 회색 값을 나타냅니다. = 0. 적색 / 녹색 상대 색은 a * 축을 따라 표시되며 음수 a * 값은 녹색이고 양수 a * 값은 빨간색입니다. 노란색 / 청색의 상대 색은 b * 축을 따라 표시되며, 파란색은 음수 b * 값을, 노란색은 양수 b * 값을 나타냅니다. a * 및 b * 축의 배율 및 제한은 아래에 설명 된대로 Lab 색상의 특정 구현에 따라 달라 지지만 종종 ± 100 또는 -128 ~ +127 (부호있는 8 비트 정수) 범위에서 실행됩니다.

헌터와 1976 년 CIELAB 색 공간은 이전의 “마스터”색 공간 CIE 1931 XYZ 색 공간에서 파생되었는데, 이는 어떤 분광 분포가 동일한 색으로 인식 될 수 있는지 (공 촛점 참조), 특히 지각 적으로 균일하지는 않습니다 . Munsell 색상 시스템에 크게 영향을받은 “Lab”색상 공간의 의도는 XYZ 공간에서 간단한 수식을 통해 계산할 수 있지만 XYZ보다 더 통찰력있는 공간을 만드는 것입니다. 지각 적으로 균일하다는 것은 색상 값에서 같은 양의 변화가 거의 동일한 지각 거리의 변화를 가져야 함을 의미합니다. 제한된 정밀도 값으로 색상을 저장할 때 색조를 향상시킬 수 있습니다. 두 Lab 공간은 변환 된 XYZ 데이터의 흰색 점에 상대적입니다. Lab 값은 흰색 점도 지정하지 않으면 절대 색을 정의하지 않습니다. 종종 실제로 화이트 포인트는 표준을 따르는 것으로 가정하고 명시 적으로 언급하지 않습니다 (예 : “절대 색채”렌더링 의도의 경우 국제 색 컨소시엄 L * a * b * 값은 CIE 표준 광원 D50에 상대적 임). 그들은 다른 렌더링 의도를 위해 인쇄되지 않은 기판에 상대적입니다).
CIELAB에서 밝기 상관 관계는 상대 휘도의 3 차 루트를 사용하여 계산됩니다.

장점
RGB 및 CMYK 색상 모델과 달리 Lab 색상은 인간의 시각과 비슷하도록 설계되었습니다. 그것은 지각 적 통일성을 지향하며, 그것의 L 구성 요소는 헬름홀츠 – 콜러 쉬 효과를 고려하지 않더라도, 인간의 가벼움에 대한 인식과 가깝다. 따라서 a 및 b 구성 요소의 출력 곡선을 수정하거나 L 구성 요소를 사용하여 밝기 대비를 조정하여 정확한 색상 균형 보정을 수행하는 데 사용할 수 있습니다. 인간의 시각적 인식보다는 물리적 장치의 출력을 모델링하는 RGB 또는 CMYK 공간에서 이러한 변환은 편집 응용 프로그램의 적절한 혼합 모드를 사용하여 수행 할 수 있습니다.

Lab 공간은 컴퓨터 디스플레이 및 프린터의 영역보다 크기 때문에 시각 단계 폭이 색상 영역과 상대적으로 다르기 때문에 Lab으로 표시된 비트 맵 이미지는 RGB 또는 CMYK 비트 맵과 동일한 정밀도를 얻기 위해 픽셀 당 더 많은 데이터를 필요로합니다. 1990 년대 컴퓨터 하드웨어와 소프트웨어가 대부분 8 비트 / 채널 비트 맵을 저장하고 조작하는 데에만 제한적이었을 때 RGB 이미지를 Lab으로 변환하고 다시 변환하는 작업은 매우 손실이있었습니다. 현재 16 비트 / 채널 및 부동 소수점 지원이 일반적이므로 양자화로 인한 손실은 무시할 수 있습니다.
CIELAB은 저작권 및 라이센스가 없습니다. 수학적으로 정의 되었기 때문에 CIELAB 모델은 공개되어 있으며 자유롭게 사용할 수 있고 통합 할 수 있습니다 (체계적인 Lab / HLC 색상 값 표).

Lab 좌표 공간의 큰 부분은 스펙트럼 분포에 의해 생성 될 수 없기 때문에 인간의 시각 이상으로 떨어지며 Lab 값은 “색상”이 아닙니다.

분화
소프트웨어, 문학 등에서 약어의 특정 사용
Adobe Photoshop에서 “Lab 모드”를 사용하는 이미지 편집은 CIELAB D50입니다.
Affinity Photo에서 Lab 편집은 문서의 Color Format을 “Lab (16 bit)”으로 변경하여 이루어집니다.
ICC 프로파일에서 프로파일 연결 공간으로 사용되는 “Lab color space”는 CIELAB D50입니다.

TIFF 파일에서 CIELAB 색 공간을 사용할 수 있습니다.
PDF 문서에서 “Lab color space”는 CIELAB입니다.
OS X의 Digital Color Meter에서는 “L * a * b *”로 표시됩니다.
오픈 소스 비파괴 편집 소프트웨어 RawTherapee에서 많은 컨트롤이있는 전체 탭은 CIE Color Appearance Model 전용입니다

CIELAB
CIE L * a * b * (CIELAB)는 국제 조명위원회 (프랑스 국제 국장, CIE 이니셜 리즘)가 지정한 색 공간입니다. 인간의 눈으로 볼 수있는 모든 색상을 설명하고 참조 용으로 사용할 장치 독립적 모델로 제공됩니다.

CIELAB의 세 좌표는 색상의 밝기를 나타냅니다 (L * = 0은 검정색을 나타내고 L * = 100은 확산 백색을 나타내며 반사 흰색은 더 높을 수 있음). 빨간색 / 자홍색과 녹색 사이의 위치 (a *, 음수는 녹색 양수는 마젠타 색을 나타냄) 및 노란색과 파란색 사이의 위치 (b *, 음수는 파란색을 나타내고 양수는 노란색을 나타냄). L, a 및 b 다음의 별표 (*)는 별표로 발음되며 아래에서 설명하는 헌터의 L, a 및 b와 구별하기 위해 L *, a * 및 b *를 나타 내기 때문에 성명의 일부입니다.

L * a * b * 모델은 3 차원 모델이기 때문에 3 차원 공간에서만 적절하게 표현 될 수 있습니다. 2 차원 묘사에는 색도 다이어그램이 포함됩니다. 고정 된 밝기의 색 상체 부분. 이 모델의 전체 색 영역을 시각적으로 표현하는 것이 정확하지 않다는 사실을 깨닫는 것이 중요합니다. 그들은 단지 개념을 이해하는 데 도움이됩니다.

빨강 – 녹색 및 노랑 – 파랑 상대 채널은 (추정) 원뿔 응답의 밝기 변환의 차이로 계산되므로 CIELAB은 색채 값 색상 공간입니다.

CIE 1976 (L *, u *, v *) 색 공간 (CIELUV라고도 함)은 L * a * b *와 동일한 L *을 유지하지만 색도 구성 요소의 다른 표현을 갖습니다. CIELAB 및 CIELUV는 원통형 (CIELCH 및 CIELCHuv 각각)으로 표현 될 수 있으며 색도 구성 요소는 채도 및 색상의 상관 관계로 대체됩니다.

CIELAB과 CIELUV 이후 CIE는 컬러 비전을보다 잘 모델링하기 위해 모델에 점점 더 많은 색상 표현 현상을 도입 해 왔습니다. CIELAB가 간단한 예인이 색상 등장 모델은 CIECAM02로 최고점에 달했습니다.

지각상의 차이
이 주제는 색상 차이에서 자세히 다루고 있습니다.

L *, a * 및 b *에 대한 비선형 관계는 눈의 비선형 응답을 모방하기위한 것입니다. 또한, L * a * b * 색 공간에서 구성 요소의 균일 한 변화는 인식 된 색의 균일 한 변화에 대응하기위한 것이므로 L * a * b *에서의 두 색 간의 상대적인 지각 차이는 각 색을 다음과 같이 처리하여 근사 할 수 있습니다. (L *, a *, b *의 3 가지 구성 요소를 가진) 3 차원 공간의 한 점과 그것들 사이의 유클리드 거리를 취합니다.

RGB 및 CMYK 변환
RGB 및 CMYK 색상 모델은 장치에 따라 다르기 때문에 RGB 또는 CMYK 값과 L * a * b * 사이의 변환에 대한 간단한 공식은 없습니다. RGB 또는 CMYK 값은 먼저 sRGB 또는 Adobe RGB와 같은 특정 절대 색 공간으로 변환되어야합니다. 이 조정은 장치에 따라 다르지만 변환 결과 데이터는 장치에 독립적이므로 데이터를 CIE 1931 색 공간으로 변환 한 다음 L * a * b *로 변환 할 수 있습니다.

좌표 범위
이전에 언급했듯이 L * 좌표의 범위는 0에서 100까지입니다. a * 및 b * 좌표의 가능한 범위는 RGB에서 가져온 X 및 Y를 사용하기 때문에 변환중인 색상 공간과는 독립적입니다.
CIELAB-CIEXYZ 전환

전달 변환

어디에

여기서, X _n , Y _n 및 Z _n 은 기준 백색 점의 CIE XYZ 삼자 극치 (아래 첨자 n은 “정규화”를 의미 함)입니다.

노말 라이징 Y = 100의 광원 D65에서 값은 다음과 같습니다.

광원 D50의 값은 다음과 같습니다.

f 함수 도메인의 두 부분으로의 분할은 t = 0에서 무한 경사를 방지하기 위해 수행되었습니다. 함수 f는 일부 t = t0 아래에서 직선으로 가정했으며 t1 / 3 부분과 일치한다고 가정했습니다. 값과 기울기 모두에서 t0에서 작동합니다. 다른 말로:

절편 f (0) = c는 Y = 0에 대해 L *이 0이되도록 선택되었습니다. c = 16/116 = 4/29. 위의 두 방정식은 m과 t0에 대해 풀 수 있습니다.

여기서 δ = 6/29.

역변환
역변환은 위의 함수 f의 역함수를 사용하여 가장 쉽게 표현됩니다.

어디에

δ = 6/29 인 경우.

헌터 랩
L은 밝기의 상관 관계이며 Priest의 Munsell 값에 대한 근사법을 사용하여 Y tristimulus 값에서 계산됩니다.

여기서 Yn은 지정된 흰색 오브젝트의 Y 삼자 극치입니다. 표면색 어플리케이션의 경우, 지정된 흰색 물체는 대개 램버트의 법칙을 따르는 단위 반사도를 갖는 가상 소재입니다 (항상 그런 것은 아니지만).결과로 나오는 L은 0 (검정)과 100 (흰색) 사이에서 조정됩니다. 먼셀 값의 약 10 배. 50의 중간 밝기는 {\ displaystyle 100 {\ sqrt {25/100}} = 100 \ cdot 1/2}이므로 휘도 25로 생성됩니다. 
a 및 b는 상대 색상 축이라고 부릅니다. a는 대충 빨강 (양수) 대 녹색 (음수)을 나타냅니다. 그것은 다음과 같이 계산됩니다 :

Ka는 광원에 의존하는 계수이며 (D65, Ka는 172.30, 아래 근사 공식 참조) Xn은 지정된 흰색 물체의 X 삼자 극치입니다.

다른 상대 색축 b는 옐로우 색상에서는 플러스이고 블루 색상에서는 마이너스입니다. 그것은 다음과 같이 계산됩니다 :

여기에서 Kb는 광원에 따라 달라지는 계수이며 (D65, Kb는 67.20, 아래의 근사 공식 참조) Zn은 지정된 흰색 물체의 Z 삼자 극치입니다.

지정된 흰색 오브젝트 (즉, 무채색, 회색, 오브젝트)와 동일한 색도 좌표를 갖는 오브젝트의 경우 a와 b는 모두 0입니다.
시스템의 이름은 Richard S. Hunter에게 귀속됩니다.

Ka와 Kb에 대한 근사 공식
이전 버전의 Hunter Lab 색상 공간에서 Ka는 175 였고 Kb는 70이었습니다. Hunter Associates Lab은 CIELAB (위 참조)과 같은 다른 색상 차이 측정 항목으로 이러한 계수가 발광체. 근사 공식 :

Lab 색 공간이 사용 된 원래의 광원 인 Illuminant C의 원래 값이됩니다.

아담스 색채 원자가 공간
아담스 색채 값의 색 공간은 상대적으로 균일 한 명도 스케일과 (상대적으로) 균일 한 색도 스케일의 두 가지 요소를 기반으로합니다. 우리가 현대의 표기법으로 쓰여지는 Munsell Value scale에 대한 Priest의 근사치 인 균일 한 밝기로 취하면 :

균일 한 색도 좌표로서,

여기서 ke는 동조 계수이며 두 개의 색축을 얻습니다.

과

이것은 K = Ka / 100 및 ke = Kb / Ka를 선택하면 위에 주어진 Hunter Lab 공식과 동일합니다. 그러므로 헌터 랩 색상 공간은 아담스 색채 원자가 색상 공간입니다.

원통형 표현 : CIELCh 또는 CIEHLC
CIELCh 색상 공간은 직교 좌표 a *, b *, 원통 좌표 C * (채도, 상대 채도) 및 h ° (색조 각, CIELab 색상환의 색상 각도) 대신 CIELab 큐브 색상 공간입니다. 가 지정됩니다. CIELab 밝기 L *은 변경되지 않습니다.
a * 및 b *의 C * 및 h ° 로의 변환은 다음 공식을 사용하여 수행됩니다.

반대로, 극 좌표가 주어지면 직교 좌표로의 변환은 다음과 같이 수행됩니다.

LCh 색상 공간은 HSV, HSL 또는 HSB 색상 모델과 동일하지 않지만 그 값은 색상의 기본 색상, 채도 및 밝기로 해석 될 수도 있습니다. HSL 값은 기술적으로 정의 된 RGB 큐브 색 공간의 극좌표 변환입니다. LCh는 여전히 지각 적으로 일정합니다.

또한, H와 h는 동일하지 않습니다. HSL 공간은 원색으로 빨강, 초록, 파랑 ​​(H = 0, 120, 240 °)의 3 가지 기본 원색을 사용하기 때문입니다. 대신 LCh 시스템은 노란색, 녹색, 파란색 및 빨간색의 4 가지 색상 (h = 90, 180, 270, 360 °)을 사용합니다. 각도 h에 관계없이, C = 0은 무채색, 즉 회색 축을 의미합니다.
단순화 된 철자 LCh, LCH 및 HLC는 일반적이지만, 후자는 다른 순서를 나타낸다. 반면에 HCL 색 공간 (Hue-Chroma-Luminance)은 L * C * h (uv) 색 공간 (원통형 표현 또는 극성 CIELUV라고도 함)에 일반적으로 사용되는 대체 이름입니다.