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明度

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孟塞爾色彩模型中的三種色相。在相同的色相中，從上到下展現不同的色彩明度。與前一列相比，每列的顏色感知發生了巨大變化。

在色度學和色彩理論中，明度，也稱為色值或色調，是顏色明度的表示。它是顏色外觀模型中的顏色外觀參數之一。

明度是與同樣亮的白色物體相比，某物的亮的程度。[1]

簡介

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在各種色彩模型中，對此色彩屬性都有明確的術語。在 Munsell 和 HSV 色彩模型中，使用術語色值表示此屬性。而 HSL 色彩模型、 HCL 色彩空間和 CIELAB 色彩空間使用術語明度表示此屬性。

在其中一些色彩模型中（如Munsell、HCL 和 CIELAB），明度或色值使用的是絕對數值。例如，在 Munsell 中，明度值為0的顏色是純黑色，明度值為10的顏色是純白色。所有可辨別的色彩，明度值必須介於這兩個值之間。

在 HSL 和 HSV 色彩模型中，明度或色值使用的是相對數值。兩個系統都使用三維坐標表示色彩。在 HSV 色彩模型中，所有三維坐標值為0的表示為純黑色。當色相和飽和度保持不變時，增加這個數值會增加色彩明度。當色相和飽和度保持不變時，設定明度值為 1 為此色彩明度最高的狀態。 HSL 類似，只是明度數值為 1 時色彩為純白色。在這兩種色彩模型中，當色彩具有相同的明度和飽和度時，絕對明度由色相決定：黃色比藍色更亮。

在減色（例如，顏料）中，可以通過分別向顏色添加白色或黑色來實現色調變化。當然，這也同時降低了色彩飽和度。 明暗對照法 和 暗色調主義 都利用明度的戲劇性對比來增強藝術的戲劇性。藝術家也可以上陰影色調，微妙的操控色彩明度。

明度和人類感知

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Fig 2a. The sRGB gamut mapped in CIELAB space. Notice that the lines pointing to the red, green, and blue primaries are not evenly spaced by hue angle, and are of unequal length. The primaries also have different L* values.
Fig 2b. The Adobe RGB gamut mapped in CIELAB space. Also notice that these two RGB spaces have different gamuts, and thus will have different HSL and HSV representations.

使用 HSL、HSV 或類似的色彩模型，因其忽略了顏色外觀的複雜性，很好的服務於色彩管理。例如選擇單一顏色。在計算歷史上的某個時間（1970 年代高端圖形工作站或 1990 年代中期消費者台式機），當更複雜的色彩模型在計算上過於昂貴時，計算機色彩空間的使用會權衡計算速度和人類視覺感知相關性。 [2]

HSL 和 HSV 是 RGB 顏色模型的簡單變換。HSL 和 HSV 保留了與人類視覺感知無關的 RGB 立方體中的對稱性，使其 R ，G 和 B 角與中性軸等距，並圍繞中性軸等距分佈。如果我們在更為照顧到感知均勻的色彩空間（例如CIELAB ）中繪製 RGB 色域，則很明顯紅色、綠色和藍色具有不同的明度或飽和度，及不均勻分佈的色相。此外，不同的 RGB 顯示器使用不同的原色，因此具有不同的色域。因為 HSL 和 HSV 是純粹參考某些 RGB 空間定義的，所以它們不是絕對顏色空間：要精確指定顏色不僅需要報告 HSL 或 HSV 值，還需要報告它們所基於的 RGB 空間的特徵，包括使用中的伽馬校正。

如果我們拍攝一張圖像，提取圖像色相、飽和度和明度值，然後將它們與色彩科學家定義的不同色彩空間的明度數值進行比較。我們可以迅速地從視覺上得出差異。例如，以下噴火表演的圖像（圖 1），原始圖像採用 sRGB 色彩空間。 CIELAB 中的 L * 值是 CIE 定義的消色差明度值（僅取決於感知消色差明度Y ，但不取決於從中派生 sRGB 顏色空間本身的CIE XYZ 顏色空間的混合色分量 X 或 Z ），並且很明顯，這在感知明度上與原始彩色圖像相似。明度（ Y' ，一些視頻編碼系統（如 Y'IQ 和 Y'UV）的伽馬編碼明度分量）大致相似，但在高色度時略有不同，它與真正的消色差明度（如明度Y）偏差最大（線性），或類似的消色差L *（感知均勻和非線性），並受色度色度（ x ， y ，或等效地， CIELAB 的 a* ， b* ）的影響。 HSL色彩空間中的 L 值和 HSV色彩空間中的 V 值與感知明度明顯不同。

A full-color image shows a high-contrast and quite dramatic scene of a fire breather with a large orange-yellow flame extending from his lips. He wears dark but colorful orange-red clothing.
Fig. 1a. Color photograph (sRGB color space).
A grayscale image showing the CIELAB lightness component of the photograph appears to be a faithful rendering of the scene: it looks roughly like a black-and-white photograph taken on panchromatic film would look, with clear detail in the flame, which is much brighter than the man's outfit or the background.
Fig. 1b. CIELAB L* (further transformed back to sRGB for consistent display).
A grayscale image showing the luma appears roughly similar to the CIELAB lightness image, but is a bit brighter in areas which were originally very colorful.
Fig. 1c. Rec. 601 luma Y′.
A grayscale image showing the component average (HSI intensity) of the photograph is much a less convincing facsimile of the color photograph, with reduced contrast, especially with its flame darker than in the original.
Fig. 1d. Component average: "intensity" I.
A grayscale image showing the HSV value component of the photograph leaves the flame completely white (in photographer's parlance, "blown out"), and the man's clothing much too bright.
Fig. 1e. HSV value V.
A grayscale image showing the HSL lightness component of the photograph renders the flame, as approximately middle gray, and ruins the dramatic effect of the original by radically reducing its contrast.
Fig. 1f. HSL lightness L.

明度和相對明度的關係

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長期以來，孟塞爾值一直被用作感知統一的明度標度。一個有趣的問題是孟塞爾值標度和相對明度之間的關係。意識到韋伯-費希納定律，孟塞爾評論說「我們應該使用對數曲線還是平方曲線？」 [3]事實證明，這兩種選擇都不完全正確。科學家們最終收斂到大致立方根曲線，與史蒂文斯的明度感知冪律一致，反映了明度與每單位時間每根神經纖維的神經衝動數量成正比的事實。 [4]本節的其餘部分是明度近似的年表，最終產生了 CIELAB 。

標記 – 孟塞爾的 V 數值從 0 到 10，而 Y 數值通常從 0 到 100（解釋為百分比）。通常，相對明度被歸一化，以便「白色參考值」（例如氧化鎂Y = 100的三色值。由於氧化鎂 (MgO) 相對於完美反射漫射器的反射率為 97.5%，因此V = 10對應於Y = 100/97.5% ≈ 102.6


其他心理影響

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這種非線性方式對明度的主觀感知是使圖像的伽瑪校正可行的一件事。除了這種現象之外，還有其他涉及明度感知的影響。正如亥姆霍茲-科爾勞施效應所描述的那樣，色度會影響感知的明度。儘管 CIELAB 空間和相關性沒有考慮這種對明度的影響，但它可能隱含在孟塞爾顏色模型中。與浦肯野效應一樣，光照水平也可能影響感知色度。

相關內容

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參考文獻

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  1. ^ Robert William Gainer Hunt: Some comments on using the CIECAM97s colour-appearance model
  2. ^ Most of the disadvantages below are listed in A Technical Introduction to Digital Video (1996) by Charles Poynton, though as mere statements, without examples.
  3. ^ Kuehni, Rolf G. The early development of the Munsell system. Color Research & Application. February 2002, 27 (1): 20–27. doi:10.1002/col.10002. 
  4. ^ Hunt, Robert W. G. Light Energy and Brightness Sensation. Nature. May 18, 1957, 179 (4568): 1026. PMID 13430776. doi:10.1038/1791026a0. 

外部連結

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