色空间对显色性评价的影响

色空间对显色性评价的影响

文/魏敏晨 王彬宇

色空间(Color Space)是从色度学角度描述颜色刺激的工具，我们通常使用色空间内的坐标来描述不同的颜色刺激，大家比较熟悉的(x,y)色坐标就是 CIE 1931 色度图的色坐标。

我们所常用的显色指数 CRI 也是通过计算各个标准色板在待测光源与参考光源照射下在色空间里距离来得到的。如果一个标准色板在待测光源与参考光源下的颜色在色空间中的距离越大，那么该光源的忠实显色性(color fidelity)也就越差。

除去最常使用的 CRI 以外，其他描述光源颜色质量的指数 GAI、FCI、CQS 等等都是通过颜色在色空间中的分布来计算的。例如 GAI 就是通过计算 CRI 所用的八个色板在待测光源照射下在 CIE1976 u’v’色空间所围城的面积来计算的。

为了更准确地使用色空间来描述颜色刺激，我们希望色空间越均匀越好。也就是说我们希望色空间中色坐标的差距与我们人眼所看到的颜色差别成正比（即色坐标距离越大色差越大）但并非所有的色空间都具有如此的均匀性。

在所有的色空间中，均匀度最差的就是 CIE 1931 xy 色空间（也就是 xy 色度图），这一问题被 MacAdam Ellipses （麦克亚当椭圆）所揭示出来。

GAI 所使用的 CIE 1976 u’v’同样存在不均匀的问题，我们把 1296 个 Munsell 色板在 CIE Illuminant C 照射下的颜色在图 1(a) 中标识出来。

图1 Munsell 色板在CIE1976 u’v’中的分布

之所以使用这 1296 个色板，是因为实验发现在 Illuminant C 下相邻色板间的视觉色差相同。也就是说，如果色空间均匀的话，色板与色板间的距离应该相同，即可以围城一个一个的圆。但是图 1 中这些色板围成了一个一个的椭圆（为了更清晰的显示，我们选取了部分亮度适中的色板在图 1(b) 中标识）。

大量的研究都致力于提高色空间的均匀性，从而更好地帮助我们描述颜色与色差。目前，最好的色空间即为 CIECAM02-UCS。我们同样将这 1296 个 Munsell 色板在 Illuminant C 下的颜色在这个 CIECAM02-UCS 空间下标识出来，如图 2 所示。我们可以看到在色板在图 2 的分布较图 1 相比均匀许多。

图2 Munsell 色板在 CIECAM02-UCS 的分布

如果两种不同的光源，若一个可以提高某些区域颜色的饱和度，而另一个只能提高另一颜色区域内的饱和度。在不均匀的色空间中，这两种光源对于颜色饱和度的提升就无法通过色域指数进行合理的评价。

目前最新的指数 IES Rf 也就使用了最均匀的 CIECAM02-UCS，CQS也尝试将 CIELab 空间调整为 CIECAM02-UCS （注：CIELab 相比于CIE 1976 u’v’有了很大的提升）。

除了色空间均匀性外，我们还应该考虑色域指数对于色温的稳定性。如果色板在色空间中的色坐标随着色温的变化而发生很大的改变，这无疑更夸大了色空间不均匀性这一问题。而 GAI 受色温的影响非常大。

图 3 显示了用于计算 GAI 的 8 个色板在 3000K 黑体和 6500K 日光模型下在 CIE 1976 u’v’中的分布；

图 4 则显示了在 CIECAM02-UCS 中的分布。

非常明显的就是图 3 中两个多边形所覆盖的区域差别明显，而图4中两个多边形较为相似。

图3 用于计算 GAI 的8个色板在两种光源照射下在 CIE1976 u’v’的分布

图4 用于计算 GAI 的8个色板在两种光源照射下在 CIECAM02-UCS的分布

诚实的小编勇敢地承认了：点赞的有才，评论的很帅，点赞又评论的漂亮得不像实力派！