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您能否在不同的色彩空间中获得一致的结果？

色彩科学

迈克尔·布里尔

最简洁的答案是不”。但这并不是那么简单。

颜色管理行业使用许多不同的系统来数学描述颜色，但没有一个公认的标准。也没有办法将一种颜色系统转换为另一种颜色系统。这意味着用一个系统测量的颜色变化程度无法准确地与另一个系统的测量值进行比较。

多年来已经定义了特定系统以满足特定目的。制造商通常专注于一种类型的系统，具体取决于其仪器的主要用途和使用它们的行业的需求。在商业生产中，只有使用相同色彩空间的测量才能产生一致的结果。

在本文中，我们将提供颜色系统的高级概述，以帮助您了解它们之间的差异。

（编者注：如果您正在寻找更深入的色彩基础解释，我们建议您下载我们的电子书系列，色彩管理原理。您将在第四本书中找到有关色彩空间、系统和公式的详细信息。）

什么是色彩空间（以及简史）？

颜色空间是一种三维模型，它以数学方式描述一组颜色之间的关系。颜色沿表示颜色不同方面（例如色相或饱和度）的轴映射。映射的方面取决于色彩空间的类型。

CIE RGB、XYZ

颜色管理软件通常使用由国际照明委员会 (CIE) 在 1931 年定义的颜色空间 XYZ 的变体。 XYZ 空间基于颜色匹配实验，人类观察者由此发现，对于任何光谱，三种选定原色光的匹配混合物，这些原色光通常在标记为红色 (R)、绿色 (G) 和蓝色的波长处是单色的（乙）。 R、G 和 B 就像一个调色板，混合的配方具有称为三刺激值的坐标。对于任何 RGB 调色板，一些灯光在其三刺激配方中具有负量。

因此，CIE 导出了一个空间 XYZ，其原色不是真实灯光的表示，但允许真实灯光匹配的任何配方包含非负三色值（称为 X、Y、Z）。

什么是 CIELAB 空间？

CIELAB空间（坐标 L*,a*,b*）是匹配空间 XYZ 的坐标重映射。 CIELAB 于 1976 年定义，旨在在感知上保持一致，这意味着映射颜色之间的距离对应于它们的视觉差异。

在直角坐标系中，CIELAB 根据三个值表示颜色：

L*：亮度，从黑色 (0) 到白色 (100)
a*：绿色 (-) 到红色 (+) 的量
b*：蓝色 (-) 到黄色 (+) 的量

这些坐标中两种颜色之间的 CIELAB 差异，称为 CIELAB DE，只是坐标差异的欧几里得平方和平方根。

当用亮度 (L*)、色相 (h*) 和色度 (C*) 的柱坐标表示时，色度关系相对容易看出，因此人们通常更喜欢这些坐标而不是矩形坐标——即使色差方程看起来有点复杂。

什么是 CIEDE2000？

CIEDE2000 是一个色差方程，而不是一个色彩空间。这是一种使用 CIELAB 坐标的计算，但使颜色差异更接近人眼的实际感知。

一个有用的类比：假设您需要开车去商店。 CIELAB DE 可能会显示商店在三英里之外。但你真正感兴趣的是旅行时间，而不是距离。在这种情况下，CIEDE2000 类似于评估旅行时间，不仅知道商店在哪里，而且知道现在是高峰时间，可能需要比预期更长的时间。

为什么 CIELAB DE 和 CIE2000 DE 图不兼容

在生产工作中被认为可接受的颜色变化量取决于业务因素。为了量化这种变化，必须测量样品并分配数值。使用 CIELAB 时颜色之间的差异/距离度量是 ΔE (Delta E)。尽管 CIEDE2000 使用 CIELAB 坐标，但它使用与 CIELAB 使用的简单平方和欧几里得公式不同的数学公式来表示两种颜色之间的距离。因此，CIELAB DE 和 CIE2000 DE 数据没有可比性。一般来说，CIE2000 DE 数字小于 CIELAB 数字。

购买分光光度计时要注意什么

由于 CIELAB DE 和 CIEDE2000 的色差编号不兼容，因此不应直接比较使用这两种不同系统的仪器的产品规格。区分可能很棘手，因为两者都可以称为 DE。大多数仪器规格使用 CIELAB，以便客户轻松比较不同的产品。然而，一些公司使用 CIE2000 DE 数据。如果在比较图表中一起列出，使用 CIE2000 DE 的仪器将不准确地受到青睐或出现错误的等效。

顺便说一句，除了依赖于色差模型的数学，DE 还依赖于标准观察者的选择（影响 XYZ 函数）和光源的选择（使用标准光谱对仪器测量进行加权） . 如果比较 DE 值，应确保两个 DE 值的光源（通常为 D65）和观察者（通常为 1964）相同。此声明适用于 CIELAB DE 和 CIE 2000 DE。

以下是 Datacolor 仪器的规格，包括可重复性和仪器间一致性的数据 – 均使用 CIELAB DE 与 Illuminant D65 和 1964 标准观察器：