CIELAB颜色空间及色域标准

名称

在开始之前，先明确一下Lab颜色空间（Lab color space）的名字：

- Lab的全称是CIELAB，有时候也写成CIE L*a*b*

- 这里的CIE代表International Commission on Illumination（国际照明委员会），它是一个关于光照、颜色等的国际权威组织。

通道

Lab是由一个亮度通道（channel）和两个颜色通道组成的。在Lab颜色空间中，每个颜色用L、a、b三个数字表示，各个分量的含义是这样的：

- L*代表亮度

- a*代表从绿色到红色的分量

- b*代表从蓝色到黄色的分量

Perceptual uniform

Lab是基于人对颜色的感觉来设计的，更具体地说，它是感知均匀（perceptual uniform）的。Perceptual uniform的意思是，如果数字（即前面提到的L、a、b这三个数）变化的幅度一样，那么它给人带来视觉上的变化幅度也差不多。

Lab相较于RGB与CMYK等颜色空间更符合人类视觉，也更容易调整：想要调节亮度（不考虑Helmholtz–Kohlrausch effect，见下注）就调节L通道，想要调节只色彩平衡就分别调a和b。

注：Helmholtz–Kohlrausch effect是人眼的一种错觉——当色彩饱和度高时，颜色会看起来更亮。

设备无关

Lab有个很好的特性——设备无关（device-independent）。也就是说，在给定了颜色空间白点（white point）（下图中表示了一种颜色空间的白点）之后，这个颜色空间就能明确地确定各个颜色是如何被创建和显示的，与使用的显示介质没有关系。

这么牛X的特性不用肯定浪费啊，举个典型的栗子，当你想把屏幕上的RGB图片转成打印用的CMYK图片的时候，就可以先将它从RGB转成LAB，然后再把LAB图片转成CMYK模式。我们可以放心大胆滴这么做，因为LAB的色域（gamut）比RGB和CMYK都要大（Lab色域很大，有一大部分已经超出了人类视觉范围，也就不能称之为“颜色”了）。

需要注意的是，Lab定义的是相对于白点的颜色，只有定义完白点是什么颜色（比如定义为CIE standard illuminant D50），我们才能知道其他的颜色。

数值范围

理论上说，L*、a*、b*都是实数，不过实际一般限定在一个整数范围内：

- L*越大，亮度越高。L*为0时代表黑色，为100时代表白色。

- a*和b*为0时都代表灰色。

- a*从负数变到正数，对应颜色从绿色变到红色。

- b*从负数变到正数，对应颜色从蓝色变到黄色。

- 我们在实际应用中常常将颜色通道的范围-100~+100或-128~127之间。

可视化

我们可以看到，L*a*b*一共有三个分量，因此可以在三维空间中呈现。

在二维空间中，常用chromaticity diagram来可视化它，也就是固定亮度L，看a和b的变化。注意，这些可视化不是精确的，只是能帮助人理解。

CIELUV

有一个颜色空间和CIELAB很像，叫 CIE 1976 (L*, u*, v*) ，也叫CIELUV。这个颜色空间的L*是和CIELAB一样的，但颜色分量不一样。

LAB和RGB、CMYK之间的转换

由于RGB和CMYK都是设备相关的，因此不能直接和LAB互相转换。所以在转换之前，必须定义一种绝对的颜色空间，比如sRGB或者Adobe RGB。

从RGB转到sRGB是设备相关的，但之后的变换是设备无关的。

一、色域简介

色域是对一种颜色进行编码的方法，指一个技术系统能够产生的颜色的总和。在计算机图形处理中，色域是颜色的某个完全的子集。颜色子集最常见的应用是用来精确地代表一种给定的情况

色域就是指某种表色模式所能表达的颜色构成的范围区域，也指具体设备，如显示器、打印机等印刷复制所能表现的颜色范围。自然界中可见光谱的颜色组成了最大的色域空间，该色域空间中包含了人眼所能见到的所有颜色，可以用 CIELAB颜色空间来表示。设备的色域空间大小与设备、介质和观察条件有关。设备的色域空间越大，表明能够再现的颜色越多

常见的色域标准有三种，那就是sRGB、Adobe RGB、NTSC

二、色域标准

2.1 sRGB

sRGB色域是微软和HP在1996年共同开发的色彩空间，也是目前的微软旗下的Windows系统和众多原生软件默认支持的色彩空间

2.2 NTSC

NTSC色域是NTSC（（美国）国家电视标准委员会）标准下的色彩空间，不能直接兼容计算机系统，不能完全覆盖住 sRGB，100% sRGB ≈ 72% NTSC

2.3 DCI-P3

DCI-P3是一种应用于数字影院的色域，它是一种以人类视觉体验为主导的色域标准，尽可能匹配电影场景中能展现的全部色域。它也不是色域最广的标准（目前最新的标准为BT.2020），但是在Rec.709标准之上，拥有更广阔的红色/绿色系范围

2.4 Adobe RGB

Adobe RGB是专业软件生产商Adobe在1998年推出的色彩空间，初衷是为了同时囊括sRGB（电脑常用的色彩空间）和CMYK（印刷常用的色彩空间），这样拍出的数码照片不仅能在电脑上正常显示和编辑，也能印刷出颜色无损而正确的相片。Adobe RGB相比sRGB囊括的色彩范围更广，在专业的摄影和后期领域被广泛使用

2.5 色域与显示器

目前购买电子显示器，厂家经常会宣传该显示器的色域信息，那么究竟哪些参数代表着优秀显示器呢？我们从劣质开始说起：

如果一个屏幕的色域只有 65% sRGB 或者 45% NTSC 的话，在2022年可以直接扔掉；

如果一个屏幕的色域是100% sRGB或者72% NTSC 以上色域，可以继续使用，属于还不错的显示效果；

如果一个屏幕的色域是 90% Adobe RGB或者90% NTSC 以上的屏幕，是非常优秀的屏幕；

三、广色域

WCG，即Wide Color Gamut，广色域，指特定颜色的全集，是一种提高颜色的纯度让色域往外扩张的技术。一些LCD显示器支持的色域达到NTSC的90%以上，甚至到了97%，这也就是广色域液显显示器。一般来说，只要新的色域范围比以前的大，都可以叫做广色域。例如：

超高清联盟把广色域（WCG）定义为比Rec. 709更大的色域，WCG将包括DCI-P3和Rec. 2020

Adobe Wide Gamut RGB

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