مساحة ألوان CIELAB



فضاء ألوان CIELAB ، المعروف أيضًا باسم L*a*b* ، هو فضاء ألوان حددته اللجنة الدولية للإضاءة (CIE) عام 1976. [ أ ] يعبّر هذا الفضاء عن اللون بثلاث قيم: L* للسطوع الإدراكي، و a* و b* للألوان الأربعة المميزة للرؤية البشرية: الأحمر والأخضر والأزرق والأصفر. صُمم CIELAB ليكون فضاءً متجانسًا إدراكيًا ، حيث يتوافق أي تغيير عددي مع تغيير مماثل في اللون. على الرغم من أن فضاء LAB ليس متجانسًا إدراكيًا تمامًا، إلا أنه مفيد في الصناعة لاكتشاف الفروق الدقيقة في اللون.
على غرار فضاء الألوان CIEXYZ الذي يُشتق منه، يُعد فضاء ألوان CIELAB نموذجًا "معياريًا" مستقلًا عن الجهاز. فالألوان التي يُحددها لا ترتبط بأي جهاز معين كشاشة الحاسوب أو الطابعة، بل ترتبط بمعيار CIE المعياري، وهو عبارة عن متوسط نتائج تجارب مطابقة الألوان في ظروف المختبر.
الإحداثيات
فضاء CIELAB ثلاثي الأبعاد ويغطي كامل نطاق إدراك الإنسان للألوان. وهو مبني على نموذج التضاد في الرؤية البشرية، حيث يشكل الأحمر والأخضر زوجًا متضادًا، وكذلك الأزرق والأصفر. وهذا ما يجعل CIELAB فضاءً لونيًا متضادًا من نوع هيرينغ . كما أن طبيعة التحويلات فيه تميزه كفضاء لوني ذي قيمة لونية . قيمة الإضاءة، L* (تُنطق "إل ستار")، تُحدد اللون الأسود عند 0 والأبيض عند 100. المحور a* نسبي للألوان المتضادة بين الأخضر والأحمر، بقيم سالبة باتجاه الأخضر وقيم موجبة باتجاه الأحمر. أما المحور b* فيمثل الألوان المتضادة بين الأزرق والأصفر، بقيم سالبة باتجاه الأزرق وقيم موجبة باتجاه الأصفر.
تُحسب قيمة السطوع L* في نظام CIELAB باستخدام الجذر التكعيبي للسطوع النسبي مع إزاحة قريبة من اللون الأسود. ينتج عن ذلك منحنى قدرة فعال ذو أسٍّ يبلغ حوالي 0.43، وهو ما يمثل استجابة العين البشرية للضوء في ظروف ضوء النهار ( الرؤية النهارية ).
المحوران a* و b* غير محدودين، ويمكنهما بسهولة تجاوز ±150 لتغطية نطاق الألوان البشري، وذلك اعتمادًا على اللون الأبيض المرجعي. مع ذلك، غالبًا ما تُقيّد تطبيقات البرامج هذه القيم لأسباب عملية. على سبيل المثال، عند استخدام العمليات الحسابية الصحيحة، من الشائع تقييد a* و b* في النطاق من -128 إلى 127.
يُحسب CIELAB نسبةً إلى اللون الأبيض المرجعي ، والذي توصي اللجنة الدولية للإضاءة (CIE) باستخدام مُضيء CIE القياسي D65 له . [ 1 ] يُستخدم D65 في الغالبية العظمى من الصناعات والتطبيقات، باستثناء صناعة الطباعة التي تستخدم D50. يدعم اتحاد الألوان الدولي (ICC) صناعة الطباعة بشكل كبير، ويستخدم D50 مع CIEXYZ أو CIELAB في مساحة اتصال الملف الشخصي، لملفات تعريف ICC الإصدارين 2 و4 . [ 2 ]
على الرغم من أن الهدف من تصميم CIELAB كان إنشاء مساحة أكثر تجانسًا من الناحية الإدراكية من تصميم CIEXYZ باستخدام صيغة بسيطة فقط، [ 3 ] إلا أن تصميم CIELAB معروف بافتقاره إلى التجانس الإدراكي ، لا سيما في مجال درجات اللون الأزرق. [ 4 ]
يتم نطق علامات النجمة (*) بعد L* و a* و b* كـ star وهي جزء من الاسم الكامل لتمييز L * a * b * عن مختبر هانتر ، الموصوف أدناه.
بما أن نموذج L*a*b* يتكون من ثلاثة محاور، فإنه يتطلب فضاءً ثلاثي الأبعاد لتمثيله بالكامل. [ 5 ] كذلك، ولأن كل محور غير خطي، فإنه لا يمكن إنشاء مخطط لوني ثنائي الأبعاد. إضافةً إلى ذلك، فإن التمثيلات المرئية المعروضة في رسومات نطاق ألوان CIELAB الكامل في هذه الصفحة هي تمثيل تقريبي، إذ يستحيل على الشاشة عرض النطاق الكامل لألوان LAB.
الاختلافات الشخصية
تهدف العلاقات غير الخطية لـ L* و a* و b* إلى محاكاة الاستجابة غير الخطية للجهاز البصري. علاوة على ذلك، تهدف التغيرات المنتظمة للمكونات في فضاء الألوان L*a*b* إلى التوافق مع التغيرات المنتظمة في اللون المُدرَك، بحيث يمكن تقريب الفروق الإدراكية النسبية بين أي لونين في L*a*b* من خلال اعتبار كل لون نقطة في فضاء ثلاثي الأبعاد (بثلاثة مكونات: L* و a* و b* ) وحساب المسافة الإقليدية بينهما. [ 6 ]
تحويلات RGB وCMYK
لتحويل قيم RGB أو CMYK من أو إلى L*a*b* ، يجب معايرة بيانات RGB أو CMYK خطيًا بالنسبة للضوء. يجب معرفة مصدر الإضاءة المرجعي لبيانات RGB أو CMYK، بالإضافة إلى إحداثيات RGB الأساسية أو بيانات CMYK المرجعية للطابعة في شكل جدول بحث الألوان (CLUT).
في أنظمة إدارة الألوان، تحتوي ملفات تعريف ICC على هذه البيانات المطلوبة، والتي يتم استخدامها بعد ذلك لإجراء التحويلات.
نطاق الإحداثيات
كما ذُكر سابقًا، يتراوح نطاق إحداثيات L * عادةً بين 0 و100. أما نطاق إحداثيات a * و b * فهو غير محدود تقنيًا، إلا أنه يُقيد عادةً بين -128 و127 لاستخدامه مع قيم الترميز الصحيحة، مع العلم أن هذا قد يؤدي إلى اقتطاع بعض الألوان تبعًا لحجم فضاء اللون المصدر. ونظرًا لكبر حجم نطاق الألوان وعدم كفاءة استخدام فضاء الإحداثيات، فإن أفضل ممارسة هي استخدام قيم الفاصلة العائمة للإحداثيات الثلاثة.
المزايا
على عكس نموذجي الألوان RGB و CMYK ، صُمم نموذج CIELAB لمحاكاة الرؤية البشرية. يتطابق مُكوّن L* بشكل كبير مع إدراك الإنسان للسطوع، مع أنه لا يأخذ تأثير هيلمهولتز-كولراوش في الحسبان. يتميز نموذج CIELAB بتجانس أقل في محاور الألوان، ولكنه مفيد في التنبؤ بالاختلافات الطفيفة في اللون.
يحتوي فضاء إحداثيات CIELAB على كامل نطاق ألوان الرؤية البشرية، وهو ما يتجاوز نطاق sRGB أو CMYK. في تطبيقات الأعداد الصحيحة مثل TIFF وICC وPhotoshop، يؤدي اتساع فضاء الإحداثيات إلى هدر كبير في البيانات بسبب قيم الترميز غير المستخدمة. حوالي 35% فقط من قيم ترميز الإحداثيات المتاحة تقع ضمن نطاق CIELAB بتنسيق عدد صحيح. [ 7 ]
يؤدي استخدام CIELAB بتنسيق عدد صحيح 8 بت لكل قناة عادةً إلى أخطاء تكميم كبيرة. حتى 16 بت لكل قناة قد يؤدي إلى قصّ الإشارة، حيث يمتد النطاق اللوني الكامل خارج نطاق إحداثيات القناة. من الأفضل استخدام CIELAB مع بيانات الفاصلة العائمة لتقليل أخطاء التكميم الواضحة.
معايير ووثائق اللجنة الدولية للإضاءة (CIE) محمية بحقوق الطبع والنشر الخاصة باللجنة الدولية للإضاءة (CIE) ويجب شراؤها؛ ومع ذلك، فإن صيغ CIELAB متاحة على موقع اللجنة الدولية للإضاءة (CIE) الإلكتروني. [ 8 ]
التحويل بين إحداثيات CIELAB و CIE XYZ
من CIE XYZ إلى CIELAB
حيث tأو:
تصف X و Y و Z محفز اللون المدروس، بينما تصف Xn و Yn و Zn مصدر إضاءة مرجعي أبيض لا لوني محدد. بالنسبة لمعيار CIE 1931 (2°) للمراقب اللوني، وبافتراض التطبيع حيث Y = 100 للضوء الأبيض المرجعي ، تكون القيم كالتالي :
للإضاءة القياسية D65 :
بالنسبة للإضاءة D50 ، المستخدمة في صناعة الطباعة:
تم تقسيم مجال الدالة f إلى جزأين لمنع ميل لانهائي عند t = 0. وافترض أن الدالة f خطية أسفل قيمة معينة t = t ≥ 0 ، وأنها تتطابق معجزء من الدالة عند الزمن t 0 في كل من القيمة والميل. بعبارة أخرى:
تم اختيار نقطة التقاطع f ( 0 ) = c بحيث تكون L * مساويةً للصفر عند Y = 0 : c = 16/116 = 4/29 . يمكن حل المعادلتين أعلاه لإيجاد قيم m و t0 .
من CIELAB إلى CIEXYZ
يمكن التعبير عن التحويل العكسي بسهولة باستخدام معكوس الدالة f المذكورة أعلاه:
أين
وحيث δ = 6 / 29 .
نموذج أسطواني
فضاء "CIELCh" أو "CIEHLC" هو فضاء لوني قائم على CIELAB، ويستخدم الإحداثيات القطبية C * ( التشبع اللوني ، قوة اللون) و h ° (زاوية اللون، زاوية اللون في عجلة ألوان CIELAB) بدلاً من الإحداثيات الديكارتية a * و b *. ويبقى سطوع CIELAB L* دون تغيير.
يتم تحويل a * و b * إلى C * و h ° على النحو التالي:
وعلى العكس من ذلك، عند إعطاء الإحداثيات القطبية ، يتم التحويل إلى الإحداثيات الديكارتية باستخدام:
لا يُعدّ فضاء ألوان LCh (أو HLC) مطابقًا لنماذج ألوان HSV أو HSL أو HSB، على الرغم من إمكانية تفسير قيمها على أنها لون أساسي، وتشبع، وإضاءة اللون. تمثل قيم HSL تحويلًا للإحداثيات القطبية لما يُعرف تقنيًا بفضاء ألوان مكعب RGB. يظل فضاء ألوان LCh متجانسًا إدراكيًا .
علاوة على ذلك، فإنّ H و h ليسا متطابقين، لأنّ فضاء HSL يستخدم الألوان الأساسية الثلاثة المضافة: الأحمر والأخضر والأزرق ( H = 0، 120، 240°). بينما يستخدم نظام LCh الألوان الأربعة: الأحمر والأصفر والأخضر والأزرق ( h = 0، 90، 180، 270°). وبغض النظر عن الزاوية h ، فإنّ C = 0 تعني الألوان غير المشبعة (الألوان اللاملونية)، أي محور اللون الرمادي.
تُعدّ التهجئات المبسطة LCh وLCh(ab) وLCH وLCH(ab) وHLC شائعة، لكن الحرف يُمثّل ترتيبًا مختلفًا. من ناحية أخرى، يُعدّ فضاء الألوان HCL (الصبغة-التشبع-السطوع) اسمًا بديلًا شائع الاستخدام لفضاء الألوان L*C*h(uv) ، المعروف أيضًا بالتمثيل الأسطواني أو CIELUV القطبي . يستخدم هذا الاسم عادةً من قِبل مُمارسي تمثيل البيانات بصريًا الذين يرغبون في عرض البيانات دون التحيز الكامن في استخدام تشبّع مُتفاوت . [ 11 ] [ 12 ] يُستخدم اسم Lch(ab) أحيانًا للتمييز بينه وبين L*C*h(uv).
مساحات لونية أخرى ذات صلة
يُحافظ فضاء الألوان CIE 1976 L * u * v * (المعروف أيضًا باسم CIELUV ) على نفس قيمة L* الموجودة في L*a*b* ، ولكنه يُمثل مكونات اللونية بشكل مختلف. ويمكن أيضًا التعبير عن CIELAB وCIELUV بصيغة أسطوانية (CIELCh ab [ 13 ] و CIELCh uv على التوالي)، حيث تُستبدل مكونات اللونية بمؤشرات مُرتبطة بالتشبع والصبغة .
منذ العمل على نموذجي CIELAB وCIELUV، دأبت اللجنة الدولية للإضاءة (CIE) على دمج عدد متزايد من ظواهر مظهر اللون في نماذجها ومعادلاتها التفاضلية لتحسين التنبؤ بإدراك الإنسان للألوان. وقد بلغت نماذج مظهر اللون هذه ، التي يُعد CIELAB مثالًا بسيطًا عليها، [ 14 ] ذروتها مع نموذج CIECAM02 .
تم بناء Oklab على نفس البنية المكانية ويحقق تجانسًا إدراكيًا أكبر.
الاستخدام
تتضمن بعض الأنظمة وتطبيقات البرامج التي تدعم CIELAB ما يلي:
- تستخدم شركة X-Rite نظام CIELAB على نطاق واسع كمساحة لونية مع أنظمة قياس الألوان الخاصة بها، سواء كانت أجهزة أو برامج.
- يتوفر برنامج CIELAB D50 في برنامج Adobe Photoshop ، حيث يُطلق عليه اسم "وضع المختبر". [ 15 ] [ 16 ]
- يتوفر تنسيق CIELAB في برنامج Affinity Photo عن طريق تغيير تنسيق ألوان المستند إلى "Lab (16 bit)". ويمكن تغيير نقطة اللون الأبيض ، التي تكون افتراضيًا D50 ، من خلال ملف تعريف ICC .
- يتوفر نظام الألوان CIELAB D50 في ملفات تعريف ICC كمساحة اتصال ملف تعريف تسمى "مساحة ألوان Lab". [ 2 ]
- يُعد نظام CIELAB (أي نقطة بيضاء) نظامًا لونيًا مدعومًا في ملفات صور TIFF . [ 17 ]
- تتوفر CIELAB (أي نقطة بيضاء) في مستندات PDF ، حيث تُسمى "مساحة ألوان Lab". [ 18 ] [ 19 ]
- CIELAB هو خيار في مقياس الألوان الرقمي في نظام macOS ويوصف بأنه "L*a*b*".
- يتوفر نظام CIELAB في محرر الصور RawTherapee ، حيث يُطلق عليه اسم "مساحة ألوان Lab". [ 20 ]
- يستخدم برنامج GIMP مكتبة CIELAB لفلتر ضبط درجة اللون والتشبع، والتحديد الضبابي، وأداة التعبئة. كما يتضمن البرنامج أداة اختيار الألوان LCh(ab). [ 21 ]
- تم تقديم دعم متصفحات الويب لتقنية CIELAB كجزء من وحدة ألوان CSS المستوى 4، وهي مدعومة في جميع المتصفحات الرئيسية. [ 22 ] [ 23 ]
- يُستخدم نظام CIELAB لتوصيف لون الكائنات الحية، وقد اقتُرح تحويل قيم L*a*b* إلى قيم التشبع اللوني وزاوية اللون كحلٍّ أفضل من مجرد نشر قيم L*a*b* الخام. يمكن الاطلاع على مجموعة من الأدوات المجانية على الرابط التالي: https://hal.science/hal-05479897
مختبر هانتر
فضاء ألوان هنتر لاب (المعروف أيضًا باسم هنتر L,a,b) هو فضاء لوني عرّفه ريتشارد إس. هنتر عام 1948 [ 24 ] [ 25 ] . صُمم هذا الفضاء ليتم حسابه باستخدام معادلات بسيطة من فضاء CIELAB ، مع الحرص على أن يكون أكثر تجانسًا من الناحية الإدراكية. أطلق هنتر على إحداثياته L و a و b . كان هنتر لاب بمثابة مقدمة لفضاء CIELAB ، الذي أنشأته اللجنة الدولية للإضاءة (CIE) عام 1976، والتي أطلقت على إحداثيات CIELAB اسم L* و a* و b* لتمييزها عن إحداثيات هنتر. [ 24 ] [ 25 ]
انظر أيضاً
ملحوظات
- ↑ يجب تجنب الإشارة إلى CIELAB باسم "Lab" بدون علامات النجمة لمنع الخلط بينها وبين Hunter Lab .
مراجع
- ↑ علم قياس الألوان CIE 15 ( الطبعة الثالثة). CIE. 2004. ISBN 3-901-906-33-9.
- 1 2 الاتحاد الدولي للألوان، المواصفات ICC.1:2004-10 (إصدار الملف الشخصي 4.2.0.0) إدارة ألوان تكنولوجيا الصور - البنية، تنسيق الملف الشخصي وهيكل البيانات، (2006).
- ↑ ماك إيفوي، بروس. "شرح هذا التاريخ" .
- ↑ مناقشة وتحسين مقترح ، بروس ليندبلوم
- ↑ تمثيلات ثلاثية الأبعاد لمجموعة الألوان L*a*b* ، بروس ليندبلوم.
- ↑ جاين، أنيل ك. (1989). أساسيات معالجة الصور الرقمية . نيوجيرسي، الولايات المتحدة الأمريكية: برنتيس هول . الصفحات 68 ، 71، 73. ISBN 0-13-336165-9.
- ↑ "مجموعة الأعداد الصحيحة في المختبر - بروس ليندبلوم" . brucelindbloom.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 ديسمبر 2020 .
- ↑ "صيغة CIELAB" . قائمة مصطلحات CIE . تم الاطلاع عليها بتاريخ 10-05-2024 .
- ^ يانوس شاندا (2007). قياس الألوان . وايلي إنترساينس. ص. 61. ردمك 978-0-470-04904-4.
- ↑ "مساحة ألوان CIE 1976 L*a*b* | eilv" . eilv.cie.co.at. مؤرشف من الأصل بتاريخ 28-12-2019 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12-12-2020 .
- ↑ زايليس، آخيم؛ هورنيك، كورت؛ موريل، بول (2009). "الهروب من عالم RGB: اختيار الألوان للرسوم البيانية الإحصائية" (ملف PDF) . الإحصاءات الحاسوبية وتحليل البيانات . 53 (9): 3259-3270 . doi : 10.1016/j.csda.2008.11.033 .
- ↑ ستوفر، ريتو؛ ماير، جورج جيه؛ دابرنيج، ماركوس؛ زايليس، أخيم (2015). "في مكان ما فوق قوس قزح: كيفية الاستخدام الفعال للألوان في الرسوم البيانية للأرصاد الجوية" (ملف PDF) . نشرة الجمعية الأمريكية للأرصاد الجوية . 96 (2): 203-216 . Bibcode : 2015BAMS...96..203S . doi : 10.1175/BAMS-D-13-00155.1 . hdl : 10419/101098 .
- ↑ مقياس ألوان CIE-L*C*h
- ↑ فيرتشايلد، مارك د. (2005). "نماذج مظهر اللون والصورة" . نماذج مظهر اللون . جون وايلي وأولاده. ص 340. ISBN 0-470-01216-1.
- ↑ مارغوليس، دان (2006). ألوان مختبر فوتوشوب: معضلة الوادي ومغامرات أخرى في أقوى مساحة لونية . بيركلي، كاليفورنيا : لندن: بيتشبيت؛ بيرسون إديوكيشن. ISBN 0-321-35678-0.
- ↑ وضع ألوان Lab في برنامج فوتوشوب ، مذكرة تقنية من أدوبي رقم 310838
- ↑ TIFF: الإصدار 6.0 مؤرشف بتاريخ 15 أغسطس 2000 في Wayback Machine، جمعية مطوري Adobe، 1992
- ↑ اتساق الألوان ومجموعة أدوبي الإبداعية ( مؤرشفة بتاريخ 25 يوليو 2008 في أرشيف الإنترنت)
- ↑ دليل مستخدم Adobe Acrobat Reader 4.0 "يُطلق على نموذج الألوان الذي يستخدمه Acrobat Reader اسم CIELAB..."
- ↑ "تعديلات المختبر - RawPedia" . rawpedia.rawtherapee.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2018-05-08 .
- ↑ "2.6. استخدام أكبر لـ CIE LAB و CIE LCH" . docs.gimp.org .
- ↑ "وحدة الألوان - المستوى 4" . w3.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2023-10-06 .
- ↑ "lab() - CSS: Cascading Style Sheets MDN" . developer.mozilla.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2023-10-06 .
- 1 2 هنتر، ريتشارد سيوول. "مقياس فرق اللون الكهروضوئي". ص 661. في: "محضر الاجتماع الحادي والثلاثين لمجلس إدارة الجمعية البصرية الأمريكية". مجلة الجمعية البصرية الأمريكية . 38 (7): 651. يوليو 1948. doi : 10.1364/JOSA.38.000651 .
- 1 2 هانتر، ريتشارد سيوول. "دقة وضبط واستقرار مقياس فرق اللون الكهروضوئي الجديد". ص 1094. في: "وقائع الاجتماع السنوي الثالث والثلاثين للجمعية البصرية الأمريكية". مجلة الجمعية البصرية الأمريكية . 38 (12): 1092-1106 . ديسمبر 1948. doi : 10.1364/JOSA.38.001092 .
روابط خارجية
- تطبيق توضيحي لتحويل الألوان
- CIE Colorimetry 15-3 CIE Technical Report Colorimetry 15 الإصدار الثالث (2004). مرجع موثوق.
- ورقة بحثية حول فهم الألوان من شركة إكس-رايت.
- مساحة اللون
- مقدمات عام 1976
