Laboratorní barevný prostor

CIE 1976 (L*, a*, b*) barevný prostor (CIELAB), zobrazující pouze barvy, které se vejdou do gamutu sRGB (a proto mohou být zobrazeny na typickém počítačovém displeji). Každá osa každého čtverce se pohybuje od -128 do 128.

Laboratorní barevný prostor je barevně-oponentní prostor s dimenzí L pro světlost a a a b pro barevně-oponentní rozměry, založený na nelineárně komprimovaných souřadnicích barevného prostoru CIE XYZ.

Souřadnice Lovce 1948 L, a, b barevného prostoru jsou L, a, a b. Lab se však dnes častěji používá jako neformální zkratka pro barevný prostor CIE 1976 (L*, a*, b*) (také nazývaný CIELAB, jehož souřadnice jsou ve skutečnosti L*, a*, a b*). Samotné iniciály Lab jsou tedy poněkud nejednoznačné. Barevné prostory spolu souvisí v účelu, liší se však v provedení.

Oba prostory jsou odvozeny z „hlavního“ prostoru CIE 1931 XYZ barevného prostoru, který může předpovídat, které spektrální rozložení sil bude vnímáno jako stejná barva (viz metamerismus), ale který není nijak zvlášť percepčně jednotný. Záměrem obou „laboratorních“ barevných prostorů, silně ovlivněných Munsellovým barevným systémem, je vytvořit prostor, který lze vypočítat pomocí jednoduchých vzorců z XYZ prostoru, ale je percepčně jednotnější než XYZ. Percepčně jednotný znamená, že změna stejné hodnoty barvy by měla přinést změnu přibližně stejné vizuální důležitosti. Při ukládání barev v omezených hodnotách přesnosti to může zlepšit reprodukci tónů. Oba laboratorní prostory jsou relativní k bílému bodu dat XYZ, ze kterých byly převedeny. Laboratorní hodnoty nedefinují absolutní barvy, pokud není určen také bílý bod. V praxi se často předpokládá, že bílý bod následuje standard a není výslovně uveden (např. pro „absolutní kolorimetrický“ vykreslovací záměr hodnoty ICC L*a*b* jsou relativní k CIE standardnímu osvětlovacímu záměru D50, zatímco jsou relativní k nepotištěnému substrátu pro jiné vykreslovací záměry).

Korelace jasu v CIELAB je vypočtena pomocí třetí odmocniny relativní svítivosti.

Barevný prostor L*a*b* zahrnuje všechny vnímatelné barvy, což znamená, že jeho gamut převyšuje barevné modely RGB a CMYK. Jedním z nejdůležitějších atributů modelu L*a*b* je nezávislost zařízení. To znamená, že barvy jsou definovány nezávisle na jejich povaze vytvoření nebo na zařízení, na kterém jsou zobrazeny. Barevný prostor L*a*b* se používá např. v Adobe Photoshopu, kdy grafika pro tisk musí být převedena z RGB na CMYK, protože gamut L*a*b* zahrnuje jak RGB, tak CMYK gamut. Také se používá jako formát pro výměnu mezi různými zařízeními, pokud jde o jeho nezávislost zařízení.

Na rozdíl od RGB a CMYK barevných modelů je Lab barva navržena tak, aby se přiblížila lidskému vidění. Usiluje o percepční jednotnost a její L složka se velmi podobá lidskému vnímání světlosti. Lze ji tedy použít k provedení přesných korekcí vyvážení barev úpravou výstupních křivek v a a b složkách nebo k úpravě kontrastu světlosti pomocí L složky. V RGB nebo CMYK prostorech, které modelují výstup fyzických zařízení spíše než lidské vizuální vnímání, lze tyto transformace provádět pouze s pomocí vhodných režimů prolnutí v editační aplikaci.

Doporučujeme:  Ptačí vokalizace

Protože laboratorní prostor je mnohem větší než gamut počítačových displejů, tiskáren nebo dokonce lidského vidění, bitmapový obraz reprezentovaný jako Lab vyžaduje více dat na pixel, aby získal stejnou přesnost jako bitmapa RGB nebo CMYK. V 90. letech, kdy se počítačový hardware a software většinou omezoval na ukládání a manipulaci s 8 bitovými/kanálovými bitmapami, byla konverze RGB obrazu do Lab a zpět ztrátovou operací. S podporou 16 bitů/kanálů, která je dnes běžná, to už není takový problém.

Navíc mnohé z „barev“ v rámci Lab prostoru spadají mimo gamut lidského vidění, a jsou tedy čistě imaginární; tyto „barvy“ nemohou být reprodukovány ve fyzickém světě. Ačkoli software pro správu barev, jako je ten zabudovaný do aplikací pro úpravu obrázků, vybere nejbližší přiblížení v gamutu, mění přitom lehkost, barevnost a někdy i odstín, autor Dan Margulis tvrdí, že tento přístup k imaginárním barvám je užitečný, když jde mezi několika kroky při manipulaci s obrázkem.

Některé specifické použití zkratky v softwaru, literatuře atd.

CIE 1976 (L*, a*, b*) barevný prostor (CIELAB)

CIE L*a*b* (CIELAB) je nejúplnější[citace potřebná] barevný prostor specifikovaný Mezinárodní komisí pro osvětlení (French Commission internationale de l’éclairage, odtud její inicialismus CIE). Popisuje všechny barvy viditelné lidským okem a byl vytvořen, aby sloužil jako model nezávislý na zařízení, který má být použit jako reference.

Tři souřadnice CIELAB reprezentují světlost barvy (L* = 0 dává černou a L* = 100 ukazuje rozptýlenou bílou; spekulová bílá může být vyšší), její pozici mezi červenou/purpurovou a zelenou (a*, záporné hodnoty označují zelenou, zatímco kladné hodnoty purpurovou) a její pozici mezi žlutou a modrou (b*, záporné hodnoty označují modrou a kladné hodnoty označují žlutou). Hvězdička (*) za L, a a b jsou součástí celého názvu, protože reprezentují L*, a* a b*, aby se odlišily od níže popsaných Hunterových L, a, a b.

Vzhledem k tomu, že model L*a*b* je trojrozměrný model, může být správně znázorněn pouze v trojrozměrném prostoru. Dvojrozměrné zobrazení zahrnuje diagramy chromatičnosti: úseky barevné hmoty s pevnou světlostí. Je důležité si uvědomit, že vizuální znázornění celé škály barev v tomto modelu nejsou nikdy přesná; jsou zde jen proto, aby pomohly v pochopení konceptu.

Doporučujeme:  MELAS syndrom

Protože červená/zelená a žlutá/modrá oponentní kanály jsou počítány jako rozdíly světlosti transformací (domnělých) kuželových odezev, CIELAB je barevný prostor s chromatickou hodnotou.

Související barevný prostor, CIE 1976 (L*, u*, v*) barevný prostor (a.k.a. CIELUV), zachovává stejné L* jako L*a*b*, ale má odlišné zastoupení složek chromatičnosti. CIELUV lze také vyjádřit ve válcové formě (CIELCH), přičemž chromatické složky jsou nahrazeny koreláty chromu a odstínu.

Od CIELAB a CIELUV začleňuje CIE do svých modelů stále větší počet fenoménů barevného vzhledu, aby se zlepšilo barevné vidění modelů. Tyto modely barevného vzhledu, z nichž CIELAB, i když nebyl navržen tak, jak by se dalo považovat za jednoduchý příklad, vyvrcholily CIECAM02.

Nelineární vztahy pro L*, a*, a b* mají napodobovat nelineární odezvu oka. Kromě toho jednotné změny složek v barevném prostoru L*a*b* mají za cíl odpovídat jednotným změnám vnímané barvy, takže relativní percepční rozdíly mezi libovolnými dvěma barvami v L*a*b* lze aproximovat tak, že každou barvu bereme jako bod v trojrozměrném prostoru (se třemi složkami: L*, a*, b*) a bereme euklidovskou vzdálenost mezi nimi.

Neexistují žádné jednoduché vzorce pro převod mezi hodnotami RGB nebo CMYK a L*a*b*, protože barevné modely RGB a CMYK jsou závislé na zařízení. Hodnoty RGB nebo CMYK je třeba nejprve transformovat na určitý absolutní barevný prostor, například sRGB nebo Adobe RGB. Tato úprava bude závislá na zařízení, ale výsledná data z transformace budou nezávislá na zařízení, což umožní transformovat data do barevného prostoru CIE 1931 a poté transformovat na L*a*b*.

Rozsah souřadnic L*a*b*

Jak již bylo zmíněno, L* souřadnice se pohybuje od 0 do 100. Možný rozsah a* a b* souřadnic je nezávislý na barevném prostoru, ze kterého se konvertuje, protože níže uvedený převod používá X a Y, které pocházejí z RGB.

Převody CIE XYZ na CIE L*a*b* (CIELAB) a CIELAB na CIE XYZ

Budoucí transformace

Zde Xn, Yn a Zn jsou CIE XYZ tristimulační hodnoty referenčního bílého bodu (dolní index n naznačuje „normalizovaný“).

Rozdělení funkce f(t) do dvou domén bylo provedeno, aby se zabránilo nekonečnému sklonu v t = 0. f(t) se předpokládalo, že je lineární pod nějakým t = t0, a předpokládalo se, že odpovídá t1/3 části funkce v t0 jak v hodnotě, tak ve sklonu. Jinými slovy:

Sklon byl zvolen jako b = 16/116 = 4/29. Výše uvedené dvě rovnice lze vyřešit pro a a t0:

Doporučujeme:  Respituční péče

kde δ = 6/29. Všimněte si, že sklon na spoji je b = 4/29 = 2δ/3.

Reverzní transformace

Obrácenou transformaci lze nejsnáze vyjádřit pomocí inverzní funkce f výše:

L je korelát lehkosti a je vypočítán z hodnoty Y tristimulu pomocí Priestovy aproximace na Munsellovu hodnotu:

kde Yn je Y tristimulační hodnota určeného bílého objektu. Pro aplikace povrchových barev je určený bílý objekt obvykle (i když ne vždy) hypotetický materiál s jednotkovou odrazivostí, který se řídí Lambertovým zákonem. Výsledné L bude škálováno mezi 0 (černá) a 100 (bílá); zhruba desetinásobek Munsellovy hodnoty. Všimněte si, že střední světlost 50 je vytvořena svítivostí 25, protože

a a b jsou označovány jako oponentní barevné osy. a představuje zhruba Rudost (pozitivní) versus Greenness (negativní). Vypočítá se jako:

kde je koeficient, který závisí na svítidle (pro D65 je Ka 172,30; viz přibližný vzorec níže) a je X tristimulus hodnota uvedeného bílého objektu.

Druhá oponentova barevná osa, b, je pozitivní pro žluté barvy a negativní pro modré barvy. Vypočítá se jako:

kde Kb je koeficient, který závisí na svítidle (pro D65 je Kb 67,20; viz přibližný vzorec níže) a Zn je Z tristimulační hodnota zadaného bílého objektu.

Jak a, tak b bude nula pro objekty, které mají stejné chromatické souřadnice jako zadané bílé objekty (tj. achromatické, šedé, objekty).

Přibližné vzorce pro Ka a Kb

V předchozí verzi Hunter Lab barevný prostor, Ka byl 175 a Kb byl 70. Zřejmě, Hunter Associates Lab zjistil, že lepší shoda by mohla být získána s jinými barvami rozdíl metriky, jako je CIELAB (viz výše) tím, že tyto koeficienty závisejí na iluminanty. Přibližné formulæ jsou:

které vedou k původním hodnotám pro Illuminant C, původní iluminaci, se kterou byl použit barevný prostor Lab.

The Hunter Lab Color Space as an Adams chromatic valence space

Adams chromatické valenční barevné prostory jsou založeny na dvou prvcích: na (relativně) jednotné stupnici jasu a (relativně) jednotné stupnici chromatičnosti. Vezmeme-li jako jednotnou stupnici jasu Priestovu aproximaci ke stupnici Munsellovy hodnoty, která by byla zapsána v moderním zápisu:

který je shodný s výše uvedenými vzorci Hunter Lab, pokud vybereme K = Ka/100 a ke = Kb/Ka. Proto je barevný prostor Hunter Lab Adamsovým barevným valenčním prostorem.