颜色定量描述体系及颜色定量描述常用颜色模型
2025-07-31
为了对颜色进行定量的描述,色度学规定了多个表色系统,如CIERGB表色系统、CIEXYZ表色系统等,但这些表色系统在对颜色进行定量描述时,与人眼之间的一致性较差,因此又规定了均匀颜色表色系统即均匀颜色空间。本文对颜色定量描述体系及颜色定量描述常用颜色模型做了介绍。

颜色定量描述体系:
要对颜色进行规范化描述和度量,就必须建立一个表示颜色的视觉三属性(即色调、饱和度、亮度)及色刺激各个量之间关系的色彩体系,即表色系统。表色系统构成各种颜色空间,即颜色模型。以心理学为基础、用标准颜色样品表示颜色分类和标定颜色的参考体系的代表是孟塞尔颜色系统和奥斯特瓦尔德颜色系统。基于加法混色原理的混色系统的代表是CIE(国际照明委员会)表色系统。在实际应用中,因为孟塞尔颜色系统和奧斯特瓦尔德颜色系统的模型没有具体的描述公式,其参量的获取不方便也不易于快速处理,所以目前使用较多的是CIE表色系统。
CIE表色系统的基础是R(红)、G(绿)、B(蓝)三原色,彩色由三原色按一定比率混合产生。原则上,各种色彩均可以由这三种原色按比率混合得到,但实际上在计算时,对有的颜色RGB中出现负值,使得计算不方便。因此为更好地解释颜色合成,CIE 又制定了改善的CIE-XYZ表色系统。XYZ是一种虚拟的基色坐标系,其值与RGB三刺激值可通过公式转换。表示色品(色调和饱和度)在直角坐标系中几何关系的图叫色品图。在CIE-RGB和CIE-XYZ颜色系统的色品图中两个色品点的欧氏距离并不反映人眼的色差感觉,因此它们都不是均匀颜色空间。为统一评价颜色差别的方法,通过对CIE-XYZ空间进行非线性变换,CIE推出两个均匀颜色空间CIEL*a*b*和CIEL*u*v*及有关的色差公式。均匀颜色空间更能反映人的视觉心理,其色差公式反映了人眼的色差感觉,但计算复杂。
颜色定量描述常用颜色模型CIEL*a*b*:
CIEL*a*b*颜色空间是CIE规定的均匀颜色空间,在该颜色空间中,颜色的明度感觉用坐标轴L*表示,黑位于最下端对应明度L*=0;白色最亮位于最上端,对应明度L*=100。a*轴与b*轴共同表示彩色的特性:a*轴正方向代表红色(偏品红)的变化,a*轴负方向代表绿色的变化;b*轴正方向代表黄色变化,b*轴负方向代表蓝色变化。a*与b*的值表示颜色感觉中的彩色成分,当a*与b*的值都为0时,颜色的饱和度为0,即非彩色,其坐标点落到坐标轴L*上。所以,所有的非彩色都位于坐标轴L*上,从下到上依次为黑、深灰、灰、浅灰和白。颜色的坐标点距坐标轴L*越远,则颜色就越鲜艳。根据这一性质可以用a*与b*的值进一步计算色调和饱和度,并使其与颜色的感觉更加接近。
CIEL*a*b*颜色空间直接基于CIEXYZ颜色空间建立,使用MacAdam椭圆描述颜色差异,并由此建立了线性化的人眼视觉对颜色的视觉感知空间,是一种比CIEXYZ颜色空间更线性、更直观的颜色空间,也就是说颜色空间上相同数量的变化会产生大约相同视觉重要性的变化。
颜色定量描述常用颜色模型CIEL*u*v*:
CIEL*u*v*颜色空间也是CIE规定的均匀颜色空间,CIEL*u*v*颜色空间的设计目标是使颜色空间中的欧几里得距离更接近人眼感知的颜色差异,即实现视觉上的均匀性。这使得在CIELuv颜色空间中计算得到的色差与人眼的实际感受更为相符,对于颜色的准确测量、比较和质量控制具有重要意义。
CIELuv颜色空间是由L(亮度)、u*(绿-红方向的色度坐标)、v*(蓝-黄方向的色度坐标)构成。L表示颜色的明亮程度,含义与CIELab和CIELCh中的L一致,反映了颜色的明暗程度,取值范围从0(绝对黑色)到100(绝对白色)。u表示绿-红方向的色度,是描述颜色在红绿蓝维度上位置的一个参数。u值的正负和大小反映了颜色在该维度上的偏向和程度。u为正值时,表示颜色在该维度上偏向红色或黄色方向的程度;u*为负值时,表示颜色偏向绿色或蓝色方向的程度。v*表示蓝-黄方向的色度,v值的变化反映了颜色在另一个维度上的偏向和程度,与u相互配合来完整地表达颜色的色度特性。v值为正时,颜色偏向黄色或蓝色方向;v*值为负时,颜色偏向红色或绿色方向。



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