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色差仪有哪些色差公式?不同色差公式的形式是怎样的?

文章出处:未知 人气:62发表时间:2023-11-29

色差是颜色科学量化的重要参数,指的是不同颜色在特定颜色空间中的距离。可以通俗理解成颜色的差异,它是颜色科学领域研究的一个重要项目。计算色差结果的评价模型为色差公式,CIE一致致力于色差公式的研发,先后提出了多种类型的色差公式。那么,色差仪有哪些色差公式?不同色差公式的形式是怎样的?下文为大家做了介绍。

三恩时色差仪

色差仪色差公式类型:

色差是颜色科学量化的重要参数,指的是不同颜色在特定颜色空间中的距离,可以通俗理解成颜色的差异,英语为Color Difference,是颜色科学领域非常关注的概念。在纺织印染、包装印刷、汽车制造、塑料、涂料和食品药品等相关色彩工业生产过程中,都需要对产品的颜色进行质量管控,以确保其符合行业标准或者客户的品质需求。在这些工业应用中需要用定量的可视化指标来表达颜色的差异。在比较理想的状态下,色差是需要根据人眼的视觉特性呈现出来,也就是色彩的数据化结果需要跟视觉匹配度的一致性完美契合,理解成相同的人眼视觉间隔同时拥着相同的颜色差异数值。科学上把以数值描述实际色样之间的色彩差异程度的量值叫做颜色色差。计算色差结果的评价模型为色差公式。理想的色差计算公式应该是建立在一定的均匀颜色空间上,是为了确保预测色差值与目视测量结果之间具有很高的匹配度。

色差是进行颜色品质管理的重要依据。色差的大小,影响产品的评级以及客户是否认可。传统目视评估的方法具有误差大,外界因素干扰多,主观性较强等缺点,采用仪器测量并依据色差公式进行质量控制是越来越多的行业共识。目前主流的色差公式包括国际照明委员会CIE向推荐使用的CIELAB、CIE94和CIEDE2000,以及由英国颜色测量委员会提出的CMC色差公式等。


色差仪不同色差公式的形式:

1.CIELAB色差公式

CIELAB色差是指CIELAB均匀颜色空间模型下两个颜色点的距离,该空间模型为直角坐标系。在CIELAB颜色空间中,两个颜色样本(L1,a1,b1)和(L2,a2,b2)之间的色差可以用欧式距离来计算:

CIELAB色差公式029

其中,△L*是CIELAB空间的明度差,△a*是CIELAB空间的红绿色光差,△b*是CIELAB空间的黄蓝色光差。

△a*和△b*表示样本和标准在ab*平面上位置的改变。如果将CIELab均匀颜色空间转化为极坐标空间,则能更好地表示色差的性质,极坐标空间用LCH表示。因此,CIELAB色差公式也可以用明度差△L*、彩度差△C*ab和色相差△H*ab来定义,即:

CIELAB色差公式0291

近几十年来,各国颜色科学家基于CIELAB空间提出了多种色差模型,同时进行了大量的颜色视觉实验,积累了丰富的视觉色差数据,在与仪器测量和模型计算后的色差值进行比对,从而对CIELAB色差公式进行优化修正,并最终形成一系列新的色差评价公式,如CMC、CIE94以及CIEDE2000等。

2.CMC色差公式

CMC是目前工业上广泛采用的计算色差方法。通过修正CIE1976Lab色差公式,CMC色差公式使各色调方向的色差随椭圆大小和形状根据视觉的关系进行调整,如在红色区域的椭圆比较瘦长,绿色区域则比较圆;同时还改进了彩度差随明度的变化关系,在靠近非彩色区域的椭圆小,彩度高的椭圆较大,色差容限随彩度的增加而变大,反之则减小。色差公式如下:

CMC色差公式029

式中,SL,SC,SH分别为明度差、彩度差和色调差的权重函数:

明度差、彩度差和色调差权重函数表达式

式中,L*,C*,h*,a*和b*均为色度参数,△L*,△C*,△H*均由CIELAB色差公式算得。明度加权值l和彩度加权值c,具体使用者可以通过改变这两个参数,来调整明度和彩度对总色差计算结果的影响程度。l:c如果大于1意味着缩小了明度对色差结果的影响,也意味这扩大了彩度和色相对CMC色差结果的影响;同理如果小于1意味这扩大了明度对CMC色差结果的影响。l和c值是与具体应用条件有关的参数,可根据不同观察条件调整明度、彩度、色相对于色差的贡献。目前,常用的是△Ecmc(1:1)和△Ecmc(2:1)两种。

3.CIE94色差公式

CIE94色差公式是CIE于1955年推荐的一个色差公式,其全称为“CIE1994(△L*△C*ab△H*ab)色差模型”,正式缩写形式是CIE94,色差符号为△E*94。△E*94色差公式是CMC(1:c)色差公式的一种改良形式,其结构与ΔE*CMC(l:c)色差公式相似的公式,该公式的计算式如下所示:

色差仪ΔE94色差公式计算式

式中ΔL*,△C*ab,△H*ab分别表示两种颜色间的明度差、彩度差和色相差。参数因子KL,KC,KH可根据不同的评价对象和评价条件选择不同数值,参考条件下的参数因子数值均为1。当观察条件改变时,可以对各参数进行单独改变以适应视觉上每个颜色分量(明度、彩度、色相)的变化。

CIE94色差公式沿用了变化参数的思想,对关系颜色差别的三要素明度、彩度和色相给出了更好的参考。常用的参考数值仅仅对明度的取值进行改变,例如,评价纺织品是明度的参数因子取值为2,而在印刷行业中推荐的明度参数因子的取值为1.4,这两种情况下其他两者的取值与参考条件下的取值相同。

4.CIEDE2000色差公式

CIEDE2000色差公式是在CIELAB、CIE94等色差公式基础上,通过大量视觉实验和色差评估实验得到的。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

其中,L'、C'和h'分别是样品对中两个色样的L'、C'和h'值的算术平均值。

参数因子KL、KC和KH是与使用条件相关的校正系数,其值影响着色差感觉。在CIE给定的标准观测条件下,KL=KC=K=1,条件不符时,要根据工业色差评估条件来确定这些数值。CIE规定的标准条件是:D65光源、照度为1000lx、大于4°的视场、颜色均匀、CIELAB色差在0~5之间、背景为中等明度灰(L*=50)。

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