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      什么是色差?常見色差計算公式哪些?

      時間:2022-11-01 點擊:138次

      什么是色差?色差是指兩個試樣在視覺上的顏色差異,可以使用顏色儀器測量后,再經過色差公式計算而得到。本文介紹色差常見計算公式及色差計算的方法,感興趣的朋友可以了解一下!

      CIELAB均勻顏色空間

      什么是色差?

      色差是指兩個試樣在顏色知覺上的差異,它包括明度差、彩度差和色相差三方面。色差是指兩個顏色經測色儀器測量后,再經色差公式計算出的這兩個顏色的差異值。顏色間的差異值以DE或△E表示。E是德語單詞Empfindung(感覺)的第一個字母;D是希臘字母,表示某方面的差別。DE表示兩個顏色彼此間的差異值?!鱁表示色彩空間內兩個色樣彼此間的距離差距。

      作為色差的計算單位,以前常用NBS。1939年,美國國家標準局采納賈德等人的建議而推行Y1/2,a,b色差計算公式,并采用此公式計算顏色差別的大小,以絕對值1作為一個單位,稱為“NBS色差單位”。一個NBS單位大約相當于視覺色差識別值的5倍。如果與孟塞爾系統中相鄰兩級的色差值比較,則1NBS單位約等于0.1孟塞爾明度值、0.15孟塞爾彩度值、2.5孟塞爾色相值(彩度為1);孟塞爾系統中相鄰兩個色彩的差別約為10NBS單位。NBS單位色差值和視覺之間的關系如下表所示:

      NBS單位色差值和視覺之間的關系


      色差的評定方法:

      1.色差的視覺判斷

      對于兩個顏色之間差別的視覺判斷主要有兩種直觀的評價,即可感知性與可接受性??筛兄允侵赣^察者能夠看到顏色的差別或能夠判斷兩個顏色樣品對之間色差的大小的視覺屬性;而可接受性則表示觀察者是否可以接受被觀察顏色差別的視覺判斷。一般來說,可感知性對應于人眼的視覺辨別閥值;而可接受性則體現了對顏色質量的要求。所以,可感知性主要受觀察者心理和生理因素的影響,而可接受性與觀察者的主觀意愿和被評價產品的技術指標等有關。通常,當色差稍高于視覺辨別閾值的上限時,可感知性判斷與可接受性判斷是相同的。但是,隨著色差的增大,所做出的可接受性判斷就往往與相應的可感知性判斷不同了,可感知性判斷會受到商業因素的影響而增大。而對于可接受性,它會受到許多因素的影響。例如,雖然某產品的試樣與標準色樣之間的視覺色差很大,可是如果能夠大大降低其成本的話,該試樣就變得可以接受了。由此可知,目視比較和判斷具有較大的主觀性和易變性,在工業生產中不宜直接作為顏色質量的評價依據。因此,儀器測色顯得尤為重要。但是,物理測量的數據應該能預測觀察者所看到的情況,并需要有合適的色差公式,使計算出來的色差能夠預測目視色差。為了實現色差符合視覺判斷的客觀評價,需要建立能夠預測可感知性判斷的色差方程,而色差方程的建立則需基于大量的顏色視覺判斷和色差比較心理物理實驗數據之上,同時還要考慮顏色刺激的時間與空間特性和視覺實驗的觀察條件等因素。

      2.色差公式的評價

      理想的色差評價模型應基于真正視覺感知均勻的顏色空間,其預測的色差應與目視判斷具有良好的一致性,而且可以采用統一的色差寬容度來進行顏色質量控制,即對所有顏色產品用相同的色差容限來判定其合格與否,而與標準色樣在顏色空間中所處的位置或所屬的色區無關。這是色差研究的最終目標,也是一項十分困難和艱巨的任務。長期以來,各國的顏色科學工作者已在這一領域投人了大量的精力,做了很多的工作,至今已提出了幾十個色差公式,其中一些公式已被CIE階段性地推薦為評價標準??v觀顏色評價研究的發展,以CIE1976均勻顏色空間為界,現有的色差公式大致可以分為1976年以前發表的早期色差公式和1976年以來發表的近期色差公式,1976年以前的色差公式基本上已經停止使用,而1976年以后的色差公式則在各個不同的應用領域被不斷的更新,在各自領域又制定了更加符合實際、更加精細的標準。


      常用色差計算公式介紹:

      常見色差公式有CIELAB、CMC(l:c)、CIE1964、Cube-Root、FMC-2、Godlove、Visual、CIE94、ISO、CIE1976LUV、JPC79等多種,且各具優缺點,實際使用中與習慣和經濟發展水平以及行業特點有重要關系。1936-1976年為一個階段,有20多個公式。1976年后為一個階段,多數以CIELAB色差公式為基礎進行修正,實用性大大提高。下面只對色差公式CIELAB和CMC(l:c)進行簡單介紹。

      1.CIE1976L*a*b*色差公式

      CIE1976L*a*b*色差公式又稱CIE1976LAB(或L*a*b*)系統,簡稱CIELAB,現在已被世界各國正式采用并作為國際通用的測色標準。它適用于一切光源色或物體色的表示與計算方法。

      CIELAB色彩空間的描述,L*表示明暗度,指顏色明暗的強度,其數值為0~100,L*愈接近0,顏色愈暗;L愈接近100,顏色愈亮。對于一些明暗度相同的顏色,還得考慮用彩度指標來描述顏色的差異。

      a*和b*表示色相,指顏色的相貌。a*表示紅一綠軸,正值表示紅,負值表示綠;b*表示黃一藍軸,正值表示黃,負值表示藍。h*表示顏色的色相角度,即任一顏色以+a*軸為基準,沿逆時針方向算起的相對角度。

      C*表示彩度,指顏色的鮮艷程度,是色樣在a*b*色彩圖形位置距中心點的距離。低彩度的顏色(灰色),C*略大于0;高彩度的顏色,C*為70~90。

      任一實色都可視作由三原色組成,在XYZ表色系統中,可表示為F=X(X)+Y(Y)+Z(Z)。其中,(X)(Y)(Z)為三原色基色量,X,Y,Z稱三色系數(即三刺激值)。通過電腦測配色儀可測得A與B兩色的三刺激值X,Y,Z,按下列色差公式計算得到A與B兩色間的色差,即:

      色差公式

      式中:△E為總色差。

      CIELAB色差公式由于在色相、明度、彩度方面與人眼的吻合度較差,以及在同等的色彩空間內某一顏色與鄰近的顏色差異較大等因素,在紡織品評價過程中,準確性受到一定影響。

      2.CMC(l:c)色差公式

      CMC(l:c)色差公式是1984年由F.J.J.Clarke,B.Rigg和R.McDonald在公式JPC79的基礎上修改后提出的,并由英國染色家協會(SDC)的顏色測量委員會(CMC)推薦使用。從目前來看,CMC(l:c)色差公式的誤判比率最低,它比其他公式具有更好的目視一致性,因此較能符合人眼的要求,目前已得到廣泛應用。

      CMC(l:c)色差公式中,l表示明度加權值,調節明度的相對寬容量;c表示彩度加權值,調節彩度的相對寬容量。行業不同,可以通過調節l或c的值,調整明度和飽和度對總色差的影響程度。對于紡織品來說,l=2,c=1,即CMC(2:1);對于一般評價,如涂料、塑料行業,l=1,c=1,即CMC(1:1)。


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