色域描述方法优化探讨

色域有效描述的目的是为了实施色域映射。

鉴于CIELAB和CIELUV色空间具有较好的均匀性，目前大部分色域映射算法都是在这两个色空间中进行研究的，且遵循了保持色相不变的原则。此外，多数人选择采用CIELAB色空间，以该色空间的色相角hab表征颜色的色相。

需要指出的是，色相角并不能完全反映视觉感知的色相，也就是说，即使颜色在恒色相角平面上移动，我们仍然会感知到色相的改变。特别是对于CIELAB色空间的情况，这种改变在蓝色区域（hab在290°左右）尤为明显，这是由CIELAB色空间本身并非完善的均匀性造成的。尽管如此，目前色彩管理技术中的色域映射算法仍大多选择了这个颜色空间。

为了能够通过CIELAB色空间中色域边界的描述量，方便地计算（如插值计算）出任一色相角hab对应的色域边界线，TC8-03的成员 Jan Morovic and M.R.Luo提出了一种适合于媒体设备和彩色图像的色域边界的描述方法，并根据这一色域描述进一步得到线色域边界。具体思路如下：

1.将CIELAB色空间较均匀地划分为多个分区

例如，可以按明度L*和色相角hab划分，也可以按球坐标的s和hab划分。其中，s为颜色点与明度轴上L*为50的球心E点之连线与L*轴的正向间的夹角，称为球面角。

图5-3为球面角s和色相角hab分别均匀划分为6个区域的情况，共形成36个（6×6）CIELAB分区。

图5-3　CIELAB色空间的分区

2.确定色域描述量

对于前面确定的明度轴上的E点，色域面上的颜色点到E点的距离r为：

且：

这样，无论是哪种划分方法，都可以设法在每个分区的色域边界面上找到r值最大的颜色点。于是，所有分区上各自一个r值最大的颜色点，及其对应的s、hab值，就构成的色域边界的代表值。于是，这些有规律记录的r，及其对应的s、hab值就称为色域边界面的有效描述量。图5-4给出了一个输出设备在s和hab分别6分区的情况。图中每个网格所示的shab分区中都有一个色域代表点，由“*”表示，且各点对应一定的r、s、hab值，可用矩阵的形式记录下来。

图5-4　各个shab分区中的色域边界代表点

3.线色域边界（LGB）的确定

由于色域映射常常是在等色相面上进行的，实施映射算法时需要寻找各条“映射线”与色域边界的交点，而这种交点一般不会恰好落在上述方法得到的色域描述点上，需要利用这些色域描述点，通过差值计算来找到这些交点。这一过程称为线色域边界（LGB）的确定。

于是，所建立的色域边界描述点，及其应用的便捷性，成为线色域边界计算的基础。而之所以用上述方法建立色域边界的描述点，根本目的就在于使每个边界点的s、hab值都限定在一个周期变化的s、hab值之间，从而可以方便、快捷地完成插值计算，得到色域面上的任意边界点，包括色域映射线与色域边界的交点。(www.xing528.com)

图5-5为由上述方法通过插值计算得到的两个设备在一个特定色相角平面上的边界线。该图同时给出了三种可能的映射方向，以虚线表示，即可以沿着过目标色域最大彩度点的方向，可以沿着与L*=50的点连线的方向，也可以沿着明度不变的方向。

这个例子说明，根据得到的色域边界描述值，可以根据色域映射算法的需要，方便地采用插值计算得到等色相面色域边界线，以完成整个色域的映射。

图5-5　恒色相角平面内的颜色映射

从上面的内容，我们应该了解色域边界准确确定的重要性了。色域边界确定不准确，可能会损失掉一些目标设备本应表现的颜色，而这些损失的颜色往往是实际边界上的高彩度色，即鲜艳的颜色。无疑，这些颜色的损失会降低设备的颜色表现效能。

接下来讲述色域描述及其应用的精度。

（1）色域描述中每个值的精度

注意到，上述色域描述值确定的3个步骤中，第2个步骤中需要“在每个分区的色域边界面上找到r值最大的颜色点”。因此，其精度依赖于找到的这个最大值的准确度。如果这个值是实际输出的，则要保证确实输出了这个区域中最大r值的颜色，且测量准确；如果不是实际输出的，而是利用设备的颜色特性关系计算得到的，则需要颜色特性关系具有较高的精度。

（2）色域描述的所有点在CIELAB空间分布的均匀性和点密度

由于色域面上不含色域描述矩阵中的任何其他颜色值，均需要由色域描述中的颜色点值经插值计算得到，所以，提高色域描述点分布的均匀性和分布密度都有助于提高插值精度，即有助于得到更加准确的其他色域面颜色值。

而由于每个点都限制在一个分区的色域表面内，所以，在一定程度上，点在CIELAB空间分布的均匀性主要由分区划分的均匀性决定。是等间隔的s和hab构建分区，还是等间隔的L*和hab划分分区，所形成的分区均匀性是有差异的，恐怕需进一步研究才能形成结论，抑或也与设备的类型有关。

若要提高色域描述点的密度，则需要加大分区数。比如实际中，常将色域空间划分为16×16，共256个分区，以提高插值精度。

（3）插值方法的精度

数学上有许多插值方法，如线性插值、三次样条插值等。显然，线性插值的结果不如非线性的三次样条插值结果精度高，但后者的计算量较大。在这里，处理的是三维空间中的插值问题，计算更要复杂得多。尤其是对于色域边界上的未知颜色点，由于缺少色域外空间的颜色点，常用一定的外插技术，其结果的精度往往要再打折扣。此外，高精度的插值方法增加了处理时间，会降低计算速度。

综上所述，色域描述非常重要，但做好、用好，并非易事。但可以肯定的是，以离散的数据构成的这种色域描述方式，为使色域映射中等色相面色域边界线的确定，以及映射线（方向）与色域边界交点的确定成为可能，成为色域映射问题解决的方法之一。另外的思路是，不用离散的颜色点，而是采用解析式的方式描述色域（边界面）。这样，可以准确、快速地由解析式计算出任何映射方向与色域面的交点，进而快速地实现色域映射算法，但这让色域解析式的精度成为关键因素。