GB T 7921-2008 均匀色空间和色差公式.pdf

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1、lCS 1718020A 20 蝠雪中华人民共和国国家标准GBT 79212008代替GBT 792119972008-0626发布均匀色空间和色差公式Uniform color space and color difference formula2009-030 1实施宰瞀髁鬻瓣警矬瞥星发布中国国家标准化管理委员会促19刖 罱GBT 79212008本标准对应于国际照明委员会出版物CIE 15：2004色度学和CIE 142：2001对工业色差评价的改进，与CIE 15：2004和CIE 142：2001的一致程度是非等效，主要差异如下：未采用计算H二和H二的部分公式；调整了计算CIE DE

2、2000色差公式的计算步骤。本标准代替GBT 7921-1997均匀色空间和色差公式。本标准与GBT 7921 1997相比主要变化如下：全文名词术语规范化并根据cIE 15：2004进行更新。将GBT 7921 1997中的“CIE 1976u7u7均匀色品图(CIE 1976u 7口7图)”、“CIE 1976L“口+色空间”、“明度指数”分别修改为“CIE 1976均匀色度标尺图(UCS图)”、“CIE 1976(L“+口)色空间”和“CIE 1976明度”并将“CIELAB色空间彩度”、“CIELUV色空间彩度”、“色调角”和“饱和度”等名词分别进行了更新；修改CIELAB色空间限制条

3、件的表达式，将0008 856修改为(24116)3，见本标准式(2)式(8)；增加了H三和H二备选的计算方法；增加了CIE DE2000色差公式计算方法和对目视评价实验标准条件的描述(本标准第6章)；删除第7章(色差的表示方法和色差单位)和第8章(色差的计算方法)，将相应的内容分别合并到51和52中；本标准表1和表2中与GBT 7921-1997中的表3相比增加了CIE照明体DS0，D55和D75的色度值，以及每个照明体的色品坐标z，Y；去掉CIE 1 976均匀色度标尺图照明体C的色品坐标点；删除表1、表2、表4；附录A增加了对h。的非正常值出现情况的说明。本标准的附录A为资料性附录。本标

4、准由全国颜色标准化技术委员会提出并归口。本标准起草单位：中国计量科学研究院、深圳市海川实业股份有限公司。本标准主要起草人：马煜、林弋戈、陈苹、何唯平、汤惠工。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：GBT 79211987、GBT 7921 1 997。均匀色空间和色差公式GBT 792120081范围本标准规定了在视觉上近似均匀的CIE 1976(L口b+)色空间和CIE 1976(L“+口)色空间以及相应的色差公式和CIE DE2000色差公式的计算方法。本标准适用于物体色和光源色的表示以及色差的表示和计算。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用

5、文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GBT 5698颜色术语CIE出版物101：1993色差评价中参数的影响CtE出版物142：2001对工业色差评价的改进3术语和定义GBT 5698确定的以及下列术语和定义适用于本标准。31CIE 1976明度CIE 1976 lightness在CIE 1976均匀色空间中，表示物体色明度的坐标，符号表示为：L。4 CIE 1976均匀色度标尺图(UCS图)CIE 1976均匀色度标尺图由CIE 1931色品图

6、作投影转换而得，在视觉上比z，y色品图的颜色空间更均匀，见图1。GBT 79212008石。 一 ；驾! 迎 ! !沁婴譬!型 l一780t500 A，490E t一 80 。Iom ，38C 裂图1 CIE 1976均匀色度标尺图(CIE 1931标准色度观察者)图1中A、D65为CIE标准照明体相应的坐标，E代表等能白光在色品图中的位置。图l中横坐标“值和纵坐标。值由式(1)给出：“7一再占箩砸或者“一i干了面j二_弦戥者“。f一面亳南面或者。Iji9研y (1)式中：x、y、z样品的三刺激值。当视场在1。4。之问时，采用CIE 1931标准色度系统的三刺激值x、y、z；当视场大于4。时，

7、使用CIE 1964标准色度系统的三刺激值Xlo、Y10、Z10；z、y样品在CIE 1931标准色度系统中的色品坐标z，或在CIE 1964标准色度系统中的色品坐标XlO，ylO。5 CIE 1976均匀色空间与色差公式为获得视觉上较均匀的颜色空间，CIE推荐CIE 1976(L口b+)色空间和CIE 1976(L“+口”)色空间，并分别规定了色差计算方法。注：本章中用脚标0和1代表用于色差比较的两个样品。51 CIE 1976(L+口+b+)色空间(简称CIELAB色空间)511基本坐标近似均匀的CIELAB三维色空间由直角坐标L，a，b构成，L，n，b由式(2)确定：2L+一116f(Y

8、Y。)一16 1口一500f(XX一)一f(YY)b一200f(YY。)一(ZZ。)JGBT 79212008式中：x，y、z被测物体色刺激在CIE 1931标准色度系统中的三刺激值x、l，、z，或在CIE 1964标准色度系统中的三刺激值xlo、ylo、zlo；x。、n、乙给定的白物体色刺激的三刺激值。当(XX。)(24116)3时，(XX。)一(XX。)13 (3)当(XX。)(24116)3时，(X墨)=(24116)3时，f(Yl)一(yY二)13 (5)当(YYo)(24116)3时，f(YY。)一(841108)(yy。)+16116 (6)当(ZZ。)(24116)3时，f(ZZ

9、。)一(zz。)13 (7)当(ZZ。)(24116)3时，f(ZZ。)一(841108)(zz。)+16116 (8)在通常情况下，给定的自物体色刺激是指与被测物体色在相同的光源照明下，完全漫反射体反射到观察者眼中的色刺激，其三刺激值在数值上即为照明光源或照明体的三刺激值。CIE照明体在CIEl931标准色度系统中的三刺激值x。、L、z。见表1。CIE照明体在CIE 1964标准色度系统中的三刺激值xo、Yo、zo见表2。CIELAB色空间示意图见图2。图2 CIELAB色空间示意图3GBT 79212008512明度、彩度和色调cIELAB色空间中与明度、彩度和色调近似相关的量和计算公式分

10、别是：a)CIE 1976明度L+，计算方法同式(2)中L。b)CIE 1976 12，b彩度(简称CIELAB彩度)C：，计算方法见式(9)：c二一(口)2+(6)212 (9)c)CIE 1976 a，b色调角(简称CIELAB色调角)ha，计算方法见式(10)：haarctan(b+a+) (10)cIELAB色空间量值计算的注意事项见本标准附录A中的A1、A2。513色差计算a)两个颜色样品的CIEl97612，b色差(简称CIELAB色差)aE；计算方法见式(11)、式(12)：aE；一(AL)2+(Aa+)2+(Ab+)212 (11)或 aE2,一(L+)2+(c盎)2+(H二)

11、212(12)式中，L是CIELAB明度差，Aa、6是CIELAB色品指数差，计算方法见式(13)；aC；是CIELAB彩度差，计算方法见式(14)；H三是CIELAB色调差，计算方法见式(16)或式(17)、式(18)。计算AE2,的式(11)和式(12)是等价的。b)CIELAB明度差和色品指数差：c)CIELAB彩度差：d)CIELAB色调角差：AL。一L?一LiAa一d?一niAb+=WWc三一瞄，1一C二，od一d，lhao 一Ah计算的注意事项见本标准附录A中的A4。e)CIELAB色调差：H三一2(呓1c二，o)12 sin(Ah2)“(13)(14)或 H三一(E三)2一(L+

12、)2一(1三)212(17)式中E二是通过式(11)计算得到的。对于不在无彩色轴上的小色差，H主可以按式(18)计算：H三一(C主1C二，o)1z出 (18)式中b的单位是弧度。注1：H二与k的正负符号相同。注2：当Ahd的绝对值趋近180。时，可不必计算CIELAB色调差和彩度差。52 CIE 1976(L+Hv)色空间(简称CIELUV色空间)521基本坐标近似均匀的CIELUV三维色空间是由直角坐标L，“+，口*构成，L，“。，口由式(19)确定：L一116f(Yy。)一16“一13L(u一“。) (19)。+一13L(口一U：)4)M(GBT 79212008式中：Y、“、u 7描述色

13、刺激的量。计算“7、”的表达式见式(1)；Y。、“：、。：给定的白物体色刺激，一般是指CIE照明体照射在完全漫反射体上，再经完全漫反射体反射到观察者眼中的色刺激，在数值上即为照明体的色度值。CIE照明体在CIE 1931标准色度系统中的“：和口：见表l。CIE照明体在CIE 1964标准色度系统中的“：。和。：10见表2。当(YY)(24116)3时，f(YY。)一(YY。)13当(YY。)(24116)3时，f(YY。)一(841108)(Yl：)+16116(21)图3是CIELUV色空间示意图。图3 CIELUV色空间示意图沪522明度、饱和度、彩度、色调在CIELUV色空间中和明度、饱

14、和度、彩度、色调近似相关的量和计算公式分另q是：a)CIE 1976明度L+，计算方法同式(2)。b)CIE 1976“，口饱和度(简称CIELUV饱和度)S。，计算方法见式(22)：5枷一13(“。)2十(w 7一口。)2 312c) CIE 1976“，口彩度(简称CIELUV彩度)c二，计算方法见式(23)：c二一(“+2+u2)12一L”s。 d)CIE 1976“，口色调角(fg称CIELUV色调角)。，计算方法见式(z4)：。=arctan(口。“) 计算式(24)中的h。时，可参见本标准附录A中A2。523色差计算a)两个颜色样品的CIE 1976“，u色差(简称CIELUV色差

15、)aE2计算方法见式(25)：AE=一(AL。)2+(Au+)2+(口。)212 )毖孙孔撕o(GBT 79212008式中：L。、AU*、蜘计算方法参考式(13)，并分别用“、口替代n、b。；b)CIE 1976“，口色调差(ff称CIELUV色调差)H二，计算方法见式(26)或式(27)：H二一2(C二1，。)12 sin(Ah。2)(26)式中：Z蟑。一。1一。o。H二一(E二)2一(L+)2一(c二)212 (27)H二与Ah。的正负符号相同。6 CIE DE2000色差公式1在进行目视评价时，为使CIE DE2000色差公式的计算结果与目视评价的结果一致，实验条件的设置应符合目视评价

16、标准条件，见本标准中61。注：本章中用脚标b和s代表用于色差比较的两个样品。61 目视评价标准条件a) 照明：光源模拟CIE标准照明体D65的相对光谱功率分布；b)照度：1 000lx；c)观察者：正常色觉者；d)视场背景：均匀中性灰，L一50；e)观察对象：实物；f)样品尺寸：视角大于4。；g)样品间隙：两个样品的边缘直接接触以使间隙最小；h)样品色差：E二5 CIELAB色差单位；i)样品结构：各向同性，无视觉明显可见的纹理和不均匀。62 CIE DE2000色差公式的计算两个颜色样品的CIE DE2000色差按照621626计算。带上划线的量值，表示两个色差样品该量值的平均值。621 计

17、算L，口7和b，见式(28)和式(29)n一(1+G)b 7一b*式中G的计算见式(29)：忙05扁_c籍：b7式中：L，12，b以及c盎计算方法见式(2)、式(9)。622计算C 7和7见式(30)和式(31)11)CIE把CMC(I：c)、CIE 94、BFD和LCD色差公式的数据集合并，形成CIEDEZ000色差公式。C一(n)2+(6)212h 7一arctan(bn 7)623计算两个颜色样品的L 7、AC和H 7见式(32)式(34)L一L6一L，AC 7一CbC 7，H 72以7i五in(等)式中：Ah一h；-h：。624计算加权函数sL，Sc，sH见式(35)式(37)1s。一

18、1+竺些坠兰望兰J20+(L一50)2Sc一1+0045CSHl+0015T式中T的计算见式(38)：T一1017cos(元一30)+024cos(21h)+032cos(31h+6)GBT 79212008(30)(31)“(32)”(33)(34)(35)(36)(37)o20cos(41h+63)(38)625计算旋转函数Rr见式(39)RT一一sin(2A8)Rc (39)式中、Rc的计算见式(40)式(41)：一30exp一(万一275)252 (40)厂芦可一Rc。2可知(41)式中：平均色调角7和AO的单位是度(。)。626总色差计算CIE DE2000总色差的计算方法见式(42

19、)：蝎。一(篆)2+(篆)2+(糕)2抽(篆)(怒)12(42)式中：女L，女c，H实验条件和目视评价标准条件偏离的校正因子。在标准条件下，L，kc，kH都等于1；当实验条件和标准条件不同时，L，c，H的取值方法见CIE 101：1993。注：CIE DE2000色差公式适用于对人眼张角大于4。的样品，应使用下脚标10。本标准与CIE 142：2001保持一致，略去下脚标10。7GIT 79212008表1 CIE照明体在CIE 1931标准色度观察者下的三刺激值和色品坐标标准照明体 标准照明体 照明体 照明体 照明体 照明体色度值A D65 D50 D55 D75 CX。 10985 950

20、4 9642 9568 9497 9807L 10000 10000 10000 10000 10000 10000乙 3558 10888 8251 9214 12261 11822o447 58 o312 72 0345 67 0332 43 0299 03 0310 060407 45 0329 03 0358 51 0347 44 o314 88 O316160255 97 0197 83 020916 O204 43 0193 53 0200 890524 29 0468 34 0488 08 0480 75 0458 53 0 460 89注1：照明体C：代表相关色温大约为6 77

21、4K的平均昼光。照明体C不属于CIE推荐的昼光照明体，但在一些标准和应用中仍引用照明体C，在此给出其色度值。注2：表中色度值为CIE照明体在波长范围为380 nm780 nm、波长间隔为5 nm下的计算值。表2 CIE照明体在CIE 1964标准色度观察者下的三刺激值和色品坐标标准照明体 标准照明体 照明体 照明体 照明体 照明体色度值A D65 DS0 D55 D75X1 111 14 94 81 9672 9580 9442 9729n 10 10000 10000 10000 10000 10000 10000己lo 35 20 10732 8143 9093 12064 1161404

22、5117 0313 81 0347 73 0 334 12 0299 68 0310 390405 94 0330 98 0359 52 0348 77 0317 40 0319 050258 96 0197 86 021015 0205 07 0193 05 0200 00。un，10 0524 25 0469 54 0488 86 0481 65 0460 04 0462 55注1：照明体C：代表榴关色温大约为6 774 K的平均昼光。照明体C不属于C1E推荐的昼光照明体，但在一些标准和应用中仍引用照明体c，在此给出其色度值。注2：表中色度值为CIE照明体在波长范围为380”780rim、

23、波长间隔为5 nm下的计算值。8附录A(资料性附录)CIE 1976均匀色空间计算与应用的注意事项GBT 79212008A1当用本标准中的线性公式(4)、(6)、(8)计算xx。、yK、ZZ。时，可能得到d的非正常值。非正常值通常不会出现在表面色的测量和计算中；有可能出现在亮度因数较低，且色品点接近光谱轨迹或紫红边界的透明物体色的测量和计算中。A2当口和b+(或“和73+)均为正值时，h(或。)介于o。和90。之间；当b。(口+)为正且n。(“+)为负时，h(或。)介于90。和180。之间；当口和b+(或“和。+)均为负时，hd(或。)介于180。和270。之间；当b+(+)为负且n(“+)

24、为正时，hd(或。)介于270。和360。之间。A3引人CIEl97612，b色调差和“，u色调差，是为了将色差AE分解成L+、AC和H。，这三者的平方和等于AE+的平方，但CIEl976口，b色调角差圯和CIEl976“，口色调角差。不具有这种特性。A4当两个颜色的连线穿过n或“+的正轴，或。应进行士360。修正，以便其数值在土180。范围内。A5 CIELAB色空间和CIELUV色空间中的欧几里得距离可以用于近似表示两物体色刺激之间色差大小的视觉感知量，前提条件是这两个物体色刺激应是同样尺寸、形状，在同样的从白到中灰的环境下由明视觉观察者观察，该观察者的适应场色品应与平均昼光的色品接近。如果不满足上述条件，计算的色差值与人眼知觉的色差量之间的相关性将降低。A6当被比较的成对物体色对人眼的张角介于1。和4。之间时，应依据CIE 1931标准色度观察者计算的三刺激值x，y，z，用于计算L。、口+、b。、“+、。以及E二、c主5c二、b、聊、H主和H二数值。当被比较的成对物体色对人眼的张角大于4。时，应依据CIE 1964标准色度观察者计算的三刺激值Xl o，Ylo，Zlo，用于计算L南、n品、6品、“盎、口品以及磁。10、c三。10、s帅10 C二1。、吐10、蛐，10、H三1。和aH二10数值。