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色差仪有哪些色差公式?色差仪不同色差公式有什么优缺点?

文章出处:未知 人气:259发表时间:2023-07-21

色差仪有哪些色差公式?国际照明委员会CIE承担相关国际颜色标准的制订,其中的重要任务之一就是建立符合颜色视觉特性的均匀颜色空间,并提供可用于客观颜色评价的色差公式。色差仪作为颜色检测的光电设备,其内部配置了多个用于颜色评的色差公式。本文对色差仪色差公式及不同色差公式的优缺点进行了介绍。

色差仪

色差仪色差公式介绍:

1.CIELAB色差公式

CIELAB色差公式是色差仪中使用最为广泛的一种色差公式。CIE用CIELAB颜色空间的欧几里德距离来表示两种颜色之间的差异大小,CIELAB色差公式(△E*ab)定义为:

CIELAB色差值计算公式

计算过程是在均匀的CIELAB色彩空间中定义的,以标准色坐标点为中心的椭球。它在L*、a*、b*三个方向上的长短半轴长度则用△L*、△a*、△b*来表示。

亮度差公式:

亮度差公式0607

△L*是亮度差,指测试样本和标准样本的颜色深浅差。如果△L*>0,则测试样本亮度比标准样本亮度浅,如果△L*<0,则测试样本亮度比标准样本亮度深。

饱和度差公式:

饱和度差公式0607

ΔC*c和度差,表示颜色偏离亮度灰色的程度,即用来描述样本的颜色鲜艳度。如果C*c>0,则表示测试样本比标准样本颜色鲜艳,如果C*c<0,则表示标准样本比测试样本颜色鲜艳。

色度差公式:

色度差公式0607

△a、△b表示色调偏差,在测色配色系统的颜色检测中,不仅要考虑总色差值,还要考虑分色差值,这样有利于分析样品颜色深浅和色调鲜艳度在总色差中的百分比权重。

色相角差公式:

色相角差公式0607

△H*表示色相角差,在a*和b*平面的样本颜色点相对于标准颜色点的位置关系决定了色相角ΔH*的大小。

2.CMC(l:c)色差公式

CMC(l:c)公式将标准色的视觉容量定义为一个椭圆,建立了椭圆坐标,在椭圆内部,人眼观测到的颜色和标准色一致,而在椭圆外部则不一样。用椭圆方程定义的色差公式△Ecmc(l:c)如下式所示:

CMC色差公式0101

上式中,△L、△C、△H均在CIELAB空间计算得到,分别为样本颜色与标准颜色之间的明度差、彩度差和色相差。SL、SC和SH是椭圆的半轴的权重系数,可由下面公式得到。在式中,L、C为标准样本颜色的亮度和彩度值,当L小于16时,SL=0.511,l和c是因数,通过l和c可以调节明度△L和彩度△C的相对宽度,在纺织中,l和c通常设为2和1,这也就是CMC(2:1)公式。

SL、SC和SH权重系数公式

其中:

SL、SC和SH权重系数公式01

3.CIE94色差公式

CIE94公式是在CMC(l:c)色差公式的基础上经过改良得到的,与CMC(l:c)公式具有相似的结构。其计算公式为:

CIE94色差公式29

其中:△L*ab、△C*ab、△H*ab都是由 CIE1976L*a*b*色差公式计算得到的。

CIE在推荐CIE94色差公式时,确立了一组适用于该公式的参照条件。其中,照明体是模拟D65的相对光谱功率分布;照度为1000lx;背景是明度L*=50的均匀中性灰色;观察对象是物体色;样品尺寸对应于视角大于4°;样品放置时两直边接触,间隔最小;样品的色差幅度为0~5个CIELAB单位;样品在结构上无视觉明显图样,非均匀性。

当实际的观察条件和应用场合不同于CIE94参照条件时,要通过参数kL、kC、kH来调整明度、彩度和色调分色差在总色差中的相对权重。基本条件下,kL=kC=kH=1,纺织工业中,kL=2,kC=kH=1。

4.CIEDE2000色差公式

CIEDE2000色差公式是CIE于2001年推出的一个色差公式,也是目前色差仪中最新的一个色差公式。CIE2000色差公式并不是创建了一个新的人眼辨别临界区均匀的色空间,而是重新定义了色差计算方法,使得在整个CIELab(L*a*b*色度空间)中,色差计算值与人眼评估更为接近。新的色差公式在原色差计算公式基础上,另外特别引用了三个新的重量系数SL,SC和SH,分别代表了在亮度△L*、饱和度△C*和色调△H*方向上的差异程度。

△E00色差计算公式

计算步骤:

第一步:计算CIELAB公式中的L*、a*、b*、C*ab。

L、a、b、Cab计算公式

第二步:计算L'、a'、C’和h'。

L'、a'、C’和h'计算公式

G表示CIELAB颜色空间的轴的调整因子,a*是彩度的函数。C*ab是C*ab的算术平均值。

第三步:计算△L'、△C'ab、△H'ab。

△L'、△C'ab、△H'ab计算公式

第四步:计算SL、SC、SH、和T。

SL、SC、SH、和T计算公式

其中,L为两个样品L'、L'2的算术平均值;C'ab为两个样品C'ab,1、C'ab,2的算术平均值;h'ab为两个样品h'ab,1、h'ab,2的算术平均值。

第五步:代入CIEDE2000色差公式计算。


色差仪不同类型色差公式的优缺点:

1.CIE1976L*a*b*色差公式优缺点

优点:两个颜色之间的色差用两个颜色点之间的欧几里得距离表示。

缺点:计算结果与目测感觉并不总能保持一致(比如一对嫩黄样品和一对深灰样品,二者的色差值均等于1,但目测会感觉深灰样品的差别比嫩黄样品要大几倍。)

2.CMC(l:c)色差公式

优点:引入了明度权重函数l和彩度权重函数c,改进了 CIELAB颜色空间的均匀性。

缺点:在a*b*平面上,计算得到的容差椭圆的△C轴全部指向原点,而目视评定结果的容差椭圆。

3.CIE94色差公式

优点:引入了明度权重函数l和彩度权重函数c,改进了 CIELAB颜色空间的均匀性。

缺点:在a*b*平面上,计算得到的容差椭圆的△C轴全部指向原点,而目视评定结果的容差椭圆。

4.CIEDE2000色差公式

CIEDE2000色差公式对CIE94色差公式进行修正,具有以下特点:

(1)重新标定了近中性色域的a*轴,改善了中性色的预测性能;

(2)将CIE94公式中的明度权重函数修改为近似V形的函数;

(3)在色相权重函数中考虑了色相角,体现了色相容限随颜色色相而变化;

(4)包含了椭圆选择项,以体现在蓝色区域的色差容限椭圆不指向中心点的现象。

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