씨엘랍 컬러 스페이스

CIELAB 색상 공간(L*a*b*라고도 함)은 1976년 국제조명위원회(약칭 CIE)에서 정의한 색상 공간이다. (CIELAB를 별표가 없는 "랩"으로 지칭하는 것은 Hunter Lab과의 혼동을 방지하기 위해 피해야 한다.) 그것은 색상을 세 가지 값으로 표현한다: 지각적 빛에 대해서는 L*, 그리고 인간 시력의 네 가지 독특한 색에 대해서는 빨간색, 녹색, 파란색, 노란색이다. CIELAB는 지각적으로 균일한 공간으로, 주어진 수치 변화는 유사한 색상의 변화에 대응한다. LAB 공간은 실제로 지각적으로 균일하지는 않지만, 그럼에도 불구하고 색상의 작은 차이를 탐지하는 데 산업에서 유용하다.

CIEXYZ 공간과 마찬가지로, CIELAB 색상 공간은 장치 독립적인 "표준 관찰자" 모델이다. 정의한 색상은 컴퓨터 모니터나 프린터와 같은 특정 기기와 관련되지 않고 실험실 조건에서 색상 일치 실험 결과의 평균값인 CIE 표준 관찰자와 관련된다.

CIELAB 공간은 3차원 공간이며, 인간의 색 지각 범위, 즉 가무트의 전 범위를 포괄한다. 적색과 녹색이 상대 쌍을 이루고, 청색과 황색이 상대 쌍을 이루는 휴먼 비전의 상대 색 모델을 바탕으로 한다. "Lstar"라고도 불리는 경도 값 L*는 검은색은 0, 흰색은 100으로 정의된다. a* 축은 녹색 적색 상대 색상에 상대적이며 녹색에 대한 음의 값과 빨간색에 대한 양의 값이다. b* 축은 파란-노란색 상대를 나타내며, 파란색은 음수, 노란색은 양수다.

a*와 b* 축은 한이 없으며, 기준 흰색에 따라 쉽게 ±150을 넘어 인간 게이머트를 커버할 수 있다. 그럼에도 불구하고 소프트웨어 구현은 종종 실용적인 이유로 이러한 값을 제한한다. 예를 들어 정수 산술을 사용 중인 경우 -128~127 범위에서 a*와 b*를 클램프 하는 것이 일반적이다.

CIELAB는 참조 화이트에 대해 계산되며, CIE는 이를 위해 CIE 표준 광원 D65 사용을 권장한다.^[1] D65는 대다수의 산업과 응용 분야에서 사용되며, 눈에 띄는 예외는 D50을 사용하는 인쇄 산업이다. 국제색채컨소시엄은 주로 인쇄산업을 지원하며, v2 및 v4 ICC 프로파일에 대해 프로파일 연결 공간에서 CIEXYZ 또는 CIELAB와 함께 D50을 사용한다.^[2]

CIELAB의 이면의 의도는 단순한 공식만을 사용하여 CIEXYZ보다 지각적으로 균일한 공간을 만들려는 것이었지만,^[3] CIELAB는 특히 푸른 색조 영역에서 지각적 균일성이 결여되어 있는 것으로 알려져 있다.^[4]

CIELAB의 광도 값 L*은 상대 휘도의 큐브 루트를 사용하여 계산되며, 오프셋은 검은색에 가깝다. 이로 인해 약 0.43의 지수를 갖는 유효 전력 곡선이 나타나며, 이는 일광(사진) 조건에서 빛에 대한 인간의 눈의 반응을 나타낸다.

이점

RGB, CMYK 컬러 모델과 달리 CILAB는 인간의 시력에 근사하게 설계됐다. L* 성분은 헬름홀츠-코흘라우슈 효과를 고려하지 않지만 가벼움에 대한 인간의 인식과 밀접하게 일치한다. 씨엘랩은 색상 축이 균일하지는 않지만 색상 차이가 작을 것으로 예측하는 데 유용하다.

CIELAB 좌표 공간은 인간 광시(낮빛) 비전의 전체 게이머트를 나타내며, sRGB나 CMYK의 게이머트를 훨씬 능가한다. TIFF, ICC 또는 포토샵과 같은 정수 구현에서는 큰 좌표 공간은 사용되지 않은 코드 값으로 인해 상당한 데이터 비효율성을 초래한다. 사용 가능한 좌표 코드 값의 약 35%만이 정수 형식의 CILAB 게이머트 안에 있다.^[5]

CILAB를 채널당 8비트 정수 형식으로 사용하면 일반적으로 상당한 정량화 오류가 발생한다. 채널당 16비트라도 전체 게이머트가 경계 좌표 공간을 지나 확장되기 때문에 클리핑이 발생할 수 있다. 이상적으로는 명백한 정량화 오류를 최소화하기 위해 부동 소수점 데이터와 함께 CILAB를 사용해야 한다.

CIE 표준과 문서는 CIE의 저작권으로 반드시 구입해야 하지만 CIELAB의 공식은 CIE 웹사이트에서 확인할 수 있다.^[6]

CILAB 좌표

CILAB의 세 좌표는 색상의 가벼움(L* = 0 수율 검정, L* = 100은 확산 백색을 나타내며, 규격 백색은 더 높을 수 있음), 빨간색과 녹색 사이의 위치(A*, 음수 값은 녹색, 양수 값은 빨간색을 나타냄), 황색과 청색 사이의 위치(b*, 음수 값은 푸른색을 나타냄)를 나타낸다.e와 양의 값은 노란색을 나타낸다). L*, a*, b* 뒤의 별표(*)는 별을 발음하며, 아래에 설명된 헌터스랩과 L*a*b*를 구별하기 위한 전체 이름의 일부다.

L*a*b* 모델은 세 개의 좌표를 가지고 있기 때문에 완전히 표현되기 위해서는 3차원 공간이 필요하다.^[7] 2차원 색도도는 전체 게이머트의 복잡한 기하학을 정의하지 못한다. 또한 이 페이지의 전체 CIELAB 게이머트 플롯에 나타난 시각적 표현은 표현이며, 일반적인 모니터가 실제 전체 게이머트 색상을 표시하는 것은 불가능하다는 것을 이해하는 것이 중요하다.

적녹색과 황록색 상대 채널은 원뿔 반응의 경도 변환의 차이로 계산되기 때문에 CILAB는 색도 값 색상 공간이다.

관련 색상 공간인 CIE 1976 L*u*v* 색상 공간(예: CILUV)은 L*a*b*와 동일한 L*을 보존하지만 색도 구성요소의 표현은 다르다. CILAB와 CILUV도 원통형(각각 CILCh_ab^[8] 및 CILCh_uv)으로 표현할 수 있으며, 색도 성분은 색도와 색조의 상관관계로 대체된다.

CIELAB와 CILUV에 대한 연구 이후, CIE는 인간의 색 인지도를 더 잘 예측하기 위해 점점 더 많은 색 외관 현상들을 그들의 모델과 차이 방정식에 포함시키고 있다. 이 컬러 외관 모델들 중 CIELAB가 간단한 예로,^[9] CIECAM02로 정점을 찍었다.

지각차이

L*, a* 및 b*의 비선형 관계는 눈의 비선형 반응을 모방하기 위한 것이다. 또한 L*a*b* 색 공간의 균일한 변화는 인식된 색상의 균일한 변화에 대응하는 것을 목표로 하기 때문에, L*a*b*의 두 색상의 상대적 지각 차이는 각 색상을 3차원 공간(L*, a*, b*)의 한 점으로 취급하고 유클리드 디스턴스를 취함으로써 근사할 수 있다.그들 ^[10]사이에

RGB 및 CMYK 변환

RGB 또는 CMYK 값을 L*a*b*로 변환하거나 L*a*b*에서 변환하려면 RGB 또는 CMYK 데이터가 빛에 비례하여 선형화되어야 한다. RGB 또는 CMYK 데이터의 기준 광원과 함께 RGB 기본 좌표 또는 CLUT(색상 조회 테이블) 형식의 CMYK 프린터의 기준 데이터를 알아야 한다.

컬러 관리 시스템에서 ICC 프로필에는 이러한 필요한 데이터가 포함되어 있으며, 변환을 수행하는 데 사용된다.

좌표 범위

앞에서 언급한 바와 같이 L* 좌표의 범위는 명목상 0부터 100까지입니다. a*와 b* 좌표의 범위는 기술적으로 무한하지만, 일반적으로 정수 코드 값과 함께 사용하기 위해 -128 ~ 127의 범위로 클램핑되지만, 이는 소스 색상 공간의 크기에 따라 일부 색상을 자르는 결과를 초래할 수 있다. 가무트의 큰 크기와 좌표 공간의 비효율적인 활용은 세 좌표 모두에 부동 소수점 값을 사용하는 것이 최선의 실천요강이라는 것을 의미한다.

CIELAB와 CIEXYZ 좌표 간 변환

CIEXYZ에서 CIELAB까지

${\displaystyle {\reasoned}L^{\star }&=116\ f\!\left({\frac {Y}{Y_{\mathrm{n}}}}\오른쪽)-16\\a^{\star }&=500\left(f\!\left({\frac {X}{X_{\mathrm {n}}}}}\오른쪽)-f\!\left({\frac {Y}{Y_{\mathrm {n}}}\오른쪽)\\\b^{\b^{\star }&=200\left(f\!\left({\frac {Y}{Y_{\mathrm {n}}}}}\오른쪽)-f\!\left({\frac {Z}{Z_{\mathrm{n}}}}\오른쪽)\end{aigned}}}$

where, being t = X/X_n, Y/Y_nn 또는 Z:

${\displaystyle {\begin{aligned}f(t)&={\begin{cases}{\sqrt[{3}]{t}}&{\text{if }}t>\delta ^{3}\\{\dfrac {t}{3\delta ^{2}}}+{\frac {4}{29}}&{\text{otherwise}}\end{cases}}\\\delta &={\tfrac {6}{29}}\end{aligned}}}$

X, Y, Z는 고려된 색 자극에 대해 설명하고 X_n, Y_n, Z는_n 지정된 흰색 무채색 기준 광원을 설명한다. CIE 1931(2°) 표준 색도 측정 관찰자 및 기준 흰색 = Y = 100인 정규화를 가정하는 경우, 값은 다음과 같다.

표준 광원 D65의 경우:

${\displaystyle {\begin{aigned}X_{\mathrm {n}&=95.0489,\\Y_{\mathrm {n} }&=100,\Z_{\mathrm {n}&=108.8840\ended}}}$

인쇄 산업에서 사용되는 광원 D50의 경우:

${\displaystyle {\begin}X_{\mathrm {n}&=96.4212,\\\Y_{\mathrm {n} }&=100,\Z_{\mathrm {n}&=82.5188\end}정렬}}}$

t = 0에서 무한경사를 방지하기 위해 f함수의 도메인을 두 부분으로 나누었다. 함수 f는 일부 t = t₀ 이하에서 선형이라고 가정했으며, 값과₀ 기울기 모두에서 함수의 oft 부분과 일치하는 것으로 가정했다. 즉, 다음과 같다.

${\displaystyle {\required}{\sqrt[{3}]{t_{0}}&=mt_{0}+c&{\text{{값 일치)}}\\{\tfrac {1}{1}:{3}\좌측(t_{0}\우측)^{-{\frac {2}{3}}&=m&{\text{{(경사면 일치)}}}\end{정렬}}$

Y = 0: c = 16/116 = 4/29에 대해 L*가 0이 되도록 절편 f(0) = c를 선택했다. 위의 두 방정식은 m과 t에₀ 대해 해결할 수 있다.

${\displaystyle {\m856\ligned}m&={\tfrac {1}{1}{3}\ldots \}=7.787037\ldots \\\t_{0}=\ldots \ligned}{3}=0.008856\linedots \liged}}}}}}}}}}}}}}}}}}}?$

여기서 Δ = 6/29.^[11]

^[12]

CIELAB에서 CIEX까지YZ

역변형은 위의 함수 f의 역변형을 사용하여 가장 쉽게 표현된다.

${\displaystyle {\begin}X&=X_{\mathrm {n}{}f^{-1}\좌측({\frac {L^{\star }+16}{116}}}+{\frac {a^{}}}}{500}\우측)\\\\\Y&=Y_{\mathrm {n} }f^{-1}\왼쪽({\frac {L^{\star }+16}{116}}\오른쪽)\\Z&=Z_{\mathrm{n}{}f^{-1}\왼쪽({\frac {L^{\star }+16}{116}-{\frac {b^{}}}}{200}\wright}\end{liged}}}}}}}$

어디에

${\displaystyle f^{-1}(t)={\displaysty}{case}t^{3}&{\text{}}}}\i1}{2}\frac{4}}\right(t-{\tfrac{4}}}}\case{}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}종료장끝}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}$

여기서 Δ = 6/29.

원통형 모델

"CIELCh" 또는 "CIEHLC" 공간은 CIELAB를 기반으로 하는 색 공간으로서, 데카르트 좌표 a*와 b* 대신 극좌표 C*(크로마, 상대 포화)와 h°(CIELAB 색상 바퀴의 색조 각도)를 사용한다. CIELAB의 가벼움 L*은 변하지 않는다.

a*와 b*를 C*와 h°로 변환하는 작업은 다음과 같이 수행된다.

${\displaystyle C^{{b^{*}={\sqrt{a^{*}}+{b^{*}}}}}}\qquad h^{*}}}}\circule }}}\operatorname {atan2} \좌측({b^{*},{a^{*}\}\}\)}\오른쪽)}}$

반대로 극좌표를 지정하면 다음과 같이 데카르트 좌표로 변환된다.

${\displaystyle a^{\star }=C^{\circle }cos(h^{\circle }),\qquad b^{}{\star }=C^{}}\sin(h^{\circircle }}}})}}$

LCh 색상 공간은 HSV, HSL 또는 HSB 색상 모델과 동일하지 않지만, 그 값은 색상의 기본 색상, 포화도 및 가벼움으로도 해석될 수 있다. HSL 값은 기술적으로 정의된 RGB 큐브 색상 공간의 극좌표 변환이다. LCh는 여전히 지각적으로 균일하다.

또한 HSL 공간은 적색, 녹색, 청색(H = 0, 120, 240°)의 세 가지 첨가 원색을 원색으로 사용하기 때문에 H와 h는 동일하지 않다. 대신 LCh 시스템은 빨강, 노랑, 초록, 파랑 4가지 색상(h = 0, 90, 180, 270°)을 사용한다. 각도 h와 상관없이 C = 0은 무채색, 즉 회색 축을 의미한다.

단순화된 철자 LCh, LCH, HLC는 일반적이지만, 후자는 다른 순서를 나타낸다. 반면 HCL 색상 공간(Hue-Chroma-Luminance)은 L*C*h(uv) 색상 공간의 대체 명칭으로 원통형 표현 또는 극 CILUV라고도 한다. 이 이름은 다양한 포화도를 사용하는 데 내재된 편향 없이 데이터를 표시하고자 하는 정보 시각화 실무자들에 의해 일반적으로 사용된다.^[13][14] Lch(ab)라는 이름은 L*C*h(uv)와 구별하기 위해 가끔 사용된다.

CIELAB가 사용되는 위치

CILAB를 지원하는 일부 시스템 및 소프트웨어 애플리케이션에는 다음이 포함된다.

• CILAB는 관련 색차 계산을 포함하여 데이터콜러 분광도계에 의해 사용된다.
• 씨엘랍은 팬톤라이브 도서관에서 사용한다.
• CIELAB는 XRite가 하드웨어 및 소프트웨어 색상 측정 시스템을 갖춘 색상 공간으로 광범위하게 사용한다.
• CIELAB D50은 어도비 포토샵에서 사용할 수 있으며, 여기서 "랩 모드"^[15][16]라고 불린다.
• CILAB는 문서의 색상 형식을 "Lab(16비트)"로 변경하여 선호도 사진에서 사용할 수 있다. D50으로 기본 설정되는 흰색 점은 ICC 프로필로 변경할 수 있다.
• CILAB D50은 ICC 프로필에서 "Lab color space"^[2]라는 프로필 연결 공간으로 이용할 수 있다.
• CILAB(모든 화이트 포인트)는 TIFF 이미지 파일에서 지원되는 색상 공간이다.^[17]
• 씨엘랩(White Point)은 PDF 문서로 이용할 수 있으며, 이를 "랩 컬러 스페이스"라고 한다.^[18][19]
• CILAB는 "L*a*b*"로 설명된 MacOS의 Digital Color Meter의 옵션이다.
• CILAB는 RawTherape 사진 편집기에서 사용할 수 있으며, 여기서 "Lab color space"^[20]라고 불린다.
• CILAB는 색조-크롬 조정 필터, 퍼지-선택 필터, 페인트-버킷에 KIMP에 의해 사용된다. LCh(ab) 색상 선택기도 있다.^[21]

헌터 랩

1948년에^[22][23] Richard S에 의해 정의된 Hunter Lab 색상 공간. 헌터는 "랩"이라고 불리는 또 다른 색 공간이다. CIELAB와 마찬가지로 CIEXYZ 공간의 간단한 공식을 통해 계산되도록 설계되었지만, CIEXYZ보다 지각적으로 균일하게 설계되었다. 헌터는 그의 좌표에 L, a, b라는 이름을 붙였다. CIE는 CIELAB의 좌표를 헌터의 좌표와 구별하기 위해 L*, a*, b*로 명명했다.

헌터 랩 수학

L은 가벼움의 상관관계로, 프리스트의 문셀 값에 대한 근사치를 사용하여 Y tristimulus 값으로 계산한다.

${\displaystyle L=100{\sqrt {\frac {Y}{Y_{\mathrm{n}}}}}}$

여기서 Y는_n 지정된 흰색 물체의 Y tristimulus 값이다. 표면 색상 적용의 경우, 지정된 흰색 물체는 대개 램버트의 법칙을 따르는 단위 반사율을 가진 가상의 물질이다(항상 그렇지는 않지만). 결과 L은 0(검은색)에서 100(흰색) 사이로 조정되며, 문셀 값의 약 10배이다. 중간 광도 50은 제곱근 비율 때문에 25의 휘도에 의해 생성된다는 점에 유의하십시오.

a와 b는 상대 색도끼라고 불린다. a는 대략 적색(양) 대 녹색(음)을 나타낸다. 이 값은 다음과 같이 계산된다.

${\displaystyle a=K_{\mathrm {a} }\left({\frac {{\frac {X}{X_{\mathrm {n} }}}-{\frac {Y}{Y_{\mathrm {n} }}}}{\sqrt {\frac {Y}{Y_{\mathrm {n} }}}}}\right)}$

여기서 K는_a 조명에 따라 달라지는 계수(D65의 경우_a K는 172.30, 아래의 대략적인 공식 참조)이며 X는_n 지정된 흰색 물체의 X 삼분해 값이다.

다른 상대 색 축인 b는 노란색에 긍정적이고 파란색에 대해서는 부정적이다. 이 값은 다음과 같이 계산된다.

${\displaystyle b=K_{\mathrm {b} }\left({\frac {{\frac {Y}{Y_{\mathrm {n} }}}-{\frac {Z}{Z_{\mathrm {n} }}}}{\sqrt {\frac {Y}{Y_{\mathrm {n} }}}}}\right)}$

여기서 K는_b 조명에 의존하는 계수(D65의 경우 K는_b 67.20, 아래의 근사 공식을 참조)이며 Z는_n 지정된 백색 물체의 Z triistimulus 값이다.^[24]

지정된 흰색 물체(예: 무채색, 회색, 물체)와 색도 좌표가 동일한 물체의 경우 a와 b 모두 0이 된다.

K_a 및 K에_b 대한 근사 공식

헌터랩 컬러 공간의 이전 버전에서는 K가_a 175, K가 70이었다_b. Hunter Associates Lab은 이러한 계수가 광원에 의존할 수 있도록 허용함으로써 CILAB(위 참조)와 같은 다른 색 차이 지표와 더 나은 합의를 얻을 수 있다는 것을 발견했다^{[citation needed]}. 대략적인 공식은 다음과 같다.

${\displaystyle K_{\mathrm {a}}\precan {175}{198.04}(X_{\mathrm {n}+Y_{\mathrm {n}}})}}$

${\displaystyle K_{\mathrm {b}}\precan {70}{218.11}(Y_{\mathrm {n}+Z_{\mathrm {n})}$

Lab 색상 공간을 사용한 원래 조명인 Illumant C에 대한 원래 값을 산출한다.

애덤스 색채 발랑스 공간으로서

아담스 색채 발랑스 색 공간은 (상대적으로) 균일한 밝기 척도와 (상대적으로) 균일한 색도 척도의 두 요소에 기초한다.^[25] 만약 우리가 균일한 가벼움 척도로 프리스트의 문셀 값 척도에 대한 근사치를 본다면, 그것은 현대식 표기법으로 다음과 같이 쓰여질 것이다.

${\displaystyle L=100{\sqrt {\frac {Y}{Y_{\mathrm{n}}}}}}$

균일한 색도 좌표로서,

${\displaystyle c_{\mathrm {a} }={\frac {\frac {X}{X_{\mathrm {n} }}}{\frac {Y}{Y_{\mathrm {n} }}}}-1={\frac {{\frac {X}{X_{\mathrm {n} }}}-{\frac {Y}{Y_{\mathrm {n} }}}}{\frac {Y}{Y_{\mathrm {n} }}}}}$

${\displaystyle c_{\mathrm {b} }=k_{\mathrm {e} }\left(1-{\frac {\frac {Z}{Z_{\mathrm {n} }}}{\frac {Y}{Y_{\mathrm {n} }}}}\right)=k_{\mathrm {e} }{\frac {{\frac {Y}{Y_{\mathrm {n} }}}-{\frac {Z}{Z_{\mathrm {n} }}}}{\frac {Y}{Y_{\mathrm {n} }}}}}$

여기서 k는_e 튜닝 계수로서 다음과 같은 두 가지 색도 축을 구한다.

${\displaystyle a=K\cdot L\cdot c_{\mathrm {a} }=K\cdot 100{\frac {{\frac {X}{X_{\mathrm {n} }}}-{\frac {Y}{Y_{\mathrm {n} }}}}{\sqrt {\frac {Y}{Y_{\mathrm {n} }}}}}}$

그리고

${\displaystyle b=K\cdot L\cdot c_{\mathrm {b} }=K\cdot 100k_{\mathrm {e} }{\frac {{\frac {Y}{Y_{\mathrm {n} }}}-{\frac {Z}{Z_{\mathrm {n} }}}}{\sqrt {\frac {Y}{Y_{\mathrm {n} }}}}}}$

K = K_a/100 및 k_e = K_b/K를_a 선택하면 위에 제공된 Hunter Lab 공식과 동일하다. 따라서 헌터랩 컬러 공간은 애덤스 색채 발랑스 컬러 공간이다.

참고 항목

• 색 이론
• 상대색 이론
• HSL 및 HSV
• RGB 컬러 모델
• CMYK 컬러 모델
• 씨캠02
• HCL 색상 공간

참조

외부 링크

• 시연 색상 변환 애플릿
• CIE Colorimetry 15-3 CIE Technical Report Colorimetry 15 제3판(2004). 권위 있는 언급.
• X-Rite별 색상 이해 백서