espacio de color cielab
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Año de la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación
ESPACIO DE COLOR CIELAB
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Lab es el nombre abreviado de dos espacios de color diferentes. El más conocido es CIELAB (estrictamente CIE 1976 L*a*b*) y el otro es Hunter Lab (estrictamente, Hunter L, a, b). Lab es una abreviación informal, y puede confundirse con uno u otro espacio de color. Los espacios de color están relacionados en intención y propósito, pero son diferentes.
Ambos espacios son derivados del espacio "maestro" CIE 1931 XYZ. Sin embargo, CIELAB se calcula usando raíces cúbicas, y Hunter Lab se calcula usando raíces cuadradas.1 Se recomienda utilizar CIELAB para nuevas aplicaciones, excepto donde los datos deban compararse con valores Hunter L,a,b existentes.1
El propósito de ambos espacios es producir un espacio de color que sea más "perceptivamente lineal" que otros espacios de color. Perceptivamente lineal significa que un cambio de la misma cantidad en un valor de color debe producir un cambio casi de la misma importancia visual. Lo anterior puede mejorar la reproducción de tonos cuando se almacenan colores en valores de precisión limitada. Ambos espacios Lab están relacionados con el punto-blanco de los datos XYZ desde donde fueron convertidos. Los valores Lab no definen colores absolutos a no ser que se especifique el punto-blanco. En la práctica, muchas veces se asume que el punto-blanco sigue un estándar y no se establece explícitamente (por ejemplo, todo los valores Lab ICC son relativos al iluminante D50 del estándar CIE).
Las siglas LAB se refieren al espacio de color tridimensional, en donde L o L* es luminosidad de negro a blanco, A o a* va de rojo a verde y B o b* es la gradiente del azul. Actualmente se usa en Adobe Photoshop, perfiles ICC, archivos TIFF y documentos PDF.
Un ejemplo de aumentar los colores usando LAB en Photoshop. El lado izquierdo está aumentado. Nota que este ejemplo está aumentado demasiado para mostrar más claramente el efecto.
Comparado con el RGB y CMYK, a menudo es más rápido hacer correcciones eficientes de color en Lab. El hecho de que la luminosidad es completamente ignorada en los canales A y B, hace que sea mucho menos sensible a errores.
Aunque el número de valores numéricos posibles por cada píxel es menor en Lab que en RGB o CMYK, es posible referenciar una cantidad superior de colores en total desde el sistema Lab -no solo
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colores que no pueden ser descritos con RGB o CMYK sino también colores que no aparecen en absoluto en el mundo real. En algunos casos este acceso a colores imaginarios es de utilidad cuando se generan manipulaciones de imagen de gran cantidad de pasos.
Sería natural asumir que uno pierde información convirtiendo una imagen entre Lab y cualquier otro espacio de color. De todas maneras, de acuerdo a las pruebas realizadas por Dan Margulis las pérdida es ínfima.
SIGNIFICADO DE "LAB"
Algunos usos específicos de la abreviación en literatura, software, etc.
En Adobe Photoshop, la edición de imágenes usando "Lab" es CIELAB D50.
En Perfiles ICC, el espacio de color Lab usado como el espacio de conexión de perfil es CIELAB D50.
En archivos TIFF, el espacio de color Lab es CIELAB.
En documentos PDF, Lab es CIELAB.
El espacio de color CIE 1976 L*, a*, b* CIELAB)[editar]
El CIE L*a*b* (CIELAB) es el modelo cromático usado normalmente para describir todos los colores que puede percibir el ojo humano. Fue desarrollado específicamente con este propósito por la Commission Internationale d'Eclairage(Comisión Internacional de la Iluminación), razón por la cual se abrevia CIE. Los asteriscos (*) que siguen a cada letra forman parte del nombre, ya que representan L*, a* y b*, de L, a y b.
Los tres parámetros en el modelo representan la luminosidad de color (L*, L*=0 rendimientos negro y L*=100 indica blanca), su posición entre rojo y verde (a*, valores negativos indican verde mientras valores positivos indican rojo) y su posición entre amarillo y azul (b*, valores negativos indican azul y valores positivos indican amarillo).
El modelo de color Lab ha sido creado para servir como un dispositivo independiente modelo para ser utilizado como referencia. Por eso es
Luminosidad al 25%.
Luminosidad al 75%.
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crucial darse cuenta de que la representaciones visuales de la plena gamut de colores en este modelo nunca son exactas. Están ahí sólo para ayudar en el concepto, pero son intrínsecamente inexactas.
El modelo de color Lab es tridimensional y sólo puede ser representado adecuadamente en un espacio tridimensional.
Diferencias de medida
CIE 1976 L*a*b* está basado en el espacio de color XYZ CIE 1931 como un intento de linealizar las diferencias de color perceptibles por el ojo humano, usando la métrica de diferencias de color descritas por la elipse de MacAdam. Las relaciones no lineales para L*, a* y b* pretenden emular la respuesta no lineal del ojo. Además, los cambios uniformes de los componentes en el espacio de color L*a*b* tienen por objeto corresponder a cambios uniformes en el color percibido, por lo que las diferencias relativas de percepción entre dos colores en el espacio L*a*b* se pueden aproximar tratando cada color como un punto en un espacio tridimensional, con tres componentes: L *, a *, b * y tomando la distancia entre ellos.
ENTENDIENDO EL ESPACIO DE COLOR CIE L*A*B*
Es remarcable cómo el ojo humano puede percibir millones de colores. Es también interesante cómo cada individuo percibe el color y como éstas percepciones diferentes pueden resultar en costosos problemas relacionados al color para fabricantes y
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proveedores. Por lo tanto, ¿cómo evaluamos el color de un objeto o expresamos el color en forma precisa a otra persona usando un lenguaje y estándar consistente?
Espacio de Color
Un espacio de color puede ser descripto como un método para expresar el color de un objeto usando algún tipo de anotación, como pueden ser los números. La Commission Internationale de lÉclairage (CIE), una organización sin fines de lucro que es considerada como la autoridad en la ciencia de la luz y el color, ha definido espacios de color, incluyendo CIE XYZ, CIE L*C*h, y CIE L*a*b*, para comunicar y expresar el color objetivamente.
El espacio de color L*a*b*, también referido como CIELAB, es actualmente uno de los espacios de color más populares y uniformes usado para evaluar el color de un objeto. Este espacio de color es ampliamente usado porque correlaciona los valores numéricos de color consistentemente con la percepción visual humana. Investigadores y fabricantes lo usan para evaluar los atributos de color, identificar inconsistencias, y expresar precisamente sus resultados a otros en términos numéricos.
El Lenguaje Universal: Expresando el Color Usando Coordenadas L*a*b*
El color corresponde a una percepción e interpretación subjetiva. Dos personas mirando un mismo objeto pueden usar puntos de referencia distintos y expresar el mismo color con una gran variedad de palabras diferentes, llevando a confusión y falta de comunicación internamente o a través de la cadena de abastecimiento. Para evitar esto y asegurar que una muestra cumpla con el estándar, el color debe ser expresado en términos numéricos y objetivos.
Cuando se clasifican los colores, se los puede expresar en términos de matiz (color), luminosidad (brillo) y saturación (vividez). Al crear escalas para éstos atributos, podemos expresar en forma precisa el color.
El espacio de color L*a*b* fue modelado en base a una teoría de color oponente que establece que dos colores no pueden ser rojo y verde al mismo tiempo o amarillo y azul al mismo tiempo. Como se muestra a continuación, L*indica la luminosidad y a* y b* son las coordenadas cromáticas.
L*=luminosidad a*= coordenadas rojo/verde (+a indica rojo, -a indica verde)
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b* = coordenadas amarillo/azul (+b indica amarillo, -b indica azul)
Los instrumentos de medición de color, incluyendo espectrofotómetros y colorímetros, pueden cuantificar éstos atributos de color fácilmente. Ellos determinan el color de un objeto dentro del espacio de color y muestran los valores para cada coordenada L*, a*, y b*
Figura 2
Diferencias de Color: ¿Qué próxima es la igualación de la Muestra con el Estándar?
Aún si dos colores parecen los mismos a una persona, se pueden encontrar diferencias ínfimas cuando son evaluados con un instrumento de medición de color. Si el color de una muestra no cumple con el
estándar, la satisfacción del consumidor se ve comprometida y la cantidad de trabajo y costos aumenta. Es por ello, que identificar diferencias de color entre una muestra y el estándar antes de la producción masiva es muy importante.
La diferencia de color es definida como la comparación numérica de una muestra con el estándar. Indica las diferencias en coordenadas absolutas de color y se la conoce como Delta (Δ). Deltas por L* (ΔL*), a* (Δa*) y b* (Δb*) pueden ser positivas (+) o negativas (-). La diferencia total, Delta E (ΔE*), sin embargo, siempre es positiva. Éstas son expresadas como:
Al medir el color de una manzana, por ejemplo, los valores L*a*b* que se ven en la Figura 2 muestran las mediciones de los instrumentos de color.
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ΔL* = diferencia en luz y oscuridad (+= más luminoso, -= más oscuro)
Δa* = diferencia en rojo y verde (+ =más rojo, -= más verde)
Δb* = diferencia en amarillo y azul (+ =más amarillo, -= más azul)
ΔE* = diferencia total de color
Figura 3
Para determinar la diferencia total de color entre las tres coordenadas, se debe usar la siguiente fórmula:
Es importante destacar que Delta E sólo indica la magnitud de la diferencia total de
color pero no indica cuán correcta es.
Ahora, comparemos la manzana en la Figura 2 a una segunda manzana (ver Figura 3)
Al mirar los valores L*a*b* para cada manzana en la Figura 3, podemos determinar objetivamente que las manzanas no igualan encolor. Estos valores nos dicen que la Manzana 1 es un poco más oscura, roja y menos amarilla que la Manzana 2. Si ponemos losvalores ΔL*= +4.03, Δa*=-3.05, y Δb*=+1.04 en la ecuación de diferencia de color, se puede determinar que la diferencia totalde color es 5.16.
Los instrumentos de medición de color pueden detectar diferencias no visibles por el ojo humano e instantáneamente mostrar esas diferencias en forma numérica o en un gráfico de reflectancia espectral. Luego de identificar las
ΔE* = [ΔL*2 + Δa*2 + Δb*2]1/2
5.16 = [4.03*2 + -3.05*2 +
1.04*2]1/2
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diferencias de color usando los valores L*a*b*, se debería decidir si la muestra es aceptable o no.
Tolerancias de Color: ¿Es la Diferencia de Color Aceptable?
La tolerancia de color es el límite de cuán grande la diferencia de color entre la muestra y el estándar es permitida para que la muestra sea considerada aceptable. Usando L*a*b*, los usuarios pueden correlacionar las diferencias de color numéricas a sus propias evaluaciones visuales. Los valores de tolerancia deberían ser definidos internamente o entre el proveedor y el consumidor y usados en control de calidad para determinar si la muestra pasa o no el proceso de inspección.
Figura 4
Las tolerancias típicamente deberían ser establecidas por cada componente ΔL*, Δa*, y Δb* para identificar qué coordenada, si lo hay, ha excedido el límite. Los valores de tolerancia crean una caja alrededor del estándar (ver Figura 4). El color que cae dentro de la caja es considerado aceptable, mientras que el color que cae fuera de ella es rechazado. ΔE* puede ser usado para tolerancias, cuando el usuario también evalúa atributos individuales.
El color que queda cerca del borde de ésta caja de tolerancia puede ser aceptable numéricamente pero visualmente inaceptable para el observador. La fórmula de diferencia de color CIE2000 se estableció
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para solucionar éste problema. Ésta fórmula establece en forma más precisa cómo el ojo humano percibe el color y provee una mayor exactitud, creando un elipsoide alrededor del estándar dentro del espacio de color. El color que cae dentro del elipsoide es considerado aceptable, mientras que el color que cae fuera es rechazado.
Conversiones RGB y CMYK
No existen fórmulas sencillas para la conversión entre valores RGB o CMYK y L*a*b*, ya que los modelos de color RGB y CMYK dependen del dispositivo. Los valores RGB o CMYK deben ser transformados a un espacio de color absoluto específico, tal como sRGB o RGB de Adobe. Estos espacios serán dependientes del dispositivo, a diferencia de los datos resultantes de la transformación, permitiendo que estos datos sean transformados al espacio de color CIE 1931 y luego en L*a*b*.
Conversiones XYZ a CIE L*a*b* (CIELAB) y viceversa
Transformación directa
Donde:
Dónde: , y son los valores triestímulo CIE XYZ del punto de blanco de referencia.
La división de la función f(t) en dos dominios se hace para prevenir una pendiente infinita en t=0. Se asume que la función f(t) sea lineal para un tiempo t=t0 y que coincide con la raíz cúbica de t para t=t0, tanto en valor como en pendiente. En otras palabras, esto se puede expresar como:
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El valor de b fue ajustado a 16/116. Las anteriores ecuaciones pueden ser resueltas para a y t0:
donde δ = 6/29. Nótese que
Transformación inversa
La transformación inversa es como sigue, con como se mencionó antes:
La Transformada desde (u',v') a (x,y) es:
.
La Transformación de CIELUV a XYZ se lleva a cabo como sigue:
Espacio de Color de Hunter Lab
La variable L es una correlación de la luminosidad, y es calculada a partir del valor Y triestímulo usando la Aproximación de Priest para el valor de Munsell:
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Donde: Yn es el valor Y tri-estímulo de un objeto blanco específico.
Para aplicaciones de color de superficie, el objeto blanco específico generalmente es (aunque no siempre) un material hipotético con reflectancia unitaria que cumple con laLey de Lambert-Beer. El resultado es que el valor de L estará comprendido en una escala entre 0 (negro) y 100 (blanco); aproximadamente 10 veces el valor de Munsell. Nótese, sin embargo, que una luminosidad de 50 no se produce por un valor Y de 50, sino de 25.
Las ecuaciones que siguen muestran los valores a y b, los cuales son los valores de los denominados ejes de colores complementarios. que representan aproximadamente los componentes de rojo (positivo) y verde (negativo) y se calculan de esta manera:
en la cual es un coeficiente que depende de la fuente luminosa (para D65, es 172,30; ver la fórmula aproximada más adelante) y Xn es el valor triestímulo del objeto blanco especificado.
El valor b, es positivo para los amarillos y negativo para las tonalidades azules y se calcula así:
es un coeficiente que también depende de la fuente luminosa (para D65, es 67,20) y Zn es el valor triestímulo Z del objeto blanco especificado
Ambos valores serán cero para los objetos que tienen idénticas coordenadas de cromaticidad a los objetos blancos específicos. Por lo general, este es el caso de los colores neutrales.
Fórmulas Aproximadas para y
En la versión anterior del espacio de color de Hunter Lab, valía 175 y , 70. Al parecer, Hunter Lab descubrió que un mejor acuerdo se podría obtener con otras mediciones de diferencia de color, como CIELAB, permitiendo que estos coeficientes dependan del alumbrado. Las fórmulas aproximadas son:
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Que dan lugar a los valores originales de la iluminación C, que fue la que se usó originalmente en el espacio de color Lab.
El Espacio de Color Hunter Lab como un Espacio de color de valencia cromática de Adams
Los espacios de color de valencia cromática de Adams están basados en dos elementos: una escala relativa de luminosidad uniforme, y una escala relativa de cromaticidad uniforme.4 Si se toma la aproximación de Priest de la escala de luminosidad uniforme respecto al valor de la escala de Munsell, ésta podría ser expresada en notación moderna como sigue:
y como las coordenadas de cromaticidad uniforme:
donde es un coeficiente de ajuste, se obtienen los valores de los dos ejes cromáticos:
La cual es idéntica a las fórmulas de Hunter Lab suministradas anteriormente si se elige a y . Por lo
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tanto, el espacio de color Hunter Lab es un espacio de color de valencia cromática de Adams.