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亞當(dāng)斯考慮到反射率不形成均勻的視覺(jué)標(biāo)度
一、從三刺激值向勻色系統(tǒng)轉(zhuǎn)換
彩色視覺(jué)三色理論為色彩的每個(gè)知覺(jué)假定了一個(gè)坐標(biāo),分別給出了色彩的紅、綠、藍(lán)量,因?yàn)檫_(dá)到視網(wǎng)膜的光量取決于有效光量,這三個(gè)坐標(biāo)值[三刺激值x(λ)、y(λ)、z(λ)就是用照明的三刺激值加權(quán)的反射率值,計(jì)算時(shí)通常把照明的y(λ)刺激值整規(guī)化為100。
三刺激值中的y(λ)值是視覺(jué)亮度響應(yīng)的度量(根據(jù)大約200個(gè)觀察者得到的平均值),三刺激值中的x(λ)值和z(λ)值分別表達(dá)紅量和藍(lán)量。
因?yàn)殡娨暭夹g(shù)主要跟光的加色混合有關(guān),所以電視工程師會(huì)解釋道:三刺激值是用熒光屏上的紅、綠、藍(lán)熒光粉模擬的。就像任何一個(gè)色彩(熒光屏的色域內(nèi))可以通過(guò)正確選擇紅、綠、藍(lán)熒光粉的組合強(qiáng)度產(chǎn)生一樣,任何一個(gè)色彩可以用三個(gè)刺激值的適量組合產(chǎn)生。但可惜的是,三刺激值是想象的,因?yàn)槿碳ぶ当仨毐裙庾V色彩更飽和。
三刺激值x(λ)、y(λ)和z(λ)的視覺(jué)感受沒(méi)有均勻的距離,在亮區(qū)產(chǎn)生的5個(gè)單位色差比暗區(qū)產(chǎn)生5個(gè)單位色差要小得多。我們可以回憶一下過(guò)去學(xué)過(guò)的知識(shí),三刺激值是與反射率值成正比的,所以反射率值給視覺(jué)的感受也不是均勻分布的,即使對(duì)于中性色也是這樣。正因?yàn)槿绱耍瑢?duì)三刺激值的轉(zhuǎn)換方法作了許多的研究。
因?yàn)榉瓷渎手迪鄬?duì)于眼睛不是等距分布的,為了得到一個(gè)相對(duì)均勻的亮度標(biāo)度,可以將y(λ)刺激值加以變換。第一個(gè)均勻亮度標(biāo)度是孟塞爾值標(biāo)度,它把三刺激值y(λ)的平方根作為亮度,1943年它又被重新定義,亮度不再作為Y的函數(shù)對(duì)待。
立方根亮度標(biāo)度是由拉德和皮尼提出,后又經(jīng)哥拉塞等人重新定義,其表達(dá)式為:
L*=116/y(λ)/y(λ)0-16
式中:L*——亮度;
y(λ)0——照明的三刺激值(通常為100)。
通過(guò)上式可以使亮度變成一個(gè)視覺(jué)均勻的彩色空間坐標(biāo),另外兩個(gè)刺激值x(λ)、z(λ)也必須變成視覺(jué)均勻的坐標(biāo)。
亞當(dāng)斯考慮到反射率不形成均勻的視覺(jué)標(biāo)度,他建議對(duì)x(λ)、z(λ)刺激值也像y(λ)值那樣進(jìn)行變換以便得到孟塞爾值,把轉(zhuǎn)換后的值記為Vx、Vy和Vz。為了用赫林的對(duì)立色模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換,亞當(dāng)斯建議從Vx中減去Vy以得到紅-綠坐標(biāo),從Vz中減去Vy以得到黃-藍(lán)坐標(biāo),黑-白坐標(biāo)用Vy定義,就是亮度,這就是亞當(dāng)斯彩色空間。在經(jīng)歷了一系列的修正之后(主要是用坐標(biāo)軸的相對(duì)標(biāo)度和立方根修正向孟塞爾值近似),CIE采用了1976(L*a*b*)色彩空間,簡(jiǎn)記為CIELAB,第一個(gè)坐標(biāo)L*大約是孟塞爾值的10倍,這樣L*=0時(shí)是理想的黑色,L*=100時(shí)是絕對(duì)白色,a*坐標(biāo)是紅-綠坐標(biāo),b*是黃-藍(lán)坐標(biāo)。
亞當(dāng)斯建議通過(guò)數(shù)值變換修正色度留,以使色度(從一個(gè)物體的色彩中減去亮度成分)更均勻的排列。然后用亮度去乘均勻色度,以便從色度空間除去亮度坐標(biāo)和標(biāo)度色度,亞當(dāng)斯稱其為彩色化合價(jià)空間(Color Valence Space)。后來(lái)亞當(dāng)斯色彩空間又被亨特和威斯辛基重新定義。亨特的色彩空間是以亞當(dāng)斯的均勻色度空間為基礎(chǔ),亮度采用平方根公式;而威斯辛基的色彩空間是基于均勻色度標(biāo)度和采用立方根亮度公式。后者又經(jīng)改進(jìn)后,于1976年被CIE采用,并稱為CIE1976(L*,u*,v*),簡(jiǎn)記為CIELUV,這里L(fēng)*參數(shù)跟CIELAB色彩空間一樣是視覺(jué)亮度,坐標(biāo)u*表示紅度(與綠度比較),坐標(biāo)v*表示黃度(與藍(lán)度比較),這些坐標(biāo)相對(duì)比較均勻。
CIELAB和CIELUV坐標(biāo)還可以被轉(zhuǎn)換成直觀的坐標(biāo),因?yàn)樽鴺?biāo)L*已經(jīng)具有直觀的意義,不再需要轉(zhuǎn)換,而a*、b*或u*、v*可以被轉(zhuǎn)換成極坐標(biāo)形式。
根據(jù)CIELUV坐標(biāo)可以計(jì)算飽和度值,用色品除以亮度即得飽和度,但不能由,CIELAB坐標(biāo)計(jì)算飽和度。
在均勻色彩空間內(nèi)不僅可以比較絕對(duì)色彩,而且可以比較色差。因此,不僅可以用色度測(cè)量技術(shù)測(cè)量油墨的色彩,而且還可以評(píng)價(jià)印刷色彩的色差。在CIELAB和產(chǎn)ELUV色空間中的任一方向上,一個(gè)單位的色差近似等于標(biāo)準(zhǔn)觀察者所能感覺(jué)的最小差,兩個(gè)物體間的色差是其坐標(biāo)的歐氏距離,并用符號(hào)ΔE*表示。
斯當(dāng)研究了色彩公差范圍,他發(fā)現(xiàn)6個(gè)色差單位是可接受的。因?yàn)?Delta;E*值來(lái)自于一個(gè)距離標(biāo)度,所以它們的大小是可以比較的。例如有一個(gè)印刷樣張跟打樣樣張比較時(shí)色差為4,另一印刷樣張其色差為2,則可以認(rèn)為后者離完全匹配比前者近1倍。用這種方法可以評(píng)價(jià)匹配的接近度。
色度檢測(cè)法可以用視覺(jué)上均勻的和精確的標(biāo)度評(píng)價(jià)物體的色彩,所以在印刷工業(yè)中有廣泛的用途。用色度檢測(cè)方法可以確定一個(gè)印刷面的絕對(duì)色彩或以一定的公差提供一個(gè)樣本,還可以通過(guò)色差比較對(duì)不同的工藝過(guò)程進(jìn)行評(píng)價(jià)。
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