國際勻色坐標制

1、第八章 國際勻色坐標制CIE 1931 XYZ表色系統(tǒng)在給人們進行定量化研究色彩的同時，卻不能夠滿足人們對顏色的差別量不能夠滿足人們對顏色的差別量的表示的表示，因為，在研究中發(fā)現(xiàn)，用CIE 1931 XYZ系統(tǒng)來表示顏色的差別時和人眼的視覺結(jié)果差別比較大，也就是說，由于CIE 1931 XYZ系統(tǒng)的本身的缺陷，不能夠用來計算色差不能夠用來計算色差。因此，研究人員在此基礎(chǔ)上進行了大量的研究。 第八章 國際勻色坐標制n顏色寬容量與 Y x y 的不均勻性nCIE1976L*a*b*表色系統(tǒng)nCIE1976L*u*v*表色系統(tǒng)nCIE表色系統(tǒng)在印刷業(yè)中的應用n色差公式n色貌模型8.1 顏色寬容量與顏

2、色寬容量與 Y x y 的不均勻性的不均勻性8.1 顏色寬容量與顏色寬容量與 Y x y 的不均勻性的不均勻性8.1 顏色寬容量與顏色寬容量與 Y x y 的不均勻性的不均勻性8.2 均勻顏色空間均勻顏色空間8.2.1 均勻顏色空間的發(fā)展 CIE 1931 XYZCIE 1960均勻色度標尺圖CIE 1964均勻顏色空間CIELAB，CIELUV8.2 均勻顏色空間均勻顏色空間8.2.2 CIELAB均勻顏色空間 從從CIE1931RGB系統(tǒng)到系統(tǒng)到CIE1931XYZ系統(tǒng)，系統(tǒng)，再到再到CIE1960UCS系統(tǒng)，再到系統(tǒng)，再到CIELAB系統(tǒng)，系統(tǒng)，一直都在向一直都在向“均勻化均勻化”方向發(fā)

3、展。方向發(fā)展。 CIE1931XYZ顏色空間只是采用顏色空間只是采用簡單的數(shù)簡單的數(shù)學比例方法學比例方法，描繪所要匹配顏色的三刺激值的，描繪所要匹配顏色的三刺激值的比例關(guān)系；比例關(guān)系；CIE1960UCS顏色空間將顏色空間將1931xy色度圖作了色度圖作了線形變換線形變換，從而使顏色空間的均勻，從而使顏色空間的均勻性得到了改善，但亮度因數(shù)沒有均勻化。性得到了改善，但亮度因數(shù)沒有均勻化。(1) 色空間色空間8.2 均勻顏色空間均勻顏色空間8.2.2 CIELAB均勻顏色空間 為了進一步改進和統(tǒng)一顏色評價的方法，為了進一步改進和統(tǒng)一顏色評價的方法，1976年年CIE推薦了新的顏色空間及其有關(guān)推薦了

4、新的顏色空間及其有關(guān)色差公式，即色差公式，即CIE1976LAB（或（或L*a*b*）系統(tǒng)，現(xiàn)在已成為世界各國正式采納、作為系統(tǒng)，現(xiàn)在已成為世界各國正式采納、作為國際通用的測色標準。它適用于一切光源色國際通用的測色標準。它適用于一切光源色或物體色的表示與計算?；蛭矬w色的表示與計算。8.2 均勻顏色空間均勻顏色空間8.2.2 CIELAB均勻顏色空間CIELAB 空間由空間由CIEXYZ系統(tǒng)通過數(shù)學方法轉(zhuǎn)系統(tǒng)通過數(shù)學方法轉(zhuǎn)換得到：換得到：3/103/10*3/103/10*03/10*)Z/Z()Y/Y(200b)Y/Y()X/X(500a01. 0Y/Y16)Y/Y(116LX Y Z為顏色樣

5、品的三刺激值為顏色樣品的三刺激值X0 Y0 Z0為為CIE標準照明體的三刺激值標準照明體的三刺激值L*稱為心理計量明度稱為心理計量明度 錐體細胞的黑白反映錐體細胞的黑白反映a* 心理計量色度心理計量色度 錐體細胞的紅綠反映錐體細胞的紅綠反映b* 心理計量色度心理計量色度 錐體細胞的黃藍反映錐體細胞的黃藍反映8.2 均勻顏色空間均勻顏色空間8.2.2 CIELAB均勻顏色空間 由由X、Y、Z變換為變換為*、a*、b*時包含時包含有立方根的函數(shù)變換，經(jīng)過這種非線形變換有立方根的函數(shù)變換，經(jīng)過這種非線形變換后，原來的馬蹄形光譜軌跡不復保持。轉(zhuǎn)換后，原來的馬蹄形光譜軌跡不復保持。轉(zhuǎn)換后的空間用笛卡兒直

6、角坐標體系來表示，形后的空間用笛卡兒直角坐標體系來表示，形成了對立色坐標表述的心理顏色空間，如圖成了對立色坐標表述的心理顏色空間，如圖所示。在這一坐標系統(tǒng)中，所示。在這一坐標系統(tǒng)中，+a 表示紅色，表示紅色，-a 表示綠色，表示綠色，+b 表示黃色，表示黃色，-b 表示藍色，顏表示藍色，顏色的明度由色的明度由L 的百分數(shù)來表示。的百分數(shù)來表示。 8.2 均勻顏色空間均勻顏色空間8.2.2 CIELAB均勻顏色空間紅綠黃藍黃綠橙紫藍綠黑白+a*-a*-b*+b*L*=10L*=0灰8.2 均勻顏色空間均勻顏色空間8.2.2 CIELAB均勻顏色空間優(yōu)點：優(yōu)點：當顏色的色差大于視覺的識別閾限（恰可

7、觀察）而又小于孟塞爾系統(tǒng)相鄰兩級的色差時，能較好地反映物體色的心理感受!8.2 均勻顏色空間均勻顏色空間8.2.2 CIELAB均勻顏色空間)a/b(tg180h)b()a(C16)Y/Y(116L*1*ab2/12*2*ab3/10*心理明度心理明度 心理彩度心理彩度 心理色相角心理色相角8.2 均勻顏色空間均勻顏色空間8.2.2 CIELAB均勻顏色空間 色差色差是指用數(shù)值的方法表示兩種顏色給人色是指用數(shù)值的方法表示兩種顏色給人色彩感覺上的差別。若兩個色樣樣品都按彩感覺上的差別。若兩個色樣樣品都按L*、a*、b* 標定顏色，則兩者之間的總色差標定顏色，則兩者之間的總色差E*ab以及各以及各

8、項單項色差可用下列公式計算：項單項色差可用下列公式計算：(2) 色差色差8.2 均勻顏色空間均勻顏色空間8.2.2 CIELAB均勻顏色空間明度差：明度差： 色度差：色度差：總色差：總色差：2*2*12*2*12*2*1*ab)bb()aa ()LL(E*2*1*2*1*2*1*bbbaaaLLL 8.2 均勻顏色空間均勻顏色空間8.2.2 CIELAB均勻顏色空間彩度差：彩度差：*2 ,ab*1 ,ab*abCCC色相角差：色相角差：*2 ,ab*1 ,ab*abhhh色相差：色相差：2*ab2*ab2*ab*ab)C()L()E(H8.2 均勻顏色空間均勻顏色空間8.2.2 CIELAB均

9、勻顏色空間計算舉例：計算舉例：在在2標準觀察者和標準觀察者和C光源的照明條件下，測得用光源的照明條件下，測得用黃色油墨印制的三個樣品的色度坐標為：黃色油墨印制的三個樣品的色度坐標為：No1： Y=71.79， x=0.4210， y=0.4788No2： Y=70.67， x=0.4321， y=0.4889No3： Y=67.95， x=0.4441， y=0.4947C光源：光源：Y0=100， x0=0.3101， y0=0.3162求兩個顏色之間的色差求兩個顏色之間的色差8.2 均勻顏色空間均勻顏色空間8.2.2 CIELAB均勻顏色空間首先求各樣品色的三刺激值首先求各樣品色的三刺激值

10、Yyyx1ZYYYyxX由此得到：由此得到：No1: Y1=71.79, X1=63.13, Z1=15.02No2: Y2=70.60, X2=62.46, Z2=11.43No3: Y3=67.95, X3=61.00, Z3=8.40 C光源：光源：Y0=100, X0=98.07, Z0=118.228.2 均勻顏色空間均勻顏色空間8.2.2 CIELAB均勻顏色空間把這些數(shù)值代入式把這些數(shù)值代入式3/103/10*3/103/10*03/10*)Z/Z()Y/Y(200b)Y/Y()X/X(500a01. 0Y/Y16)Y/Y(116L8.2 均勻顏色空間均勻顏色空間8.2.2 CI

11、ELAB均勻顏色空間求得：求得：58.78)22.118/02.15()100/79.71(200b36.16)100/79.71()07.98/13.63(500a95.8716)100/79.71(116L3/ 13/ 1*13/ 13/ 1*13/ 1*13 .86)22.118/43.11()100/60.70(200b02.15)100/60.70()07.98/46.62(500a29.8716)100/60.70(116L3/ 13/ 1*23/ 13/ 1*23/ 1*28.2 均勻顏色空間均勻顏色空間8.2.2 CIELAB均勻顏色空間99.92)22.118/40. 8 (

12、)100/95.67(20076.12)100/950.67()07.98/61(50098.8516)100/95.60(1163/ 13/ 1*33/ 13/ 1*33/ 1*3baL8.2 均勻顏色空間均勻顏色空間8.2.2 CIELAB均勻顏色空間假定以樣品色假定以樣品色No.1為標準，則可計算出它們的色差為標準，則可計算出它們的色差值為：值為： L* a* b* E*abNo.2-No.1 -0.6638 1.3287 7.6053 7.7490No.3-No.1 -1.9727 3.5920 14.3055 14.88098.2 均勻顏色空間均勻顏色空間8.2.2 CIELAB均勻

13、顏色空間(2) 色差單位的提出和意義色差單位的提出和意義 1939年，美國國家標準局采納了賈德等的建議而推行年，美國國家標準局采納了賈德等的建議而推行Y1/2、a、b色差計算公式，并按此公式計算顏色差別的大色差計算公式，并按此公式計算顏色差別的大小，以絕對值小，以絕對值1作為一個單位，稱為作為一個單位，稱為“NBS色差單位色差單位”。一。一個個NBS單位大約相當于視覺色差識別閾值的單位大約相當于視覺色差識別閾值的5倍。如果與孟倍。如果與孟塞爾系統(tǒng)中相鄰兩級的色差值比較，則塞爾系統(tǒng)中相鄰兩級的色差值比較，則1NBS單位約等于單位約等于0.1孟塞爾明度值，孟塞爾明度值，0.15孟塞爾彩度值，孟塞爾

14、彩度值，2.5 孟塞爾色相值（彩孟塞爾色相值（彩度為度為1）；孟塞爾系統(tǒng)相鄰兩個色彩的差別約為）；孟塞爾系統(tǒng)相鄰兩個色彩的差別約為10NBS單位。單位。NBS的色差單位與人的色彩感覺差別用下表來描述，說明的色差單位與人的色彩感覺差別用下表來描述，說明NBS單位在工業(yè)應用上是有價值的。單位在工業(yè)應用上是有價值的。8.2 均勻顏色空間均勻顏色空間8.2.2 CIELAB均勻顏色空間NBS單位與顏色差別感覺程度單位與顏色差別感覺程度 NBS單位色差值單位色差值感感 覺覺 色色 差差 程程 度度000.50（微小色差）感覺極微（微小色差）感覺極微（trave）0.51.51（小色差）感覺輕微（小色差）

15、感覺輕微（slight）1.53（較小色差）感覺明顯（較小色差）感覺明顯 （noticeable）36（較大色差）感覺很明顯（較大色差）感覺很明顯（appreciable）6以上以上（大色差）感覺強烈（大色差）感覺強烈（much）8.2 均勻顏色空間均勻顏色空間8.2.3 CIE1976L*u*v*表色系統(tǒng) CIE 1976 L*u*v* 均勻顏色空間實際均勻顏色空間實際上是由上是由CIE 1931和和CIE 1964均勻顏色空間均勻顏色空間發(fā)展而來的。主要是用數(shù)學方法對發(fā)展而來的。主要是用數(shù)學方法對Y值作非值作非線性轉(zhuǎn)換，使其與代表視覺等間距的孟塞爾線性轉(zhuǎn)換，使其與代表視覺等間距的孟塞爾系統(tǒng)

16、靠攏。系統(tǒng)靠攏。8.2 均勻顏色空間均勻顏色空間8.2.3 CIE1976L*u*v*表色系統(tǒng)（1） 1964 均勻顏色空間均勻顏色空間3y12x2y6v3y12x2x4u)vv(W13V)uu(W13U100Y117Y25W0*0*3/1*其中式中：式中： u、v顏色樣品的色度坐標；顏色樣品的色度坐標； u0、v0顏色樣品的色度坐標；顏色樣品的色度坐標；8.2 均勻顏色空間均勻顏色空間8.2.3 CIE1976L*u*v*表色系統(tǒng)2*2*12*2*12*2*1)()()(WWVVUUE（1） 1964 均勻顏色空間均勻顏色空間8.2 均勻顏色空間均勻顏色空間8.2.3 CIE1976L*u*

17、v*表色系統(tǒng)（2） CIELUV色空間色空間)(13)(1301.0/16)/(1160*0*03/10*vvLvuuLuYYYYL明度明度指數(shù)指數(shù)明度明度指數(shù)指數(shù)8.2 均勻顏色空間均勻顏色空間8.2.3 CIE1976L*u*v*表色系統(tǒng)（2） CIELUV色空間0000000000000000003159312295.13154312243159312295.1315431224ZYXYyxyvvZYXXyxxuuZYXyyxyvvZYXXyxxuu其中樣品樣品色度色度坐標坐標光源光源色度色度坐標坐標8.2 均勻顏色空間均勻顏色空間8.2.3 CIE1976L*u*v*表色系統(tǒng)8.2 均

18、勻顏色空間均勻顏色空間8.2.3 CIE1976L*u*v*表色系統(tǒng)2*2*12*2*12*2*1*ab)bb()aa()LL(E 明度差：明度差： 色度差：色度差：總色差：總色差：*2*1*2*1*2*1*vvvuuuLLL 8.2 均勻顏色空間均勻顏色空間8.2.3 CIE1976L*u*v*表色系統(tǒng)*2 ,ab*1 ,ab*abCCC *2 ,ab*1 ,ab*abhhh 彩度差：彩度差：色相角差：色相角差：色相差：色相差：2*ab2*ab2*ab*ab)C()L()E(H 8.2 均勻顏色空間均勻顏色空間8.2.3 CIE1976L*u*v*表色系統(tǒng)（3） CIE LAB 和和CIE

19、LUV的比較的比較v兩者都是在視覺上近似均勻的顏色空間兩者都是在視覺上近似均勻的顏色空間v兩者在的視覺上的均勻程度基本相同兩者在的視覺上的均勻程度基本相同莫萊用莫萊用555對顏色求各個顏色空間的色差值與目測結(jié)果的關(guān)系，對顏色求各個顏色空間的色差值與目測結(jié)果的關(guān)系， L*a*b*為為0.72， L*u*v*為為0.71；用孟塞爾卡中恒定色相軌跡和恒定彩度軌跡在用孟塞爾卡中恒定色相軌跡和恒定彩度軌跡在a*b*圖和圖和u*v*圖的改善程度也很接近，只是圖的改善程度也很接近，只是 a*b*圖略優(yōu)于圖略優(yōu)于u*v*圖。圖。v根據(jù)工業(yè)部門的習慣選擇應用的顏色空間根據(jù)工業(yè)部門的習慣選擇應用的顏色空間CIE

20、1976 L*a*b*多用于表面色工業(yè)，如多用于表面色工業(yè)，如印刷印刷、紡織等、紡織等CIE 1976 L*u*v*多用于光源色、彩色電視機等工業(yè)部門多用于光源色、彩色電視機等工業(yè)部門8.3 色差公式的發(fā)展色差公式的發(fā)展1976年以前年以前瑞利立方根瑞利立方根(Reilly Cube Root)色差公式色差公式FMC-I(Friele-MacAdam-Chickering-I)色差公式色差公式FMC-II色差公式色差公式ABLAB(Adams-Nickerson)色差公式色差公式Hunter色差公式色差公式1976年以后年以后8.3 色差公式的發(fā)展色差公式的發(fā)展1976年以前年以前1976年以

21、后年以后CIELAB色差公式色差公式CIELUV色差公式色差公式FCM(Fine-Color-Metric)色差公式色差公式JPC色差方程色差方程CMC(l:c)色差公式色差公式BFD(l:c)色差公式色差公式CIELAB色差公式的加權(quán)式色差公式的加權(quán)式CIE94色差公式色差公式Leed色差公式色差公式(LCD)CIEDE2000色差公式色差公式 8.3 色差公式的發(fā)展色差公式的發(fā)展 CIELAB的不足之處的不足之處L=90a=4b=1L=92a=6b=3L=27a=67b=-107L=29a=69b=-10946. 3*abE46. 3*abE8.3 色差公式的發(fā)展色差公式的發(fā)展-6 0-4

22、 0-2 002 04 06 08 01 0 01 2 0-6 0-4 0-2 002 04 06 08 01 0 01 2 0a *b*8.3 色差公式的發(fā)展色差公式的發(fā)展8.3.1 CMC(l:c)色差公式 1984年英國染色家協(xié)會（年英國染色家協(xié)會（SDC）的顏色測量委員會（）的顏色測量委員會（CMC ） 推薦使用；推薦使用； 1988年被采納為英國國家標準（年被采納為英國國家標準（BS6823）；）； 在在1989年被美國染色化學家協(xié)會年被美國染色化學家協(xié)會(AATCC)采用形成采用形成AATCC試試驗方法驗方法1731989年年,1992年又進行了修訂；年又進行了修訂； 1995年成

23、為國際標準年成為國際標準(ISO 105 J03 “Calculation of small color difference”)； GB/T 8424.3-2001, 紡織品色牢度試驗紡織品色牢度試驗 色差計算色差計算 GB/T 3810.16-1999, 陶瓷磚實驗方法陶瓷磚實驗方法 第十六部分：小色差第十六部分：小色差的測定的測定 8.3 色差公式的發(fā)展色差公式的發(fā)展8.3.1 CMC(l:c)色差公式2*2*2*):( HabCabLclCMCSHcSClSLE2*2*2*)()()(baLEab8.3 色差公式的發(fā)展色差公式的發(fā)展8.3.1 CMC(l:c)色差公式式中： SL=0.

24、040975L*/(1+0.01765L*) 當L*16時，SL =0.511L* SC =0.0638*/（1+0.0131L*）+0.6388.3 色差公式的發(fā)展色差公式的發(fā)展8.3.1 CMC(l:c)色差公式)1.(ffTSScH2/1441900*)(*)(CCf| )35cos(4 . 0|36. 0hT當 。345164 h| )168cos(2 . 0|56. 0hT8.3 色差公式的發(fā)展色差公式的發(fā)展8.3.1 CMC(l:c)色差公式 克服JPC79在深色及中性色范圍計算結(jié)果與目測結(jié)果偏差較大的現(xiàn)象。并進一步引入了調(diào)整參數(shù)l和c,以適應不同目的需求。 在紡織中，l通常設為2，就是CMC(2: