色差儀有幾個標準色度系統(tǒng)?色差儀色差值計算公式有哪些?

? DOHO標準光源箱 ????|???? ?2023-06-29

色差儀是按照國家和國際相關(guān)標準研制的比較類光電儀器,其在對樣品顏色進行比較分析時,必須滿足色度學(xué)的相關(guān)規(guī)定,在統(tǒng)一的色度標準下對顏色進行定量的分析。那么,色差儀有幾個標準色度系統(tǒng)?色差儀色差值計算公式有哪些?下文將為大家進行介紹。

色差儀

色差儀標準色度系統(tǒng)介紹:

1.CIE1931XYZ色度系統(tǒng)

由于CIE1931RGB色度系統(tǒng)在計算過程中會出現(xiàn)負值,因此CIE采用假想的三刺激值X、Y和Z來建立一個新的色度系統(tǒng),即CIE1931 XYZ標準色度系統(tǒng)。通過選擇合適的三原色,使其光譜三刺激值x(x)、y(y)和z(z)均不為負數(shù),并且Y與亮度值成正比。三刺激值X、Y、Z及其相應(yīng)色品坐標x、y、z的計算方法分別如下式所示:

色品坐標x、y、z的計算方法

式中,φ(λ)是光源發(fā)出(光源色)或是光源經(jīng)物體反射或透射后(物體色)進入人眼的光譜能量分布,稱之為顏色刺激函數(shù);x(λ)、y(λ)和z(λ)是CIE1931標準色度系統(tǒng)的光譜三刺激值,其數(shù)據(jù)可通過查表得到;k為相應(yīng)的歸化系數(shù)。應(yīng)注意的是,當需要預(yù)測在不同照明體下的三刺激值時,應(yīng)采用色貌模型進行計算。

CIE1931 XYZ標準色度系統(tǒng)主要體現(xiàn)人眼視覺系統(tǒng)中央凹錐體細胞的作用,因此適用于2°視場的中央視覺觀察條件,也可用于1°~4°視場的顏色測量,但對極小視場的顏色觀察不再有效。對于大于4°視場的顏色測量,應(yīng)采用CIE1964 XYZ標準色度系統(tǒng)。

CIE1931 XYZ標準色度系統(tǒng)是在廣泛的實驗基礎(chǔ)上評價的人眼響應(yīng),是國際上顏色測量和表征的統(tǒng)一標準,是幾乎一切顏色計算和顏色測量儀器設(shè)計、制造的基本理論依據(jù)。

2.CIE1964XYZ標準色度系統(tǒng)

由于CIE1931XYZ標準色度系統(tǒng)是在2°視場觀察條件下顏色視覺匹配實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上得到的,多年的應(yīng)用實踐表明CIE1931XYZ標準色度系統(tǒng)適用于1°~4°視場。而當視場增大到4°以上時,由于在人眼視網(wǎng)膜上的成像面積超過了中央凹范圍,桿體細胞也會參與作用,使顏色感受產(chǎn)生了一定的變化。日常生活中觀察物體時的視場通常較大,因此需要建立新的標準色度系統(tǒng),以滿足大視場觀察和測量的需要。

CIE在色度研究者基于10°視場條件下獲得的兩組實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,于1964年推薦了一組用于大視場觀察的CIE1964標準色度觀察者光譜三刺激值曲線,即CIE1964XYZ標準色度系統(tǒng),其三刺激值X10、Y10、Z10和色品坐標x10、y10、z10的計算方程分別:

CIE1964XYZ標準色度系統(tǒng)三刺激值和色品坐標計算公式

式中,φ(λ)為相應(yīng)的光譜能量分布,x10(λ)、y10(λ)和z10(λ)是CIE1964標準色度系統(tǒng)的光譜三刺激值,k10為歸化系數(shù)。


色差儀色差值計算公式:

色差評價一直是顏色科學(xué)領(lǐng)域和工業(yè)生產(chǎn)中的一個重要問題,為了更客觀地測量和評價不同色樣之間的色差,CIE不斷提出新的色差計算方法。目前廣泛使用的有CIELAB、CMC(l:c)、CIE94、CIEDE2000等色差公式。

1.CIELab色差公式

從CIE1931RGB系統(tǒng)到CIE1931XYZ系統(tǒng),再到CIE1960UCS系統(tǒng),再到CIE1976LAB系統(tǒng),一直都在向顏色“均勻化”方向發(fā)展。1976年CIE推薦的均勻顏色空間及其有關(guān)色差公式,即CIE1976LAB(或Lab)系統(tǒng),現(xiàn)在已成為世界各國正式采納、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。

CIE1976Lab空間由CIEXYZ系統(tǒng)通過數(shù)學(xué)方法轉(zhuǎn)換得到,轉(zhuǎn)換公式為:

CIE1976Lab空間轉(zhuǎn)換關(guān)系式

其中,X、Y、Z是物體色的三刺激值;Xn、Ya、Zn為CIE標準照明體的三刺激值;L表示心理明度;a、b表示心理色度。

從上面的轉(zhuǎn)換式中可以看出:由X、Y、Z變換為L、a、b時包含有立方根的函數(shù)變換,經(jīng)過這種非線形變換后,原來的馬蹄形光譜軌跡不復(fù)保持。轉(zhuǎn)換后的空間用笛卡兒直角坐標體系來表示,形成了對立色坐標表述的心理顏色空間。L軸表示明度,黑在底端,白在頂端,+L表示顏色偏淺,-L表示顏色偏深,+a表示紅色,-a表示綠色,+b表示黃色,-b表示藍色,顏色的明度由L的百分數(shù)來表示。

色差是指用數(shù)值的方法表示兩種顏色給人色彩感覺上的差別。若兩個色樣樣品都按L、a、b標定顏色,則兩者之間的總色差△Eab以及各項單項色差可用下列公式計算:

明度差:△L=L1-L2

色度差:△a=a1-a2,△b=b1-b2

總色差:△E*ab=[(△L*)2+(△a*)2+(△b*)2]1/2

2.CMC(l:c)色差公式

CMC是英國顏色測量委員會名稱的縮寫。CMC色差公式雖未被CIE推薦為標準,但是目前工業(yè)上廣泛采用的色差方法。

CMC總色差計算公式

△L*、△C*ab、△H*ab分別是CIE1976L*a*b*明度差、彩度差和色調(diào)差,SL、SC、SH分別是明度差、彩度差和色調(diào)差的權(quán)重函數(shù)。對于大多數(shù)的應(yīng)用而言,c=1。對于紡織行業(yè),l=2時計算得到的紡織品色差與視覺感覺非常接近。對于涂料、塑料和油墨等行業(yè)的應(yīng)用,l=1.4。

3.CIE94色差公式

CIE94色差公式的優(yōu)點在于探討了色差距離的均勻性和參量對知覺色差的影響,應(yīng)用加權(quán)函數(shù)校正CIELAB空間的均勻性。目前在紡織工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

CIE94色差公式31

SL、SC、SH分別是明度、彩度和色調(diào)的權(quán)重因子。

4.CIEDE2000色差公式

CIEDE2000色差公式是在CIELAB、CIE94等色差公式基礎(chǔ)上,通過大量視覺實驗和色差評估實驗得到的。

CIEDE2000 色差公式19

SL、SC、SH分別是明度、彩度和色調(diào)的權(quán)重因子。KL、KC、KH分別為可調(diào)參數(shù)因子,可根據(jù)不同的被測物體來選擇不同的參數(shù)。如紡織業(yè)色差評估式通常取KL=2,KC=KH=1。