LAB — аббревиатура названия двух разных (хотя и похожих) цветовых пространств . Более известным и распространенным является CIELAB (точнее, CIE 1976 L*a*b* ), другим — Hunter Lab (точнее, Hunter L, a, b). Таким образом, Lab — это неформальная аббревиатура, не определяющая цветовое пространство однозначно. Чаще всего, говоря о пространстве Lab, подразумевают CIELAB.

При разработке Lab преследовалась цель создания цветового пространства, изменение цвета в котором будет более линейным с точки зрения человеческого восприятия (по сравнению с XYZ ), то есть с тем, чтобы одинаковое изменение значений координат цвета в разных областях цветового пространства производило одинаковое ощущение изменения цвета. Таким образом математически корректировалась бы нелинейность восприятия цвета человеком. Оба цветовых пространства рассчитываются относительно определенного значения точки белого . Если значение точки белого дополнительно не указывается, подразумевается, что значения Lab рассчитаны для стандартного осветителя D50.

История Lab

В 1931 году после серии экспериментов по оценке восприятия цвета человеком Международная комиссия по освещению разработала стандарт CIE 1931 XYZ . Это цветовое пространство вмещало в себя все воспринимаемые человеком цвета. Чтобы устранить нелинейность XYZ в 1960 году Мак-Адам предложил пространство UVW. В 1964 году Вишецким была предложена модель U*V*W. В 1948 году Ричардом Хантером была предложена модель Hunter L, a, b, а в 1976 году после устранения разногласий была разработана модель CIE L*a*b*, которая является сейчас международным стандартом.

Все эти цветовые пространства стремились уменьшить нелинейность изменения цвета в разных частях области цветового охвата , однако идеального в этом отношении стандарта так и не появилось. В Hunter Lab наблюдается сжатие в желтой части и расширение в синей. В CIELAB, хотя она разработана на основе Hunter Lab и должна была устранить имеющиеся недостатки, отмечается расширение в желтой части. Оба цветовых пространства вычисляются из пространства CIE 1931 XYZ , однако преобразования в CIELAB осуществляются с использованием кубических корней, в то время как в Hunter Lab использованы квадратные.

Формулы определения координат CIELAB

Преобразование XYZ -> L*a*b*

${\displaystyle L^{*}=116\,f(Y/Y_{n})-16}$

${\displaystyle a^{*}=500\,[f(X/X_{n})-f(Y/Y_{n})]}$

${\displaystyle b^{*}=200\,[f(Y/Y_{n})-f(Z/Z_{n})]}$

где

${\displaystyle f(t)={\begin{cases}t^{1/3},&t>(6/29)^{3}\\{\frac {1}{3}}\left({\frac {29}{6}}\right)^{2}t+{\frac {4}{29}}\end{cases}}}$

Значения ${\displaystyle X_{n}}$ , ${\displaystyle Y_{n}}$ и ${\displaystyle Z_{n}}$ это координаты белой точки в значениях CIE XYZ (буква n означает «нормализованность»).

Разделение функции ${\displaystyle f(t)}$ на два участка было сделано, чтобы избежать точки бесконечной сингулярности при ${\displaystyle t=0}$ . ${\displaystyle f(t)}$ предполагается линейной при значениях меньших ${\displaystyle t=t_{0}}$ , и соответствует ${\displaystyle t^{1/3}}$ на участке справа от ${\displaystyle t_{0}}$ . Другими словами:

${\displaystyle t_{0}^{1/3}}$	${\displaystyle =}$	${\displaystyle at_{0}+b}$	(соответствует значению)
${\displaystyle 1/(3t_{0}^{2/3})}$	${\displaystyle =}$	${\displaystyle a}$	(соответствует наклону кривой)

Значение ${\displaystyle b}$ выбрано 16/116. Приведенные выше уравнения могут быть решены для ${\displaystyle a}$ и ${\displaystyle t_{0}}$ :

${\displaystyle a}$	${\displaystyle =}$	${\displaystyle 1/(3\delta ^{2})}$	${\displaystyle =7.787037\cdots }$
${\displaystyle t_{0}}$	${\displaystyle =}$	${\displaystyle \delta ^{3}}$	${\displaystyle =0.008856\cdots }$

где ${\displaystyle \delta =6/29}$ . Заметим, что ${\displaystyle 16/116=2\delta /3}$

Обратное преобразование L*a*b* -> XYZ

Формулы обратного преобразования (при ${\displaystyle \delta =6/29}$ ) будут следующими:

1. задать ${\displaystyle f_{y}\ {\stackrel {\mathrm {def} }{=}}\ (L^{*}+16)/116}$
2. задать ${\displaystyle f_{x}\ {\stackrel {\mathrm {def} }{=}}\ f_{y}+a^{*}/500}$
3. задать ${\displaystyle f_{z}\ {\stackrel {\mathrm {def} }{=}}\ f_{y}-b^{*}/200}$
4. если ${\displaystyle f_{y}>\delta }$ то ${\displaystyle Y=Y_{n}f_{y}^{3}}$ иначе ${\displaystyle Y=(f_{y}-16/116)3\delta ^{2}Y_{n}}$
5. если ${\displaystyle f_{x}>\delta }$ то ${\displaystyle X=X_{n}f_{x}^{3}}$ иначе ${\displaystyle X=(f_{x}-16/116)3\delta ^{2}X_{n}}$
6. если ${\displaystyle f_{z}>\delta }$ то ${\displaystyle Z=Z_{n}f_{z}^{3}}$ иначе ${\displaystyle Z=(f_{z}-16/116)3\delta ^{2}Z_{n}}$

Практический смысл значений Lab

В цветовом пространстве Lab значение светлоты отделено от значения хроматической составляющей цвета ( тон , насыщенность ). Светлота задана координатой L (изменяется от 0 до 100, то есть от самого темного до самого светлого), хроматическая составляющая — двумя декартовыми координатами a и b. Первая обозначает положение цвета в диапазоне от зелено-голубого до красно-малинового, вторая — от голубого до желтого.

Использование Lab

В отличие от цветовых пространств RGB или CMYK , которые являются, по сути, набором аппаратных данных для воспроизведения цвета на бумаге или на экране монитора (цвет может зависеть от типа печатной машины, марки красок, влажности воздуха в цеху или производителя монитора и его настроек), Lab однозначно определяет цвет. Поэтому Lab нашёл широкое применение в программном обеспечении для обработки изображений в качестве промежуточного цветового пространства, через которое происходит конвертирование данных между другими цветовыми пространствами (например, из RGB сканера в CMYK печатного процесса). При этом особые свойства Lab сделали редактирование в этом пространстве мощным инструментом цветокоррекции .

Благодаря характеру определения цвета в Lab появляется возможность отдельно воздействовать на яркость, контраст изображения и на его цвет. Во многих случаях это позволяет ускорить обработку изображений, например, при допечатной подготовке . Lab предоставляет возможность избирательного воздействия на отдельные цвета в изображении, усиления цветового контраста, незаменимыми являются и возможности, которые это цветовое пространство предоставляет для борьбы с шумом на цифровых фотографиях .

Недостатки и критика LAB

Ввиду того что в преобразовании из XYZ в LAB используются формулы, содержащие кубические корни, LAB представляет собой сильно нелинейную систему. Это затрудняет применение привычных операций над 3-мерными векторами в этом цветовом пространстве. Две наиболее широко используемые формулы цветового различия , используемые в программах обработки изображений — CIEDE1976, вычисляемая как расстояние между точками в евклидовом пространстве (квадратный корень из суммы квадратов разностей координат), и CIEDE2000 , более поздний стандарт, дающий гораздо лучший результат, но в то же время чрезвычайно сложный для вычислений.

Ссылки

• (неопр.) . CIELab.XYZ .

Примечания