L*a*b*值的起源

颜色匹配实验是基于光的三原色原理进行的,即一个色光都可以通过红、绿、蓝单色光不同的比例进行匹配。


颜色匹配实验与RGB系统标准观察者

颜色匹配实验是基于光的三原色原理进行的,即一个色光都可以通过红、绿、蓝单色光不同的比例进行匹配。

在这个实验中,选择了若干视觉正常的人,白屏上一半投射太阳光中的各个波段色光作为目标光,在另外一半用红、绿、蓝光来匹配(配制)目标光,记录红绿蓝光的强度比例。

颜色匹配实验 

通过这个方法对太阳可见光区域进行逐个波段匹配,从而获得可见光波段RGB的匹配函数曲线,即RGB系统标准观察者。

RGB系统标准观察者

在这个实验中所匹配的色块的大小不同,得到的匹配数值是不一样的。CIE分别在1931年和1964分别以2°和10°视角进行了匹配,所以产出出两个系统:2°标准观察者和10°标准观察者。

XYZ系统标准观察者

由于三原色的局限性,在RGB对500nm左右的太阳光进行匹配时出现困难,不得不通过在目标光上叠加红光来降低饱和度,从而此处附近出现负数,这对我们的理解和计算出现干扰。
因此CIE对RGB匹配函数曲线进行了换算,引入了理想的三原色X、Y、Z,建立了新的XYZ系统标准观察者,同理也包含2°视角系统和10°视角系统。

所以通过这个XYZ匹配函数曲线,可见光谱的一个波段都可以用XYZ进行表示。


三刺激值XYZ与CIEL*a*b*的计算

有了标准观察者,再配合标准光源和反射光谱,我们就可以通过积分方法计算整个可见光波段的综合X、Y和Z值。

即三刺激值:

反射光谱          D65照明体          标准观察者           三刺激值

这样一个颜色,只要获得其反射光谱曲线,即可依据此标准(公式)计算出其三刺激值XYZ。

由于XYZ是假设的理想颜色,这个空间的颜色是不均匀的,并且与颜色的三个属性没有直接的联系,很难在日常生产和生活中应用,于是CIE后来制定了L*a*b*均匀颜色空间系统,不仅空间中的颜色分布更加均匀,而且三维坐标与颜色的属性紧密相连,更加容易理解和传播。

L*a*b*值可以通过下面的公式由XYZ值进行计算。

小结

1. 基于光的三原色原理,通过颜色匹配实验,获得可见光RGB匹配函数曲线,完成了色光数据化的第一步。
2. XYZ标准色度观察者是基于RGB匹配函数的升级,它可以科学而完整地表达太阳光谱及各种颜色,是现代颜色科学的基石。

3. CIELAB颜色空间是基于颜色三个属性的颜色标准体系,通过XYZ计算而出,简单易懂,现在在各个行业中被广泛应用。


讲师介绍

张更建,爱色丽中国区高级应用技术经理。

毕业于上海出版印刷高等专科学校印刷设备管理专业,并获得上海交通大学工商管理学士学位,G7专家。

2001年加入爱色丽公司,在爱色丽工作的十多年中,专注于颜色科学知识和应用的探讨,主要为国内客户提供颜色评估、颜色测量、色彩管理、电脑配色等方面的应用支持服务,在塑料、涂料、汽车、家电、印刷等行业有丰富的颜色管理经验。

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