色差仪常用颜色空间你都了解吗？怎么选颜色空间？

色差仪在测量颜色时，是以特定的颜色空间为依托，将颜色信息进行量化，以数字的形式表示出来。由于不同的颜色空间，所表示的颜色信息是不同的，对其进行了解有助于更加准确的进行色彩管理。本文对色差仪常用颜色空间类型及转换式做了介绍。

什么是颜色空间？

颜色空间，也叫色彩模型，是指用三维坐标系来描述不同的颜色，在颜色空间中，一个坐标代表一个颜色。表示颜色的方法有两种，一是利用颜色的显色系统表示颜色，颜色的显色系统是基于彩色样本集合的颜色外观系统，根据颜色的感知属性进行排列和标记，这些系统通常使用视觉比较来描述物体的颜色，而不使用仪器。典型的显色系统有美国的Munsell颜色系统、瑞典的NCS颜色系统、Oswald颜色系统、COLORO颜色系统等。颜色显示系统的色域受到颜料和制造工艺的限制，因此，并非所有的颜色都在这些颜色系统中。二是利用CIE色度系统来表示颜色，与Munsell颜色系统、瑞典的NCS颜色系统表示颜色的方法不一样，CIE色度系统是用混色系统表示颜色，即三原色红、绿、蓝混合可以匹配出各种颜色，这就使得颜色得以计算，颜色的测量和色差的计算成为可能。

混色系统表色法是根据色度学理论与色光加色法、色料减色法理论而建立的，它是一种客观物理量，可用于对颜色的标定和测量。只要确定了样品的三刺激值XYZ，那么就可以对样品的颜色进行定性和定量的研究，从而保证颜色复制的规范化，有利于进行色彩管理。其中，混色系统包括CIERGB颜色空间、CIEXYZ颜色空间、CIEL*a*b*匀色空间等。下文将对此一一介绍。

色差仪CIERGB颜色空间：

RGB颜色空间以红（R）、绿（G）和蓝（B）三种基本颜色为基础，三种颜色进行不同程度的叠加，能够产生丰富的颜色，因此 RGB颜色空间又被称为三基色模型。在该模型中，R、G、B分别位于3个角上，黑色位于原点处，白色位于离远点最远的对角点处，灰度级沿着这两点的连线分布。在该模型中，不同的颜色处在立方体上或者在其内部，并且可以用从原点分布的向量来定义。即每一种颜色可以用红、绿、蓝三个颜色分量的坐标来表示，如（0，0，0）表示黑色，（160，32，24）表示紫色，（0，255，0）表示绿色，（255，255，255）表示白色等。若将颜色值进行归一化，原立方体就变成一个单位立方体，所有的R、G、B值都取值范围在[0，1]内。

RGB颜色空间采用物理三原色对颜色进行表示，这种方式比较简单，但给定任意一个R、G、B值，无法准确知道所表述的颜色，并不符合人的视觉特点。而且RGB颜色空间不是一个均匀的颜色空间，即空间坐标上等距离的两点并不能表示出颜色的差异性，因此，RGB颜色空间并不适合用作色差检测。

色差仪CIEXYZ颜色空间：

CIEXYZ颜色空间，也称CIE1931颜色空间。CIE希望通过该颜色空间下的三个分量（X，Y，Z）能够描述人颜色视觉系统所能察觉的任意一种颜色，其中X和Z定义为颜色的色度，Y为颜色的亮度。

CIEXYZ颜色空间主要应用于分光光度计和数字颜色分析器等分析仪器，它为这一类仪器提供了待分析样本所需的透射或折射的三色光信号。虽然 CIEXYZ颜色空间在分析化学中的相关应用也颇为广泛，但是它所表示的颜色与人眼感知不太一致，导致在不同颜色对比中存在一定缺陷。因此，该颜色模型往往只是用于线性转换到其他颜色空间的过渡颜色空间。

色差仪CIELab颜色空间：

CIELab颜色空间是色差仪最常用的一种颜色空间，是基于生理特征的均匀颜色空间，是由明度（L）和两个色度分量a、b共三个分量构成，L表示颜色的明度，也常被称作亮度，取值范围在[0，100]，表示从纯黑到纯白。a表示从绿色到红色，-a最小表示绿色，+a最大表示红色，取值范围在[-128，127]，-a到+a是绿色到红色颜色渐变的过程。b表示从蓝色到黄色的范围，同样原理，-b到+b是由蓝色逐渐过渡到黄色的过程，取值范围在[-128，127]。CIELab颜色空间是颜色量化最均匀的颜色分布，在样品色差评比系统中，很多公式都是依赖该颜色空间的，它是颜色差异的规范化空间，能够解决颜色量化的等距度量，其均匀性较好。该颜色空间两点之间的几何距离，与人眼观察物体的色差大小相同。

色差仪CIERGB、CIEXYZ、CIELAB之间的转换式：

1.CIERGB与CIEXYZ之间的转换式

CIEXYZ颜色空间，是在RGB系统的基础上，用数学方法，选用三个理想的原色来代替实际的三原色，从而将RGB中的色度坐标r，g，b变换为正值。X、Y、Z和RGB系数之间的关系为：

从RGB转换为XYZ颜色空间的转换公式如下所示：

2.CIEXYZ与CIELAB之间的转换式

CIELAB颜色空间是经CIEXYZ颜色空间非线性变换而得到的，这一均匀色彩空间的优点是当颜色的色差大于视觉的识别阈值（恰可察觉）而又小于孟塞尔系统中相临两极色差时，可以较好地放映物体色的心理感受效果。它与CIEXYZ颜色空间的转换关系式如下：

式中：X，Y，Z为颜色样品的三刺激值；X0，Y0，Z0为CIE标准照明体的三刺激值。

3.CIERGB与CIELAB之间的转换式

CIERGB色彩空间的颜色不能直接转换到CIELAB色彩空间，需要借助XYZ色彩空间进行非线性操作，先把RGB色彩空间转换到XYZ色彩空间，然后通过XYZ色彩空间和CIELAB色彩空间之间的联系进行转换。其转换方法上面已经介绍，在此不做介绍。