مساحة الألوان CIELAB

قد تكون هذه المقالة تقنية للغاية بحيث يصعب على معظم القراء فهمها . يرجى المساعدة في تحسينها لجعلها مفهومة لغير الخبراء ، دون إزالة التفاصيل التقنية. ( نوفمبر 2010 ) ( تعرف على كيفية ومتى يمكنك إزالة هذه الرسالة )

مساحة ألوان CIELAB ، والتي يشار إليها أيضًا باسم L*a*b* ، هي مساحة ألوان حددتها اللجنة الدولية للإضاءة (اختصارًا CIE) في عام 1976. ^[أ] تعبر عن اللون بثلاث قيم: L* للإضاءة المحسوسة و a* و b* للألوان الأربعة الفريدة للرؤية البشرية: الأحمر والأخضر والأزرق والأصفر. كان المقصود من CIELAB أن تكون مساحة موحدة إدراكيًا ، حيث يتوافق التغيير العددي المحدد مع تغيير مماثل محسوس في اللون. في حين أن مساحة LAB ليست موحدة إدراكيًا حقًا، إلا أنها مع ذلك مفيدة في الصناعة للكشف عن الاختلافات الصغيرة في اللون.

مثل مساحة CIEXYZ التي تشتق منها، فإن مساحة ألوان CIELAB هي نموذج "مراقب قياسي" مستقل عن الجهاز. الألوان التي تحددها ليست نسبية لأي جهاز معين مثل شاشة الكمبيوتر أو الطابعة، بل تتعلق بدلاً من ذلك بمراقب CIE القياسي الذي يمثل متوسط ​​نتائج تجارب مطابقة الألوان في ظل ظروف المختبر.

This section may require cleanup to meet Wikipedia's quality standards. The specific problem is: Remove duplications. Please help improve this section if you can. (April 2023) (Learn how and when to remove this message)

إن فضاء CIELAB ثلاثي الأبعاد ويغطي كامل نطاق إدراك الألوان البشرية. وهو يعتمد على نموذج الخصم للرؤية البشرية، حيث يشكل اللونان الأحمر والأخضر زوجًا متعارضًا ويشكل اللونان الأزرق والأصفر زوجًا متعارضًا. تحدد قيمة السطوع، L* (تُنطق "L star")، اللون الأسود عند 0 والأبيض عند 100. المحور a* نسبي لألوان الخصم الخضراء والحمراء، مع قيم سلبية تجاه اللون الأخضر وقيم موجبة تجاه اللون الأحمر. يمثل المحور b* الألوان الخصم الزرقاء والصفراء، مع أرقام سلبية تجاه اللون الأزرق وقيم موجبة تجاه اللون الأصفر.

المحاور a* و b* غير محدودة، وبناءً على اللون الأبيض المرجعي، يمكن أن تتجاوز بسهولة ±150 لتغطية نطاق الألوان البشري. ومع ذلك، غالبًا ما تقوم تطبيقات البرامج بتثبيت هذه القيم لأسباب عملية. على سبيل المثال، إذا تم استخدام الرياضيات الصحيحة، فمن الشائع تثبيت a* و b* في نطاق −128 إلى 127.

يتم حساب CIELAB بالنسبة للون الأبيض المرجعي ، والذي توصي CIE باستخدام مصباح الإضاءة القياسي CIE D65 . ^[1] يتم استخدام D65 في الغالبية العظمى من الصناعات والتطبيقات، مع الاستثناء الملحوظ وهو صناعة الطباعة التي تستخدم D50. يدعم اتحاد الألوان الدولي صناعة الطباعة إلى حد كبير ويستخدم D50 مع CIEXYZ أو CIELAB في مساحة اتصال الملف الشخصي، لملفات تعريف ICC v2 وv4 . ^[2]

في حين أن الهدف وراء CIELAB كان إنشاء مساحة أكثر تجانسًا إدراكيًا من CIEXYZ باستخدام صيغة بسيطة فقط، ^[3] من المعروف أن CIELAB يفتقر إلى التجانس الإدراكي ، وخاصة في مجال درجات اللون الأزرق. ^[4]

يتم حساب قيمة الإضاءة، L* في CIELAB باستخدام الجذر التكعيبي للسطوع النسبي مع إزاحة بالقرب من اللون الأسود. وينتج عن هذا منحنى طاقة فعال بأس يبلغ تقريبًا 0.43 والذي يمثل استجابة العين البشرية للضوء في ظل ظروف ضوء النهار ( الضوئية ).

تمثل إحداثيات CIELAB الثلاثة سطوع اللون ( L* = 0 ينتج اللون الأسود و L* = 100 يشير إلى اللون الأبيض)، وموقعه بين الأحمر والأخضر ( a* ، حيث تشير القيم السالبة إلى اللون الأخضر والقيم الموجبة تشير إلى اللون الأحمر) وموقعه بين الأصفر والأزرق ( b* ، حيث تشير القيم السالبة إلى اللون الأزرق والقيم الموجبة تشير إلى اللون الأصفر). تُنطق علامات النجمة (*) بعد L* و a* و b* نجمة وهي جزء من الاسم الكامل للتمييز بين L * a * b * ومختبر Hunter ، الموضح أدناه.

نظرًا لأن نموذج L*a*b* يحتوي على ثلاثة محاور، فإنه يتطلب مساحة ثلاثية الأبعاد لتمثيلها بالكامل. ^[5] أيضًا، نظرًا لأن كل محور غير خطي، فمن غير الممكن إنشاء مخطط لوني ثنائي الأبعاد. بالإضافة إلى ذلك، فإن التمثيلات المرئية المعروضة في مخططات مجموعة ألوان CIELAB الكاملة على هذه الصفحة تقريبية، حيث من المستحيل على الشاشة عرض مجموعة ألوان LAB الكاملة.

ترتبط قنوات الألوان المقابلة باللونين الأخضر والأحمر والأزرق والأصفر بعملية الألوان المقابلة لنظام الرؤية البشرية. وهذا يجعل CIELAB مساحة ألوان مقابلة لـ Hering . كما تميزها طبيعة التحويلات كمساحة ألوان ذات قيمة لونية .

تهدف العلاقات غير الخطية لـ L* و a* و b* إلى محاكاة الاستجابة غير الخطية للنظام البصري. وعلاوة على ذلك، تهدف التغييرات المنتظمة للمكونات في مساحة اللون L*a*b* إلى التوافق مع التغييرات المنتظمة في اللون المدرك، وبالتالي يمكن تقريب الاختلافات الإدراكية النسبية بين أي لونين في L*a*b* من خلال التعامل مع كل لون كنقطة في فضاء ثلاثي الأبعاد (مع ثلاثة مكونات: L* و a* و b* ) وأخذ المسافة الإقليدية بينهما. ^[6]

لتحويل قيم RGB أو CMYK إلى أو من L*a*b* ، يجب أن تكون بيانات RGB أو CMYK خطية بالنسبة للضوء. يجب معرفة مصدر الإضاءة المرجعي لبيانات RGB أو CMYK، بالإضافة إلى إحداثيات RGB الأساسية أو بيانات مرجع طابعة CMYK في شكل جدول بحث عن الألوان (CLUT).

في أنظمة إدارة الألوان، تحتوي ملفات تعريف ICC على هذه البيانات المطلوبة، والتي يتم استخدامها بعد ذلك لإجراء التحويلات.

كما ذكرنا سابقًا، يتراوح إحداثي L * اسميًا من 0 إلى 100. نطاق إحداثيات a * و b * غير محدود من الناحية الفنية، على الرغم من أنه عادةً ما يتم تثبيته على نطاق من -128 إلى 127 للاستخدام مع قيم الكود الصحيحة، على الرغم من أن هذا يؤدي إلى قص بعض الألوان اعتمادًا على حجم مساحة اللون المصدر. الحجم الكبير لنطاق الألوان والاستخدام غير الفعّال لمساحة الإحداثيات يعني أن أفضل ممارسة هي استخدام قيم الفاصلة العائمة لجميع الإحداثيات الثلاثة.

على عكس نماذج الألوان RGB و CMYK ، تم تصميم CIELAB لتقريب الرؤية البشرية. يتطابق مكون L* بشكل وثيق مع الإدراك البشري للضوء، على الرغم من أنه لا يأخذ تأثير Helmholtz–Kohlrausch في الاعتبار. CIELAB أقل تجانسًا في محاور الألوان، ولكنه مفيد للتنبؤ بالاختلافات الصغيرة في اللون.

تمثل مساحة إحداثيات CIELAB مجموعة كاملة من الرؤية الضوئية البشرية (ضوء النهار) وتتجاوز بكثير مجموعة ألوان sRGB أو CMYK. في تنفيذ عدد صحيح مثل TIFF أو ICC أو Photoshop، تؤدي مساحة الإحداثيات الكبيرة إلى عدم كفاءة البيانات بشكل كبير بسبب قيم التعليمات البرمجية غير المستخدمة. حوالي 35٪ فقط من قيم التعليمات البرمجية الإحداثية المتاحة موجودة داخل مجموعة ألوان CIELAB بتنسيق عدد صحيح. ^[7]

يؤدي استخدام CIELAB بتنسيق عدد صحيح 8 بت لكل قناة عادةً إلى أخطاء كمية كبيرة. حتى تنسيق 16 بت لكل قناة قد يؤدي إلى اقتصاص، حيث يمتد النطاق الكامل إلى ما بعد مساحة الإحداثيات المحددة. من الناحية المثالية، يجب استخدام CIELAB مع بيانات الفاصلة العائمة لتقليل أخطاء الكمية الواضحة.

معايير ووثائق CIE محمية بحقوق الطبع والنشر من قبل CIE ويجب شراؤها؛ ومع ذلك، فإن صيغ CIELAB متاحة على موقع CIE على الويب. ^[8]

${\displaystyle {\begin{aligned}L^{\star }&=116\,f{{\bigl (}Y/Y_{\mathrm {n} }{\bigr )}}-16,\\[5mu]a^{\star }&=500{\bigl (}f(X/X_{\mathrm {n} })-f(Y/Y_{\mathrm {n} }){\bigr )}\\[5mu]b^{\star }&=200{\bigl (}f(Y/Y_{\mathrm {n} })-f(Z/Z_{\mathrm {n} }){\bigr )}\end{aligned}}}$

حيث t هو أو : ${\displaystyle X/X_{\mathrm {n} },}$ ${\displaystyle Y/Y_{\mathrm {n} },}$${\displaystyle Z/Z_{\mathrm {n} }}$

${\displaystyle {\begin{aligned}f(t)&={\begin{cases}{\sqrt[{3}]{t}}&{\text{if }}t>\delta ^{3}\\[4mu]{\tfrac {1}{3}}t\delta ^{-2}+{\tfrac {4}{29}}&{\text{otherwise}}\end{cases}}\\\delta &={\tfrac {6}{29}}\end{aligned}}}$

يصف كل من X و Y و Z حافز اللون المعتبر، ويصف كل من X _n و Y _n و Z _n مصدر إضاءة مرجعية لونية بيضاء محددة. بالنسبة لمراقب الألوان القياسي CIE 1931 (2°) وبافتراض التطبيع حيث يكون اللون الأبيض المرجعي Y = 100 ، تكون القيم هي:

للإضاءة القياسية D65 :

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

بالنسبة للضوء D50 المستخدم في صناعة الطباعة:

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

تم تقسيم مجال الدالة f إلى قسمين لمنع ميل لانهائي عند t = 0. تم افتراض أن الدالة f خطية أسفل بعض t = t ₀ وتم افتراض أنها تطابق جزء الدالة عند t ₀ في كل من القيمة والميل. بعبارة أخرى: ${\displaystyle {\sqrt[{3}]{t}}}$

${\displaystyle {\begin{aligned}{\sqrt[{3}]{t_{0}}}&=mt_{0}+c&{\text{ (match in value)}}\\[3mu]{\tfrac {1}{3}}\left(t_{0}\right)^{-2/3}&=m&{\text{ (match in slope)}}\end{aligned}}}$

تم اختيار نقطة التقاطع f (0) = c بحيث يكون L * يساوي 0 لـ Y = 0 : c = ⁠16/116= ⁠​4/29يمكن حل المعادلتين أعلاه لـ m و t ₀ :

${\displaystyle {\begin{aligned}m&={\tfrac {1}{3}}\delta ^{-2}&=7.787037\ldots \\t_{0}&=\delta ^{3}&=0.008856\ldots \end{aligned}}}$

حيث δ = ⁠6/29. ^[9 ]

^[10]

يمكن التعبير عن التحويل العكسي بسهولة باستخدام معكوس الدالة f أعلاه:

${\displaystyle {\begin{aligned}X&=X_{\mathrm {n} }f^{-1}\left({\frac {L^{\star }+16}{116}}+{\frac {a^{\star }}{500}}\right)\\Y&=Y_{\mathrm {n} }f^{-1}\left({\frac {L^{\star }+16}{116}}\right)\\Z&=Z_{\mathrm {n} }f^{-1}\left({\frac {L^{\star }+16}{116}}-{\frac {b^{\star }}{200}}\right)\\\end{aligned}}}$

أين

${\displaystyle f^{-1}(t)={\begin{cases}t^{3}&{\text{if }}t>\delta \\3\delta ^{2}\left(t-{\tfrac {4}{29}}\right)&{\text{otherwise}}\end{cases}}}$

وحيث δ = ⁠6/29⁠ .

مساحة "CIELCh" أو "CIEHLC" هي مساحة ألوان تعتمد على CIELAB، والتي تستخدم إحداثيات القطبية C * ( الصبغة ، التشبع النسبي) و h ° (زاوية الصبغة، زاوية الصبغة في عجلة ألوان CIELAB) بدلاً من إحداثيات ديكارت a * و b *. تظل إضاءة CIELAB L* دون تغيير.

يتم تحويل a * و b * إلى C * و h ° على النحو التالي:

${\displaystyle C^{\star }={\sqrt {{a^{*}}^{2}+{b^{*}}^{2}}},\qquad h^{\circ }=\operatorname {atan} \left({b^{*}}/{a^{*}}\right)}$

وعلى العكس من ذلك، بالنظر إلى الإحداثيات القطبية ، يتم التحويل إلى الإحداثيات الديكارتية باستخدام:

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

لا تتشابه مساحة ألوان LCh (أو HLC) مع نماذج الألوان HSV أو HSL أو HSB، على الرغم من أنه يمكن أيضًا تفسير قيمها كلون أساسي وتشبع وإضاءة للون. تُعد قيم HSL تحويل إحداثيات قطبية لما يُعرف تقنيًا بمساحة ألوان مكعب RGB. لا تزال LCh موحدة إدراكيًا .

علاوة على ذلك، فإن H و h ليسا متطابقين، لأن فضاء HSL يستخدم الألوان الأساسية الثلاثة الحمراء والخضراء والزرقاء ( H = 0، 120، 240 درجة) كألوان أساسية. بدلاً من ذلك، يستخدم نظام LCh الألوان الأربعة الأحمر والأصفر والأخضر والأزرق ( h = 0، 90، 180، 270 درجة). بغض النظر عن الزاوية h ، فإن C = 0 تعني الألوان غير اللونية (غير المشبعة)، أي المحور الرمادي.

التهجئات المبسطة LCh وLCh(ab) وLCH وLCH(ab) وHLC شائعة، لكن الحرف يقدم ترتيبًا مختلفًا. من ناحية أخرى، فإن مساحة ألوان HCL (Hue-Chroma-Luminance) هي اسم بديل شائع الاستخدام لمساحة ألوان L*C*h(uv) ، والمعروفة أيضًا باسم التمثيل الأسطواني أو CIELUV القطبي . يستخدم هذا الاسم عادةً من قبل ممارسي التصور المعلوماتي الذين يرغبون في تقديم البيانات دون التحيز الضمني في استخدام تشبع متفاوت . ^{[11] [12]} يُستخدم اسم Lch(ab) أحيانًا للتمييز عن L*C*h(uv).

تحتفظ مساحة الألوان ذات الصلة، مساحة الألوان CIE 1976 L * u * v * (المعروفة أيضًا باسم CIELUV )، بنفس L * مثل L * a * b * ولكنها تحتوي على تمثيل مختلف لمكونات اللون. يمكن أيضًا التعبير عن CIELAB وCIELUV في شكل أسطواني (CIELCh _ab ^[13] و CIELCh _uv ، على التوالي)، مع استبدال مكونات اللون بمرتبطات اللون والصبغة .

منذ العمل على CIELAB وCIELUV، قامت CIE بدمج عدد متزايد من ظواهر ظهور الألوان في نماذجها ومعادلات الاختلاف الخاصة بها للتنبؤ بشكل أفضل بإدراك اللون البشري. بلغت نماذج ظهور الألوان هذه ، والتي يعد CIELAB مثالاً بسيطًا عليها، ^[14] ذروتها مع CIECAM02 .

تم بناء Oklab على نفس البنية المكانية ويحقق توحيدًا إدراكيًا أكبر.

تتضمن بعض الأنظمة وتطبيقات البرامج التي تدعم CIELAB ما يلي:

• يتم استخدام CIELAB بواسطة أجهزة قياس الطيف Datacolor ، بما في ذلك حسابات الفرق اللوني ذات الصلة .
• يتم استخدام CIELAB بواسطة مكتبة PantoneLive.
• يتم استخدام CIELAB على نطاق واسع بواسطة XRite كمساحة ألوان مع أنظمة قياس الألوان الخاصة بها في الأجهزة والبرامج.
• يتوفر CIELAB D50 في Adobe Photoshop ، حيث يُطلق عليه "وضع المختبر". ^{[15] [16]}
• يتوفر CIELAB في Affinity Photo عن طريق تغيير تنسيق لون المستند إلى "Lab (16 bit)". يمكن تغيير النقطة البيضاء ، التي يتم تعيينها افتراضيًا على D50 ، من خلال ملف تعريف ICC .
• يتوفر CIELAB D50 في ملفات تعريف ICC كمساحة اتصال ملف تعريف تسمى "مساحة ألوان المختبر". ^[2]
• CIELAB (أي نقطة بيضاء) هي مساحة ألوان مدعومة في ملفات صور TIFF . ^[17]
• تتوفر CIELAB (أي نقطة بيضاء) في مستندات PDF ، حيث يطلق عليها "مساحة ألوان المختبر". ^{[18] [19]}
• CIELAB هو أحد الخيارات في Digital Color Meter على macOS المعروف باسم "L*a*b*".
• يتوفر CIELAB في محرر الصور RawTherapee ، حيث يُطلق عليه اسم "مساحة ألوان المختبر". ^[20]
• يستخدم GIMP برنامج CIELAB لمرشح تعديل اللون والصبغة، والاختيار الضبابي ودلو الطلاء. كما يوجد أيضًا أداة اختيار الألوان LCh(ab). ^[21]
• تم تقديم دعم متصفح الويب لـ CIELAB كجزء من CSS Color Module Level 4، وهو مدعوم في جميع المتصفحات الرئيسية. ^{[22] [23]}

• نظرية الألوان
• عملية الخصم
• HSL وHSV
• نموذج الألوان RGB
• نموذج الألوان CMYK
• سييلوف
• سي إي سي إيه إم 02
• مساحة ألوان HCL
• مساحة ألوان أوك لاب

• أداة تحويل الألوان التوضيحية
• CIE Colorimetry 15-3 التقرير الفني CIE Colorimetry 15 الطبعة الثالثة (2004). مرجع موثوق.
• ورقة بيضاء حول فهم الألوان بواسطة X-rite.