Espacio de color CIELAB

Espacio de color estándar con valores opuestos al color

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 únicamente los colores que encajan en la gama sRGB (y, por lo tanto, se pueden visualizar en una pantalla de ordenador 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 como 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 similar percibido en el color. Si bien el espacio LAB no es verdaderamente uniforme perceptualmente, sin embargo es útil en la industria para detectar pequeñas diferencias en el 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 experimentos de comparación de colores en condiciones de laboratorio.

Coordenadas

El espacio CIELAB es tridimensional y cubre toda la gama (rango) de la percepción humana del color. Se basa en el modelo oponente de la visión humana, donde el rojo y el verde forman un par oponente y el azul y el amarillo forman un par oponente. El valor de luminosidad, L* (pronunciado "L estrella"), 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 los oponentes azul-amarillo, con números negativos hacia el azul y positivos hacia el amarillo.

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

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

Si bien la intención detrás de CIELAB era crear un espacio que fuera perceptualmente más uniforme que CIEXYZ utilizando solo una fórmula simple, ^[3] se sabe que CIELAB carece de uniformidad perceptual , particularmente en el área de 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 indica negro y L* = 100 indica blanco), su posición entre el rojo y el verde ( a* , donde los valores negativos indican verde y los positivos indican rojo) y su posición entre el amarillo y el azul ( b* , donde los valores negativos indican azul y los positivos indican amarillo). Los asteriscos (*) después de L* , a* y b* se pronuncian estrella y forman parte del nombre completo para distinguir L * a * b * de Hunter's Lab , que se describe a continuación.

Como el modelo L*a*b* tiene tres ejes, se requiere un espacio tridimensional para ser representado completamente. ^[5] Además, como cada eje no es lineal, no es posible crear un diagrama de cromaticidad bidimensional. Además, las representaciones visuales que se muestran en los gráficos de la gama completa de colores CIELAB 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 humano. 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* tienen como objetivo imitar la respuesta no lineal del sistema visual. Además, los cambios uniformes de los componentes en el espacio de color L*a*b* apuntan a corresponderse con los 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 a 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 consulta de colores (CLUT).

En los sistemas gestionados por 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 normalmente se limita al rango de −128 a 127 para su uso con valores de código entero, aunque esto da como resultado un recorte potencial de algunos colores según el tamaño del espacio de color de origen. El gran tamaño de la gama y la utilización ineficiente del espacio de coordenadas significa 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 luminosidad, aunque no tiene en cuenta el efecto Helmholtz-Kohlrausch . CIELAB es menos uniforme en los ejes de color, pero resulta útil para predecir pequeñas diferencias de color.

El espacio de coordenadas CIELAB representa toda la gama de visión fotópica (luz del día) humana y supera ampliamente la gama de sRGB o CMYK. En una implementación de números enteros como TIFF, ICC o Photoshop, el gran espacio de coordenadas da como resultado una ineficiencia sustancial de los datos debido a los valores de código no utilizados. Solo alrededor del 35 % de los valores de código de coordenadas disponibles se encuentran dentro de la gama CIELAB con un formato de números enteros. ^[7]

El uso de CIELAB en un formato entero de 8 bits por canal suele dar lugar a errores de cuantificación significativos. Incluso 16 bits por canal pueden dar lugar a recortes, ya que la gama completa se extiende más allá del espacio de coordenadas límite. Lo ideal es utilizar CIELAB con datos de punto flotante para minimizar los errores de cuantificación obvios.

Las normas y documentos de la CIE son propiedad de la CIE y deben adquirirse; sin embargo, las fórmulas para 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 especificado. para el observador colorimétrico estándar CIE 1931 (2°) y asumiendo una 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 de la impresión:

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

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 = ⁠16/116⁠ = ⁠4/29Las 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]

De CIELAB a CIEXYZ

La transformación inversa se expresa más fácilmente utilizando 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 ) representadas 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 tono, ángulo del tono en la rueda de color CIELAB) en lugar de las coordenadas cartesianas a * y b *. La luminosidad CIELAB L* permanece inalterada.

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 el mismo que los modelos de color HSV, HSL o HSB, aunque sus valores también se pueden interpretar como un 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 RGB cúbico. 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 gris.

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 es comúnmente utilizado por 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, la CIE ha ido incorporando un número cada vez mayor de fenómenos de apariencia del color en sus modelos y ecuaciones diferenciales para predecir mejor la percepción humana del color. Estos modelos de apariencia del color , de los que CIELAB es un ejemplo sencillo, ^[14] culminaron con CIECAM02 .

Oklab se construye sobre la misma estructura espacial y consigue una mayor uniformidad perceptiva.

Uso

Algunos sistemas y aplicaciones de software que soportan 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 bit)". El punto blanco , que por defecto es D50 , se puede cambiar mediante el perfil ICC .
• CIELAB D50 está disponible en los perfiles ICC como un espacio de conexión de perfiles 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 le denomina "espacio de color Lab". ^{[18] [19]}
• CIELAB es una opción del Medidor de color digital en macOS descrita como "L*a*b*".
• CIELAB está disponible en el editor de fotografías RawTherapee , donde se lo denomina “espacio de color Lab”. ^[20]
• GIMP utiliza CIELAB para el filtro de ajuste de tono y croma, la selección difusa y el cubo de pintura. También hay un selector de color LCh(ab). ^[21]
• La compatibilidad del navegador web con CIELAB se introdujo como parte del Módulo de color CSS Nivel 4 y es compatible con todos los navegadores principales. ^{[22] [23]}

Laboratorio Hunter

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 ser calculado a través de fórmulas simples del espacio CIEXYZ , pero para ser más uniforme desde el punto de vista perceptual. 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]}

Véase también

• Teoría del color
• Proceso de oposición
• HSL y HSV
• Modelo de color RGB
• Modelo de color CMYK
• CIELUV
• CIECAM02
• Espacio de color HCL
• Espacio de color Oklab

Notas

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

Referencias

1. Colorimetría CIE 15 (tercera edición). 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 la tecnología de la imagen: arquitectura, formato de perfil y estructura de datos, (2006).
3. MacEvoy, Bruce. "Explicación de esta historia".
4. Una discusión y una propuesta de mejora, Bruce Lindbloom
5. Representaciones 3D de la gama L*a*b*, Bruce Lindbloom.
6. Jain, Anil K. (1989). Fundamentos del procesamiento de imágenes digitales . Nueva Jersey, Estados Unidos de América: Prentice Hall . pp. 68, 71, 73. ISBN. 0-13-336165-9.
7. "Gama de números enteros de LAB —Bruce Lindbloom". brucelindbloom.com . Consultado el 12 de diciembre de 2020 .
8. "Fórmula CIELAB". Lista de términos CIE . Consultado el 10 de mayo de 2024 .
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). "Escapando de RGBland: selección de colores para gráficos estadísticos" (PDF) . Computational Statistics & Data Analysis . 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 arco iris: cómo hacer un uso eficaz de los colores en las visualizaciones meteorológicas" (PDF) . Boletín de la Sociedad Meteorológica Estadounidense . 96 (2): 203–216. Bibcode :2015BAMS...96..203S. doi :10.1175/BAMS-D-13-00155.1. hdl : 10419/101098 .
13. Escala de color CIE-L*C*h
14. Fairchild, Mark D. (2005). "Modelos de apariencia de imagen y color". Modelos de apariencia de color . John Wiley and Sons. pág. 340. ISBN 0-470-01216-1.
15. Margulis, Dan (2006). Photoshop Lab Color: The Canyon Conundrum and Other Adventures in the Most Powerful Colorspace [El enigma del cañón y otras aventuras en el espacio de color más potente] . Berkeley, California: Londres: Peachpit; Pearson Education. 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 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. Mayor 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". developer.mozilla.org . Consultado el 6 de octubre de 2023 .
24. Hunter, Richard Sewall (julio de 1948). "Medidor de diferencia de color fotoeléctrico". JOSA . 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 de diferencia de color fotoeléctrico". JOSA . 38 (12): 1094.(Actas de la trigésima tercera reunión anual de la Sociedad Óptica de América)
26. Hunter, Richard Sewall (julio de 1948). "Medidor de diferencia de color fotoeléctrico". JOSA . 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 de diferencia de color fotoeléctrico". JOSA . 38 (12): 1094.(Actas de la trigésima tercera reunión anual de la Sociedad Óptica de América)

Enlaces externos

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