lab顏色空間知識(shí)

Lab 顏色空間是一種基于人對(duì)顏色的感覺(jué)建立的顏色空間模型，由國(guó)際照明委員會(huì) CIE 在 1931 年制定的顏色度量國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上建立，1976 年正式修改命名為 CIELab。它含有三個(gè)通道參數(shù)，分別為 L、a、b，其中 L 代表亮度，a 和 b 代表顏色的色相和飽和度。Lab 顏色空間的亮度值 L 的取值范圍為 [0,100]，a 和 b 的取值范圍為 [-128,127]。

Lab 顏色空間的特性使得，在明確了顏色空間的白點(diǎn)（whitepoint）后，顏色空間就能明確地確定各個(gè)顏色是如何被創(chuàng)建和顯示的，與使用的顯示介質(zhì)沒(méi)有關(guān)系。白點(diǎn)是一組三色視覺(jué)值（tristimulusvalues）或色度值（Chromaticity），它被用來(lái)在圖像捕獲、編碼和再現(xiàn)時(shí)定義白色。白點(diǎn)的數(shù)值不是恒定的，需要按照使用場(chǎng)合的不同對(duì)它的數(shù)值做出相應(yīng)的更改。例如在室內(nèi)攝影時(shí)常用白熾燈來(lái)照明，而白熾燈的光線色溫相對(duì)日光較低，因而呈現(xiàn)出偏橙的顏色。倘若在這種情況下依然使用以日光為準(zhǔn)的白點(diǎn)數(shù)值來(lái)定義白色，則會(huì)導(dǎo)致圖像色彩失真。

Lab的全稱是CIELAB，有時(shí)候也寫(xiě)成CIE L*a*b*

- 這里的CIE代表International Commission on Illumination（國(guó)際照明委員會(huì)），它是一個(gè)關(guān)于光照、顏色等的國(guó)際權(quán)威組織。

通道

Lab是由一個(gè)亮度通道（channel）和兩個(gè)顏色通道組成的。在Lab顏色空間中，每個(gè)顏色用L、a、b三個(gè)數(shù)字表示，各個(gè)分量的含義是這樣的：

- L*代表亮度

- a*代表從綠色到紅色的分量

- b*代表從藍(lán)色到黃色的分量

Perceptual uniform

Lab是基于人對(duì)顏色的感覺(jué)來(lái)設(shè)計(jì)的，更具體地說(shuō)，它是感知均勻（perceptual uniform）的。Perceptual uniform的意思是，如果數(shù)字（即前面提到的L、a、b這三個(gè)數(shù)）變化的幅度一樣，那么它給人帶來(lái)視覺(jué)上的變化幅度也差不多。

Lab相較于RGB與CMYK等顏色空間更符合人類視覺(jué)，也更容易調(diào)整：想要調(diào)節(jié)亮度（不考慮Helmholtz–Kohlrausch effect，見(jiàn)下注）就調(diào)節(jié)L通道，想要調(diào)節(jié)只色彩平衡就分別調(diào)a和b。

注：Helmholtz–Kohlrausch effect是人眼的一種錯(cuò)覺(jué)——當(dāng)色彩飽和度高時(shí)，顏色會(huì)看起來(lái)更亮。

設(shè)備無(wú)關(guān)

Lab有個(gè)很好的特性——設(shè)備無(wú)關(guān)（device-independent）。也就是說(shuō)，在給定了顏色空間白點(diǎn)（white point）（下圖中表示了一種顏色空間的白點(diǎn)）之后，這個(gè)顏色空間就能明確地確定各個(gè)顏色是如何被創(chuàng)建和顯示的，與使用的顯示介質(zhì)沒(méi)有關(guān)系。

這么牛X的特性不用肯定浪費(fèi)啊，舉個(gè)典型的栗子，當(dāng)你想把屏幕上的RGB圖片轉(zhuǎn)成打印用的CMYK圖片的時(shí)候，就可以先將它從RGB轉(zhuǎn)成LAB，然后再把LAB圖片轉(zhuǎn)成CMYK模式。我們可以放心大膽滴這么做，因?yàn)長(zhǎng)AB的色域（gamut）比RGB和CMYK都要大（Lab色域很大，有一大部分已經(jīng)超出了人類視覺(jué)范圍，也就不能稱之為“顏色”了）。

需要注意的是，Lab定義的是相對(duì)于白點(diǎn)的顏色，只有定義完白點(diǎn)是什么顏色（比如定義為CIE standard illuminant D50），我們才能知道其他的顏色。

數(shù)值范圍

理論上說(shuō)，L*、a*、b*都是實(shí)數(shù)，不過(guò)實(shí)際一般限定在一個(gè)整數(shù)范圍內(nèi)：

- L*越大，亮度越高。L*為0時(shí)代表黑色，為100時(shí)代表白色。

- a*和b*為0時(shí)都代表灰色。

- a*從負(fù)數(shù)變到正數(shù)，對(duì)應(yīng)顏色從綠色變到紅色。

- b*從負(fù)數(shù)變到正數(shù)，對(duì)應(yīng)顏色從藍(lán)色變到黃色。

- 我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中常常將顏色通道的范圍-100~+100或-128~127之間。

可視化

我們可以看到，L*a*b*一共有三個(gè)分量，因此可以在三維空間中呈現(xiàn)。

在二維空間中，常用chromaticity diagram來(lái)可視化它，也就是固定亮度L，看a和b的變化。注意，這些可視化不是精確的，只是能幫助人理解。

CIELUV

有一個(gè)顏色空間和CIELAB很像，叫 CIE 1976 (L*, u*, v*) ，也叫CIELUV。這個(gè)顏色空間的L*是和CIELAB一樣的，但顏色分量不一樣。

LAB和RGB、CMYK之間的轉(zhuǎn)換

由于RGB和CMYK都是設(shè)備相關(guān)的，因此不能直接和LAB互相轉(zhuǎn)換。所以在轉(zhuǎn)換之前，必須定義一種絕對(duì)的顏色空間，比如sRGB或者Adobe RGB。

從RGB轉(zhuǎn)到sRGB是設(shè)備相關(guān)的，但之后的變換是設(shè)備無(wú)關(guān)的。

色差儀lab顏色空間

色差儀是一種用于測(cè)量不同顏色之間的色差（即顏色的差異）的儀器。在 Lab 顏色空間中，色差儀可以通過(guò)計(jì)算兩個(gè)顏色點(diǎn)之間的歐幾里得距離來(lái)確定它們之間的色差。Lab 顏色空間是一個(gè)三維空間，其中 L 代表亮度，a 和 b 代表顏色的色相和飽和度。色差儀可以使用這個(gè)空間來(lái)測(cè)量顏色的差異。

具體而言，色差儀可以通過(guò)以下步驟來(lái)測(cè)量?jī)蓚€(gè)顏色之間的色差：

將兩個(gè)顏色點(diǎn)在 Lab 顏色空間中表示出來(lái)。，通常使用?色差計(jì)算公式來(lái)計(jì)算。

色差儀可以使用不同的算法來(lái)計(jì)算色差，例如 CIELAB、CIELCH、CMC 等。這些算法都使用 Lab 顏色空間來(lái)表示顏色，并計(jì)算兩個(gè)顏色點(diǎn)之間的色差。色差儀也可以使用其他顏