什么是Lab颜色空间？色差仪Lab颜色空间怎么理解？

为了更客观、准确地测量和评价颜色的差别，CIE规定了多种用于颜色描述的颜色空间，我们常见的就有CIEXYZ、CIELuv和CIELab等颜色空间，其中应用最为广泛的颜色空间是CIELab颜色空间，也是色差仪使用最为广泛的颜色空间之一。本文对Lab颜色空间的含义及色差仪Lab颜色空间的几何解释做了介绍，感兴趣的朋友可以了解一下！

色差仪Lab颜色空间介绍：

CIE推荐的X，Y，Z空间是不均匀的，在此空间中，两对等距的颜色点，并不一定给人以相同的颜色感觉。为了提高计算结果与视觉的相关性，CIE推出了几种均匀颜色空间（CIE1964W*U*V*、CIE1976L*u*v*、CIE1976L*a*b*等），其中应用最广泛的是CIE1976L*a*b*均匀颜色空间。当X，Y，Z和X0，Y0，Z0满足条件X/X0>0.008856，Y/Y0>008856，Z/Z0>0.008856时，其坐标参数为：

当X/X0，Y/Y0，Z/Z0三个值中任一个小于 0.008856 时，其坐标参数为：

式中的X0，Y0，Z0代表CIE标准照明体照射在完全漫反射体上，然后反射到人眼中的三刺激值，其值列于下表中。

L*为明度指数，表示黑-白轴，a*和b*为色度指数，分别表示红-绿轴和黄-蓝轴。L为10时，表示对光完全散射的漫射体；L为0时，表示对光完全吸收的黑体。a*值越大，样品的色调越红；b*值越大，色调就越黄。

色差仪Lab颜色空间的几何解释：

CIE1976L*a*b*均匀颜色空间表示颜色的方式，模拟了人眼对颜色的感觉。如上图所示，颜色的明度感觉用纵坐标L*轴表示，黑色位于最下端，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。这四个变化方向构成互补对抗颜色的模型。根据这个模型，可以得出如下结论：

（1）红原色与绿原色互补，黄原色与蓝原色亦互补。

（2）任何颜色都可以由这四个原色中的一个或两个按一定的明度值混合而成，原色的混合比例决定了混合色的色调。

（3）如果颜色感觉中含有红原色成分，就一定不会含有绿原色，因为这两个原色互补。同理，如果一个颜色感觉中包含蓝原色，也就不会再有黄色的感觉，这就是对抗色的原理。

在CIE1976L*a*b*均匀颜色空间中，a*与b*的值表示颜色感觉中的彩色成分。当a*和b*的值均为0时，颜色的饱和度为0，即非彩色，其坐标点落到纵坐标轴上。所以，所有的非彩色都位于纵坐标轴上，从下到上依次为黑、深灰、灰、浅灰和白。颜色的坐标点距纵坐标轴越远，则颜色就越鲜艳。根据这一性质，可以用a*和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。如上图所示。

任一个颜色在CIE1976L*a*b*均匀颜色空间的坐标位置为P，则其对应的明度值为纵坐标的高度，对应的a*与b*坐标值为该点在a*与b*坐标轴上的投影。根据图中的几何关系，该颜色的色调H*可以用该点在a*-b*平面的投影到纵坐标轴连线与a*坐标轴的转角表示；彩度（或饱和度）C*可以用该点到纵坐标轴的距离来表示。因此，可以得到色调角和彩度分别为：

根据a*和b*值的正负，可以判断色调角在0°～360°内的变化：如a*>0，b*≥0，则0°≤h*ab<90°；如a*≤0，b*>0，则90°≤h*ab<180°；如a*<0，b*≤0，则180°≤h*ab<270°；如a*≥0，b*<0，则270°≤h*ab<360°。

由上图可知，在a*-b*平面上，色调角在0°～90°范围内，a*与b*值都大于0，其间的颜色都由红和黄原色混合而成；色调角在90°～180°范围内，a*值小于0，b*值大于0，其间的颜色由黄和绿原色混合而成；色调角在180°～270°范围内，a*与b*值都小于0，其间的颜色由绿与蓝原色混合而成；色调角在270°～360°范围内，a*值大于0，b*值小于0，其间的颜色由蓝和红原色混合而成。

色差仪Lab颜色空间的色差公式：

色差包括明度差、彩度差和色相差三个方面。我们常说的色差是这三方面色差经一定公式计算后得出的总色差值，CIE1976L*a*b*色差公式是国际上公认的色差公式。在与颜色感觉一致的均匀颜色空间内，两个颜色样品之间的色差表示为其坐标点之间的距离，即：

式中，L1*，a1*，b1*和L2*，a2*，b2*分别是两个样品的坐标值。色差公式的几何意义，是在均匀颜色空间以标准色样的坐标点为中心的一个椭球，其在L*、a*、b*三个方向的半轴长分别为（L1*-L2*）、（a1*-a2*）和（b1*-b2*）。若规定椭球内的颜色满足色差容限的要求，则椭球外的颜色与标准色样的色差超出了色差容限范围，便不满足色差的要求。

一般来讲，两样品的色差与目视色差感觉的关系如下：

如果样品的色彩较饱和，两样品间如果有1.0的色差，一般人看不出它们的差别。