Espacio de color CIELAB

Espacio de color estándar con valores de color opuesto

Vista superior del espacio de color CIELAB

Vista frontal del espacio de color CIELAB

El espacio de color CIE 1976 ( L *, a *, b *) (CIELAB), que muestra solo colores que se ajustan a la gama sRGB (y, por lo tanto, se pueden mostrar en una pantalla de computadora típica). Cada eje de cada cuadrado varía de −128 a 127.

El espacio de color CIELAB , también conocido como L*a*b* , es un espacio de color definido por la Comisión Internacional de Iluminación (abreviada CIE) en 1976. ^[a] Expresa el color como tres valores: L* para la luminosidad perceptual y a* y b* para los cuatro colores únicos de la visión humana: rojo, verde, azul y amarillo. CIELAB fue concebido como un espacio perceptualmente uniforme , donde un cambio numérico dado corresponde a un cambio de color percibido similar. Si bien el espacio LAB no es verdaderamente uniforme en términos de percepción, es útil en la industria para detectar pequeñas diferencias de color.

Al igual que el espacio CIEXYZ del que deriva, el espacio de color CIELAB es un modelo de "observador estándar" independiente del dispositivo. Los colores que define no son relativos a ningún dispositivo en particular, como un monitor de computadora o una impresora, sino que se relacionan con el observador estándar CIE , que es un promedio de los resultados de los experimentos de combinación de colores en condiciones de laboratorio.

Coordenadas

El espacio CIELAB es tridimensional y cubre toda la gama de percepción humana del color. Se basa en el modelo de color del oponente de la visión humana, donde el rojo y el verde forman un par de oponentes y el azul y el amarillo forman un par de oponentes. El valor de luminosidad, L* , también conocido como "Lstar", define el negro en 0 y el blanco en 100. El eje a* es relativo a los colores oponentes verde-rojo, con valores negativos hacia el verde y valores positivos hacia el rojo. El eje b* representa a los oponentes azul-amarillo, con números negativos hacia el azul y positivos hacia el amarillo.

Los ejes a* y b* no están limitados y, según el blanco de referencia, pueden superar fácilmente ±150 para cubrir la gama humana. Sin embargo, las implementaciones de software a menudo limitan estos valores por razones prácticas. Por ejemplo, si se utilizan matemáticas de números enteros, es común fijar a* y b* en el rango de −128 a 127.

CIELAB se calcula respecto a un blanco de referencia , para lo cual la CIE recomienda el uso del iluminante estándar CIE D65 . ^[1] D65 se utiliza en la gran mayoría de industrias y aplicaciones, con la notable excepción de la industria de la impresión que utiliza D50. El International Color Consortium apoya en gran medida a la industria de la impresión y utiliza D50 con CIEXYZ o CIELAB en el espacio de conexión de perfiles, para perfiles ICC v2 y v4 . ^[2]

Si bien la intención detrás de CIELAB era crear un espacio que fuera más perceptualmente uniforme que CIEXYZ usando solo una fórmula simple, ^[3] se sabe que CIELAB carece de uniformidad perceptual , particularmente en el área de los tonos azules. ^[4]

El valor de luminosidad, L* en CIELAB se calcula utilizando la raíz cúbica de la luminancia relativa con un desplazamiento cercano al negro. Esto da como resultado una curva de potencia efectiva con un exponente de aproximadamente 0,43 que representa la respuesta del ojo humano a la luz en condiciones de luz diurna ( fotópicas ).

La gama sRGB ( izquierda ) y la gama visible bajo iluminación D65 ( derecha ) trazadas dentro del espacio de color CIELAB. a y b son los ejes horizontales; L es el eje vertical.

Las tres coordenadas de CIELAB representan la luminosidad del color ( L* = 0 produce negro y L* = 100 indica blanco difuso; el blanco especular puede ser mayor), su posición entre rojo y verde ( a* , donde los valores negativos indican verde y los valores positivos indican rojo) y su posición entre amarillo y azul ( b* , donde los valores negativos indican azul y los valores positivos indican amarillo). Los asteriscos (*) después de L* , a* y b* se pronuncian estrella y son parte del nombre completo para distinguir L * a * b * de Hunter's Lab , que se describe a continuación.

Dado que el modelo L*a*b* tiene tres ejes, requiere un espacio tridimensional para representarse completamente. ^[5] Además, debido a que cada eje no es lineal, no es posible crear un diagrama de cromaticidad bidimensional. Además, es importante comprender que las representaciones visuales que se muestran en los gráficos de la gama CIELAB completa en esta página son una aproximación, ya que es imposible que un monitor muestre la gama completa de colores LAB.

Los canales oponentes verde-rojo y azul-amarillo se relacionan con el proceso de color oponente del sistema de visión humana. Esto convierte a CIELAB en un espacio de color oponente de Hering . La naturaleza de las transformaciones también lo caracteriza como un espacio de color de valor cromático .

Diferencias perceptivas

Las relaciones no lineales para L* , a* y b* pretenden imitar la respuesta no lineal del sistema visual. Además, los cambios uniformes de los componentes en el espacio de color L*a*b* pretenden corresponder a cambios uniformes en el color percibido, por lo que las diferencias perceptuales relativas entre dos colores cualesquiera en L*a*b* pueden aproximarse tratando cada color como un punto en un espacio tridimensional (con tres componentes: L* , a* , b* ) y tomando la distancia euclidiana entre ellos. ^[6]

Conversiones RGB y CMYK

Para convertir valores RGB o CMYK hacia o desde L*a*b* , los datos RGB o CMYK deben linealizarse en relación con la luz. Se debe conocer el iluminante de referencia de los datos RGB o CMYK, así como las coordenadas primarias RGB o los datos de referencia de la impresora CMYK en forma de tabla de búsqueda de colores (CLUT).

En los sistemas administrados en color, los perfiles ICC contienen estos datos necesarios, que luego se utilizan para realizar las conversiones.

Rango de coordenadas

Como se mencionó anteriormente, la coordenada L * varía nominalmente de 0 a 100. El rango de las coordenadas a * y b * es técnicamente ilimitado, aunque comúnmente se limita al rango de −128 a 127 para su uso con valores de código entero, aunque esto da como resultado un posible recorte de algunos colores dependiendo del tamaño del espacio de color de origen. El gran tamaño de la gama y la utilización ineficiente del espacio de coordenadas significan que la mejor práctica es utilizar valores de punto flotante para las tres coordenadas.

Ventajas

A diferencia de los modelos de color RGB y CMYK , CIELAB está diseñado para aproximarse a la visión humana. El componente L* se asemeja mucho a la percepción humana de la ligereza, aunque no tiene en cuenta el efecto Helmholtz-Kohlrausch . CIELAB es menos uniforme en los ejes de color, pero es útil para predecir pequeñas diferencias de color.

El espacio de coordenadas CIELAB representa toda la gama de visión fotópica (luz diurna) humana y supera con creces la gama de sRGB o CMYK. En una implementación de números enteros como TIFF, ICC o Photoshop, el gran espacio de coordenadas genera una ineficiencia sustancial en los datos debido a valores de código no utilizados. Sólo alrededor del 35% de los valores de códigos de coordenadas disponibles están dentro de la gama CIELAB con formato de número entero. ^[7]

El uso de CIELAB en un formato entero de 8 bits por canal normalmente produce errores de cuantificación significativos. Incluso 16 bits por canal pueden provocar recortes, ya que la gama completa se extiende más allá del espacio de coordenadas delimitador. Idealmente, CIELAB debería usarse con datos de punto flotante para minimizar errores obvios de cuantificación.

Los estándares y documentos de la CIE tienen derechos de autor de la CIE y deben adquirirse; sin embargo, las fórmulas de CIELAB están disponibles en el sitio web de la CIE. ^[8]

Conversión entre coordenadas CIELAB y CIEXYZ

De CIEXYZ a CIELAB

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

donde t es o : ${\displaystyle X/X_{\mathrm {n} },}$ ${\displaystyle Y/Y_{\mathrm {n} },}$ ${\displaystyle Z/Z_{\mathrm {n} }}$

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

X , Y y Z describen el estímulo de color considerado y X _n , Y _n , Z _n describen un iluminante de referencia acromático blanco específico. para el observador colorimétrico estándar CIE 1931 (2°) y asumiendo normalización donde el blanco de referencia tiene Y = 100 , los valores son:

Para iluminante estándar D65 :

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

Para el iluminante D50 , que se utiliza en la industria gráfica:

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

La división del dominio de la función f en dos partes se realizó para evitar una pendiente infinita en t = 0 . Se supuso que la función f era lineal por debajo de algún t = t ₀ y se supuso que coincidía con la parte de la función en t ₀ tanto en valor como en pendiente. En otras palabras: ${\displaystyle {\sqrt[{3}]{t}}}$

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

La intersección f (0) = c se eligió de modo que L * fuera 0 para Y = 0 : c =dieciséis/116=4/29. Las dos ecuaciones anteriores se pueden resolver para m y t ₀ :

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

donde δ =6/29. ^[9]

^[10]

Del CIELAB al CIEXYZ

La transformación inversa se expresa más fácilmente usando la inversa de la función f anterior:

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

dónde

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

y donde δ =6/29.

modelo cilíndrico

La gama sRGB ( izquierda ) y la gama visible bajo iluminación D65 ( derecha ) trazadas dentro del espacio de color CIELCHab. L es el eje vertical; C es el radio del cilindro; h es el ángulo alrededor de la circunferencia.

El espacio "CIELCh" o "CIEHLC" es un espacio de color basado en CIELAB, que utiliza las coordenadas polares C * ( croma , saturación relativa) y h ° (ángulo de matiz, ángulo del matiz en la rueda de color CIELAB) en lugar del Coordenadas cartesianas a * y b *. La ligereza CIELAB L* permanece sin cambios.

La conversión de a * y b * a C * y h ° se realiza de la siguiente manera:

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

Por el contrario, dadas las coordenadas polares , la conversión a coordenadas cartesianas se logra con:

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

El espacio de color LCh (o HLC) no es lo mismo que los modelos de color HSV, HSL o HSB, aunque sus valores también pueden interpretarse como color base, saturación y luminosidad de un color. Los valores HSL son una transformación de coordenadas polares de lo que técnicamente se define como espacio de color de cubo RGB. LCh sigue siendo perceptualmente uniforme .

L es el eje vertical; C es el radio del cilindro; h es el ángulo alrededor de la circunferencia.

Además, H y h no son idénticos, porque el espacio HSL utiliza como colores primarios los tres colores primarios aditivos rojo, verde y azul ( H = 0, 120, 240°). En cambio, el sistema LCh utiliza los cuatro colores rojo, amarillo, verde y azul ( h = 0, 90, 180, 270°). Independientemente del ángulo h , C = 0 significa los colores acromáticos (no saturados), es decir, el eje de grises.

Las grafías simplificadas LCh, LCh(ab), LCH, LCH(ab) y HLC son comunes, pero la letra presenta un orden diferente. El espacio de color HCL (Hue-Chroma-Luminance), por otro lado, es un nombre alternativo comúnmente utilizado para el espacio de color L*C*h(uv) , también conocido como representación cilíndrica o CIELUV polar . Este nombre lo utilizan habitualmente los profesionales de la visualización de información que desean presentar datos sin el sesgo implícito en el uso de saturación variable . ^{[11] [12]} El nombre Lch(ab) se utiliza a veces para diferenciarlo de L*C*h(uv).

Otros espacios de color relacionados

Un espacio de color relacionado, el espacio de color CIE 1976 L * u * v * (también conocido como CIELUV ), conserva el mismo L* que L*a*b* pero tiene una representación diferente de los componentes de cromaticidad. CIELAB y CIELUV también se pueden expresar en forma cilíndrica (CIELCh ab ^[13] y CIELCh _uv , respectivamente), con los componentes de cromaticidad reemplazados por correlatos de croma y tono .

Desde el trabajo en CIELAB y CIELUV, el CIE ha ido incorporando un número cada vez mayor de fenómenos de apariencia de color en sus modelos y ecuaciones en diferencias para predecir mejor la percepción humana del color. Estos modelos de apariencia de color , de los cuales CIELAB es un ejemplo simple, ^[14] culminaron con CIECAM02 .

Uso

Algunos sistemas y aplicaciones de software que admiten CIELAB incluyen:

• CIELAB es utilizado por los espectrofotómetros Datacolor , incluidos los cálculos de diferencia de color relacionados .
• CIELAB es utilizado por la biblioteca PantoneLive.
• XRite utiliza ampliamente CIELAB como espacio de color con sus sistemas de medición de color de hardware y software.
• CIELAB D50 está disponible en Adobe Photoshop , donde se denomina "modo Laboratorio". ^{[15] [16]}
• CIELAB está disponible en Affinity Photo cambiando el formato de color del documento a "Lab (16 bits)". El punto blanco , que por defecto es D50 , se puede cambiar mediante el perfil ICC .
• CIELAB D50 está disponible en perfiles ICC como un espacio de conexión de perfil denominado "Espacio de color Lab". ^[2]
• CIELAB (cualquier punto blanco) es un espacio de color compatible con archivos de imagen TIFF . ^[17]
• CIELAB (cualquier punto blanco) está disponible en documentos PDF , donde se denomina "espacio de color Lab". ^{[18] [19]}
• CIELAB es una opción en Digital Color Meter en macOS descrita como "L*a*b*".
• CIELAB está disponible en el editor de fotos RawTherapee , donde se denomina "espacio de color Lab". ^[20]
• GIMP utiliza CIELAB para el filtro de ajuste de croma de tono, selección difusa y cubo de pintura. También hay un selector de color LCh(ab). ^[21]
• La compatibilidad con CIELAB en navegadores web se introdujo como parte del módulo de color CSS Nivel 4 y es compatible con todos los navegadores principales. ^{[22] [23]}

Laboratorio de cazadores

Hunter Lab (también conocido como Hunter L,a,b) es un espacio de color definido en 1948 ^{[24] [25]} por Richard S. Hunter . Fue diseñado para calcularse mediante fórmulas simples del espacio CIEXYZ , pero para que sea más perceptualmente uniforme. Hunter nombró sus coordenadas L , a y b .

Hunter Lab fue un precursor de CIELAB , creado en 1976 por la Comisión Internacional de Iluminación (CIE), que nombró las coordenadas de CIELAB como L* , a* , b* para distinguirlas de las coordenadas de Hunter. ^{[26] [27]}

Ver también

• Teoría del color
• Teoría del color oponente
• HSL y VHS
• modelo de color RGB
• Modelo de color CMYK
• CIELUV
• CIECAM02
• Espacio de color HCL

Notas

1. Se debe evitar referirse a CIELAB como "Lab" sin asteriscos para evitar confusiones con Hunter Lab .

Referencias

1. Colorimetría CIE 15 (Tercera ed.). CIE. 2004.ISBN​ 3-901-906-33-9.
2. International Color Consortium, Especificación ICC.1:2004-10 (versión de perfil 4.2.0.0) Gestión del color de tecnología de imagen: arquitectura, formato de perfil y estructura de datos, (2006).
3. MacEvoy, Bruce. "Explicación de esta historia".
4. Una discusión y mejora propuesta, Bruce Lindbloom
5. Representaciones 3D de la gama L*a*b*, Bruce Lindbloom.
6. Jainista, Anil K. (1989). Fundamentos del procesamiento de imágenes digitales . Nueva Jersey, Estados Unidos de América: Prentice Hall . págs.68, 71, 73. ISBN 0-13-336165-9.
7. "Gama entera LAB: Bruce Lindbloom". brucelindbloom.com . Consultado el 12 de diciembre de 2020 .
8. "Fórmula LAB". Lista de términos CIE . Consultado el 12 de enero de 2021 .
9. János Schanda (2007). Colorimetría. Wiley-Interscience. pag. 61.ISBN​ 978-0-470-04904-4.
10. "Espacio de color CIE 1976 L*a*b* | eilv". eilv.cie.co.at.​ Archivado desde el original el 28 de diciembre de 2019 . Consultado el 12 de diciembre de 2020 .
11. Zeileis, Achim; Hornik, Kurt; Murrell, Paul (2009). "Escapar de RGBland: selección de colores para gráficos estadísticos" (PDF) . Estadística computacional y análisis de datos . 53 (9): 3259–3270. doi : 10.1016/j.csda.2008.11.033.
12. Stauffer, Reto; Mayr, Georg J.; Dabernig, Markus; Zeileis, Achim (2015). "En algún lugar sobre el arcoíris: cómo hacer un uso eficaz de los colores en visualizaciones meteorológicas" (PDF) . Boletín de la Sociedad Meteorológica Estadounidense . 96 (2): 203–216. Código Bib : 2015BAMS...96..203S. doi :10.1175/BAMS-D-13-00155.1. hdl : 10419/101098 .
13. Escala de colores CIE-L*C*h
14. Fairchild, Mark D. (2005). "Modelos de apariencia de imagen y color". Modelos de apariencia de color . John Wiley e hijos. pag. 340.ISBN​ 0-470-01216-1.
15. Margulis, Dan (2006). Photoshop Lab Color: El enigma del Cañón y otras aventuras en el espacio de color más potente . Berkeley, California: Londres: Peachpit; Educación Pearson. ISBN 0-321-35678-0.
16. El modo de color de laboratorio en Photoshop, Adobe TechNote 310838
17. TIFF: Revisión 6.0 Archivado el 15 de agosto de 2000 en la Wayback Machine Adobe Developers Association, 1992
18. Consistencia de color y Adobe Creative Suite Archivado el 25 de julio de 2008 en Wayback Machine.
19. Guía del usuario de Adobe Acrobat Reader 4.0 "El modelo de color que utiliza Acrobat Reader se llama CIELAB..."
20. "Ajustes de laboratorio - RawPedia". rawpedia.rawtherapee.com . Consultado el 8 de mayo de 2018 .
21. "2.6. Más uso de CIE LAB y CIE LCH". docs.gimp.org .
22. "Módulo de color Nivel 4". w3.org . Consultado el 6 de octubre de 2023 .
23. "lab() - CSS: Hojas de estilo en cascada MDN". desarrollador.mozilla.org . Consultado el 6 de octubre de 2023 .
24. Hunter, Richard Sewall (julio de 1948). "Medidor fotoeléctrico de diferencia de color". JOSÁ . 38 (7): 661.(Actas de la reunión de invierno de la Sociedad Óptica de América)
25. Hunter, Richard Sewall (diciembre de 1948). "Exactitud, precisión y estabilidad del nuevo medidor fotoeléctrico de diferencia de color". JOSÁ . 38 (12): 1094.(Actas de la trigésima tercera reunión anual de la Sociedad Óptica de América)
26. Hunter, Richard Sewall (julio de 1948). "Medidor fotoeléctrico de diferencia de color". JOSÁ . 38 (7): 661.(Actas de la reunión de invierno de la Sociedad Óptica de América)
27. Hunter, Richard Sewall (diciembre de 1948). "Exactitud, precisión y estabilidad del nuevo medidor fotoeléctrico de diferencia de color". JOSÁ . 38 (12): 1094.(Actas de la trigésima tercera reunión anual de la Sociedad Óptica de América)

enlaces externos

• Subprograma de conversión de color demostrativo
• Colorimetría CIE 15-3 Informe técnico CIE Colorimetría 15 tercera edición (2004). Una referencia autorizada.
• Documento técnico sobre la comprensión de los colores de X-rite.