彻底搞懂Lab 颜色空间

本文参考wikipedia，并加入了自己的理解，有不对的地方多多指教~

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。
white point|center]
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。