ISO/CIE 11664-4:2019

Colorimetry - Part 4: CIE 1976 L*a*b* colour space

This document specifies a method of calculating the coordinates of the CIE 1976 L*a*b* colour space, including correlates of lightness, chroma and hue. It includes two methods for calculating Euclidean distances in this space to represent the perceived magnitude of colour differences. This document is applicable to tristimulus values calculated using colour-matching functions of the CIE 1931 standard colorimetric system or the CIE 1964 standard colorimetric system. This document can be used for the specification of colour stimuli perceived as belonging to a reflecting or transmitting object, where a three-dimensional space more uniform than tristimulus space is required. This document does not apply to colour stimuli perceived as belonging to an area that appears to be emitting light as a primary light source, or that appears to be specularly reflecting such light. This document is applicable to self-luminous displays, such as cathode ray tubes, if they are being used to simulate reflecting or transmitting objects and if the stimuli are appropriately normalized. Calculating the reverse transformation is shown in Annex A.

Colorimétrie — Partie 4: Espace chromatique L*a*b* CIE 1976

Le présent document fixe une méthode de calcul des coordonnées de l'espace chromatique L*a*b* CIE 1976 ainsi que des correspondants de clarté, de chroma et de teinte. Il donne deux méthodes de calcul de la distance euclidienne dans cet espace, représentant la valeur perçue des différences de couleur. Le présent document est applicable aux composantes trichromatiques calculées en utilisant les fonctions colorimétriques du système colorimétrique CIE 1931 normalisé ou du système colorimétrique CIE 1964 normalisé. Le présent document peut être utilisé pour la spécification de stimulus de couleur se rapportant à des objets qui réfléchissent ou qui transmettent la lumière, pour lesquels un espace chromatique tridimensionnel plus uniforme que le système trichromatique est nécessaire. Le présent document ne s'applique pas à des stimulus de couleur se rapportant à des surfaces qui paraissent émettre de la lumière comme le font les sources primaires de lumière ou qui apparaissent réfléchir spéculairement de telles lumières. Le présent document est applicable aux afficheurs auto-lumineux, tels que des tubes cathodiques, quand ils sont utilisés pour simuler des objets réfléchissants ou transparents, à condition que les stimulus soient convenablement normalisés. Le calcul de la transformation inverse est présenté dans l'Annexe A.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 18-Jun-2019
• ICS: 17.180.20 - Colours and measurement of light
• Technical Committee: CIE - International Commission on Illumination
• Drafting Committee: CIE - International Commission on Illumination
• Parallel Committee: ISO/TC 274 - Light and lighting
• Current Stage: 9093 - International Standard confirmed
• Start Date: 22-Oct-2024
• Completion Date: 30-Oct-2025

Relations

• Consolidates: ISO 19585:2019 - Heavy commercial vehicles and buses - Vehicle dynamics simulation and validation - Steady-state circular driving behavior
• Effective Date: 06-Jun-2022
• Revises: ISO 11664-4:2008 - Colorimetry - Part 4: CIE 1976 L*a*b* Colour space
• Effective Date: 15-Jul-2017

Overview

ISO/CIE 11664-4:2019 defines the calculation method for the CIE 1976 Lab* (CIELAB) colour space, a widely used approximately-uniform three-dimensional colour space in colorimetry. The standard specifies how to compute L* (lightness), a* and b* coordinates from tristimulus values, provides correlates of lightness, chroma and hue, and gives two equivalent Euclidean methods to calculate colour differences (ΔEab). Annex A shows the reverse transformation. The standard applies when tristimulus values are derived using the CIE 1931 (2°) or CIE 1964 (10°) standard colorimetric observers.

Key topics and requirements

• Calculation formulas for L*, a*, b* from tristimulus values X, Y, Z normalized to a specified white point (Xn, Yn, Zn).
• Correlates: computation of CIE 1976 chroma (Cab*) and hue angle (hab).
• Colour-difference metrics: two equivalent Euclidean definitions for ΔEab (CIELAB ΔE) and decomposition into ΔL*, ΔC*, ΔH*.
• Observer/angular subtense guidance: use CIE 1931 (2°) functions when stimulus subtends ~1°–4°; use CIE 1964 (10°) for larger fields.
• Scope limitations: intended for colours perceived as reflecting or transmitting objects; not for primary self-luminous emissions or specular reflections, except when displays simulate objects and are normalized.
• Reporting and measurement: CIELAB values should be accompanied by measurement and calculation conditions (observer, illuminant, normalization).
• Reverse transform: informative Annex A outlines converting back to tristimulus values.

Applications and who uses it

• Quality control and specification of colour in printing, paints, textiles, plastics, and coatings.
• Color management and device profiling for imaging, photography, and display calibration where CIELAB serves as a perceptually-relevant working space.
• Spectrophotometry and colour matching laboratories for computing and communicating colour tolerances (ΔEab).
• Researchers and engineers in color science, lighting, and materials who require a standardised method for comparing colour differences.

Related standards

• ISO/CIE 11664-1 - CIE Standard Colorimetric Observers (tristimulus definitions).
• ISO/CIE 11664-2 - CIE standard illuminants (referenced for viewing conditions, e.g., D65).
• CIE S 017 - International Lighting Vocabulary (terms and definitions).
  Note: More advanced colour-difference formulas (CIEDE2000, CIE94, CMC, DIN99) are outside the scope of this part.

Keywords: CIELAB, CIE 1976 Lab*, colorimetry, colour difference ΔE, tristimulus values, CIE 1931, CIE 1964, lightness, chroma, hue, ΔEab.

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO/CIE
STANDARD 11664-4
First edition
2019-06
Colorimetry —
Part 4:
CIE 1976 L*a*b* colour space
Colorimétrie —
Partie 4: Espace chromatique L*a*b* CIE 1976
Reference number
©
ISO/CIE 2019
© ISO/CIE 2019
All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may
be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting
on the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address
below or ISO’s member body in the country of the requester.
ISO copyright office CIE Central Bureau
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8 Babenbergerstraße 9/9A
CH-1214 Vernier, Geneva A-1010 Vienna, Austria
Phone: [phone] Phone: [phone]
Fax: [phone] Fax: [phone]
Email: [e-mail] Email: [e-mail]
Website: www.iso.org Website: www.cie.co.at
Published in Switzerland
ii © ISO/CIE 2019 – All rights reserved

Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols and abbreviated terms . 2
5 Calculation method . 2
5.1 Basic coordinates . 2
5.2 Correlates of lightness, chroma and hue. 4
5.3 Colour differences . 4
Annex A (informative) Reverse transformation . 7
Bibliography . 8
© ISO/CIE 2019 – All rights reserved iii

Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso
.org/iso/foreword .html.
This document was prepared by the International Commission on Illumination (CIE) in cooperation
with Technical Committee ISO/TC 274, Light and lighting.
This first edition of ISO/CIE 11664-4 cancels and replaces ISO 11664-4:2008 | CIE 11664-4:2007, of
which it constitutes a minor revision. The document has been editorially revised as per current ISO
rules and the references have been updated.
A list of all parts in the ISO 11664 and ISO/CIE 11664 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/members .html.
iv © ISO/CIE 2019 – All rights reserved

Introduction
The three-dimensional colour space produced by plotting CIE tristimulus values (X, Y, Z) in rectangular
coordinates is not visually uniform, nor is the (x,y,Y) space nor the two-dimensional CIE (x,y)
chromaticity diagram. Equal distances in these spaces do not represent equally perceptible differences
between colour stimuli. For this reason, in 1976, the CIE introduced and recommended two new
spaces (known as CIELAB and CIELUV) whose coordinates are nonlinear functions of X, Y and Z. The
recommendation was put forward in an attempt to unify the then very diverse practice in uniform
[1][2]
colour spaces and associated colour-difference formulae . Both these more-nearly uniform colour
spaces have become well accepted and widely used. Numerical values representing approximately the
magnitude of colour differences can be described by simple Euclidean distances in the spaces or by
more sophisticated formulae that improve the correlation with the perceived size of differences.
The purpose of this document is to define procedures for calculating the coordinates of the
CIE 1976 L*a*b* (CIELAB) colour space and the Euclidean colour difference values based on these
coordinates. This document does not cover more sophisticated colour-difference formulae based on
[3] [4] [5]
CIELAB, such as the CMC formula , the CIE94 formula , the DIN99 formula , and the CIEDE2000
[6][7] [8]
formula , nor does it cover the alternative uniform colour space, CIELUV .
© ISO/CIE 2019 – All rights reserved v

INTERNATIONAL STANDARD ISO/CIE 11664-4:2019(E)
Colorimetry —
Part 4:
CIE 1976 L*a*b* colour space
1 Scope
This document specifies a method of calculating the coordinates of the CIE 1976 L*a*b* colour space,
including correlates of lightness, chroma and hue. It includes two methods for calculating Euclidean
distances in this space to represent the perceived magnitude of colour differences.
This document is applicable to tristimulus values calculated using colour-matching functions of the
CIE 1931 standard colorimetric system or the CIE 1964 standard colorimetric system. This document
can be used for the specification of colour stimuli perceived as belonging to a reflecting or transmitting
object, where a three-dimensional space more uniform than tristimulus space is required.
This document does not apply to colour stimuli perceived as belonging to an area that appears to be
emitting light as a primary light source, or that appears to be specularly reflecting such light.
This document is applicable to self-luminous displays, such as cathode ray tubes, if they are being used
to simulate reflecting or transmitting objects and if the stimuli are appropriately normalized.
Calculating the reverse transformation is shown in Annex A.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
CIE S 017, ILV: International Lighting Vocabulary
ISO/CIE 11664-1, Colorimetry Part 1 — CIE Standard Colorimetric Observers
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in CIE S 017 apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: available at http: //www .electropedia .org/
© ISO/CIE 2019 – All rights reserved 1

4 Symbols and abbreviated terms
X, Y, Z tristimulus values of test stimulus calculated using the colour-matching functions of
the CIE 1931 standard colorimetric system (also known as the CIE 2° standard colori-
metric system)
X , Y , Z tristimulus values of a specific white colour stimulus calculated using the colour-matching
n n n
functions of the CIE 1931 standard colorimetric system
L* CIE 1976 lightness (CIELAB lightness)
a*, b* CIELAB a*, b* coordinates
*
CIE 1976 a,b chroma (CIELAB chroma)
C
ab
h CIE 1976 a,b hue angle (CIELAB hue angle)
ab
ΔL* CIELAB lightness difference
Δa*,Δb* CIELAB a*, b* difference
∗
CIELAB chroma difference
ΔC
ab
Δh CIELAB hue angle difference
ab
∗
CIELAB hue difference
ΔH
ab
∗
CIELAB colour difference
ΔE
ab
If the character “Δ” is not available, it may be replaced by the character “D”.
The phrase “CIE 1976 L*a*b*” and the term “CIELAB” may be used interchangeably.
Where tristimulus values are calculated using the colour-matching functions of the CIE 1964 standard
colorimetric system (also known as the CIE 10° standard colorimetric system), a subscript 10 shall be
added to all the above symbols.
5 Calculation method
5.1 Basic coordinates
The CIE 1976 L*a*b* colour space is a three-dimensional, approximately uniform colour space produced
by plotting in rectangular coordinates, L*, a*,
...

NORME ISO/CIE
INTERNATIONALE 11664-4
Première édition
2019-06
Colorimétrie —
Partie 4:
Espace chromatique L*a*b* CIE 1976
Colorimetry —
Part 4: CIE 1976 L*a*b* colour space
Numéro de référence
©
ISO/CIE 2019
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO/CIE 2019
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office CIE Central Bureau
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8 Babenbergerstraße 9/9A
CH-1214 Vernier, Genève A-1010 Vienna, Austria
Tél.: [phone] Tél.: [phone]
Fax: [phone] Fax: [phone]
E-mail: [e-mail] E-mail: [e-mail]
Web: www.iso.org Web: www.cie.co.at
Publié en Suisse
ii  © ISO/CIE 2019 – Tous droits réservés

Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles et termes abrégés . 2
5 Méthode de calcul . 2
5.1 Coordonnées de base . 2
5.2 Correspondants de clarté, chroma et teinte . 4
5.3 Ecarts de couleur. 4
Annexe A (informative) Transformation inverse . 7
Bibliographie . 8
© ISO/CIE 2019 – Tous droits réservés iii

Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www .iso .org/avant -propos.
Le présent document a été élaboré par la Commission internationale de l’éclairage (CIE) en coopération
avec le comité technique ISO/TC 274, Lumière et éclairage.
Cette première édition de l’ISO/CIE 11664-4 annule et remplace l’ISO 11664-4:2008 | CIE 11664-4:2007,
dont elle constitue une révision mineure. Le document a fait l’objet d’une révision éditoriale
conformément aux règles actuelles de l'ISO et les références ont été mises à jour.
Une liste de toutes les parties des séries ISO 11664 et ISO/CIE 11664 peut être consultée sur le site web
de l’ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/fr/members .html.
iv © ISO/CIE 2019 – Tous droits réservés

Introduction
L’espace chromatique tridimensionnel obtenu en portant en coordonnées rectangulaires les
composantes trichromatiques CIE (X, Y, Z) n’est pas visuellement uniforme, pas plus que l’espace (x,y,Y)
ou que le diagramme de chromaticité bidimensionnel CIE (x,y). Des distances égales dans ces espaces ne
représentent pas des différences perceptives équivalentes entre stimulus de couleur. Pour cette raison,
en 1976, la CIE introduisit et recommanda deux nouveaux espaces (connus sous les noms de CIELAB
et CIELUV) dont les coordonnées sont des fonctions non linéaires de X, Y et Z. La recommandation
fut établie avec la volonté d’unifier les diverses pratiques, alors très disparates, dans le domaine des
[1][2]
espaces chromatiques uniformes et des formules d’écarts de couleur associées . Ces deux espaces
chromatiques, plus approximativement uniformes, ont été bien acceptés et largement utilisés. Des
valeurs numériques représentant approximativement la grandeur des différences de couleur peuvent
être évaluées simplement par la distance euclidienne dans ces espaces ou par des formules plus
élaborées qui améliorent la corrélation avec la valeur perçue de la différence.
L’objet du présent document est de définir les méthodes de calcul des coordonnées de l’espace
chromatique L*a*b* CIE 1976 (CIELAB) et de l’écart de couleur euclidien utilisant ces coordonnées.
Le présent document ne se rapporte pas aux formules d’écart de couleur plus élaborées déduites du
[3] [4] [5]
système CIELAB, telles que la formule CMC, la formule CIE94 , la formule DIN99 et la formule
[6][7] [8]
CIEDE2000, ni à l’espace chromatique uniforme alternatif CIELUV .
© ISO/CIE 2019 – Tous droits réservés v

NORME INTERNATIONALE ISO/CIE 11664-4:2019(F)
Colorimétrie —
Partie 4:
Espace chromatique L*a*b* CIE 1976
1 Domaine d’application
Le présent document fixe une méthode de calcul des coordonnées de l’espace chromatique
L*a*b* CIE 1976 ainsi que des correspondants de clarté, de chroma et de teinte. Il donne deux méthodes
de calcul de la distance euclidienne dans cet espace, représentant la valeur perçue des différences de
couleur.
Le présent document est applicable aux composantes trichromatiques calculées en utilisant les
fonctions colorimétriques du système colorimétrique CIE 1931 normalisé ou du système colorimétrique
CIE 1964 normalisé. Le présent document peut être utilisé pour la spécification de stimulus de couleur
se rapportant à des objets qui réfléchissent ou qui transmettent la lumière, pour lesquels un espace
chromatique tridimensionnel plus uniforme que le système trichromatique est nécessaire.
Le présent document ne s’applique pas à des stimulus de couleur se rapportant à des surfaces qui
paraissent émettre de la lumière comme le font les sources primaires de lumière ou qui apparaissent
réfléchir spéculairement de telles lumières.
Le présent document est applicable aux afficheurs auto-lumineux, tels que des tubes cathodiques, quand
ils sont utilisés pour simuler des objets réfléchissants ou transparents, à condition que les stimulus
soient convenablement normalisés.
Le calcul de la transformation inverse est présenté dans l'Annexe A.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les
éventuels amendements).
CIE S 017, ILV: International Lighting Vocabulary
ISO/CIE 11664-1, Colorimétrie Partie 1 — Observateurs de référence colorimétriques CIE
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions de CIE S 017 s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http: //www .electropedia .org/
© ISO/CIE 2019 – Tous droits réservés 1

4 Symboles et termes abrégés
X, Y, Z composantes trichromatiques d'un stimulus d'essai, calculées avec les fonctions
colorimétriques du système colorimétrique CIE 1931 normalisé (connu également sous
le nom de système colorimétrique CIE 2° normalisé)
X , Y , Z composantes trichromatiques d'un stimulus blanc de référence, calculées avec les
n n n
fonctions colorimétriques du système colorimétrique CIE 1931 normalisé
L* clarté CIE 1976 (clarté CIELAB)
a*, b* coordonnées a*, b* CIELAB
*
chroma a,b CIE 1976 (chroma CIELAB)
C
ab
h angle de teinte a,b CIE 1976 (angle de teinte CIELAB)
ab
ΔL* écart de clarté CIELAB
Δa*,Δb* écarts de coordonnées a*, b* CIELAB
*
écart de chroma CIELAB
ΔC
ab
Δh écart d'angle de teinte CIELAB
ab
*
écart de teinte CIELAB
ΔH
ab
*
écart de couleur CIELAB
ΔE
ab
Si le caractère «Δ» n'est pas disponible, il peut être remplacé par le caractère “D».
Les expressions «CIE 1976 L*a*b*» et «CIELAB» sont interchangeables.
Lorsque les composantes trichromatiques sont calculées en utilisant les fonctions colorimétriques du
système colorimétrique CIE 1964 normalisé (désigné également comme système colorimétrique CIE 10°
normalisé) l'indice 10 doit être ajouté à tous les symboles mentionnés ci-dessus.
5 Méthode de calcul
5.1 Coordonnées de base
L'espace chromatique L*a*b* CIE 1976 est un espace tri-dimensionnel, approximativement
uniforme, obtenu en portant en coordonnées rect
...