色差△E怎么理解?色差儀△E典型計(jì)算公式有哪些?

? DOHO標(biāo)準(zhǔn)光源箱 ????|???? ?2023-09-14

色差△E怎么理解?色差△E是兩個(gè)顏色在明度差、彩度差和色相差上的綜合值,可以通過色差儀測量,并經(jīng)過色差儀內(nèi)置的色差公式計(jì)算而得到,是許多行業(yè)產(chǎn)品評價(jià)的重要依據(jù)。那么,色差儀△E典型計(jì)算公式有哪些?本文對色差△E的含義及計(jì)算公式做了介紹,對此感興趣的朋友可以了解一下!

色差△E

色差△E怎么理解?

色差是顏色科學(xué)量化的重要參數(shù),指的是不同顏色在特定顏色空間中的距離,可以通俗理解成顏色的差異,英語為Color Difference,是顏色科學(xué)領(lǐng)域非常關(guān)注的概念。在紡織印染、包裝印刷、汽車制造、塑料、涂料和食品藥品等相關(guān)色彩工業(yè)生產(chǎn)過程中,都需要對產(chǎn)品的顏色進(jìn)行質(zhì)量管控,以確保其符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或者客戶的品質(zhì)需求。在這些工業(yè)應(yīng)用中需要用定量的可視化指標(biāo)來表達(dá)顏色的差異。在比較理想的狀態(tài)下,色差是需要根據(jù)人眼的視覺特性呈現(xiàn)出來,也就是色彩的數(shù)據(jù)化結(jié)果需要跟視覺匹配度的一致性完美契合,理解成相同的人眼視覺間隔同時(shí)擁著相同的顏色差異數(shù)值??茖W(xué)上把以數(shù)值描述實(shí)際色樣之間的色彩差異程度的量值叫做顏色色差。計(jì)算色差結(jié)果的評價(jià)模型為色差公式。理想的色差計(jì)算公式應(yīng)該是建立在一定的均勻顏色空間上,是為了確保預(yù)測色差值與目視測量結(jié)果之間具有很高的匹配度。

色差是進(jìn)行顏色品質(zhì)管理的重要依據(jù)。色差的大小,影響產(chǎn)品的評級以及客戶是否認(rèn)可。傳統(tǒng)目視評估的方法具有誤差大,外界因素干擾多,主觀性較強(qiáng)等缺點(diǎn),采用儀器測量并依據(jù)色差公式進(jìn)行質(zhì)量控制是越來越多的行業(yè)共識(shí)。


色差△E計(jì)算步驟:

一般來講,從拿到顏色樣品到根據(jù)計(jì)算結(jié)果做出客觀色差評價(jià),大致需以下三個(gè)步驟:

1.測量樣品

即使用合適的顏色測量儀器(光譜光度計(jì))以獲得代表樣品光學(xué)特性的分光反射率ρ(λ)或分光透過率τ(λ);

2.計(jì)算三刺激值

即通過色度學(xué)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和測得的樣品分光反射率,按規(guī)定公式求取三刺激值。實(shí)際上是客觀定量地給出樣品的顏色對人眼視網(wǎng)膜上視覺感光細(xì)胞產(chǎn)生的刺激,這種刺激通過神經(jīng)沖動(dòng)傳至大腦,最終形成顏色的主觀感覺;

3.計(jì)算色差值(△E)

即按一定的色差公式,計(jì)算出兩樣品間的色差,可以理解為這一色差值反映了兩個(gè)不同的色刺激在大腦中產(chǎn)生的感覺上的差別。這也是為什么選用△E作為色差符號的原因。希臘字母△表示“在……方面的差別”,而E則是德語單詞Empfindung(感覺)的第一個(gè)字母。

以上所述三個(gè)過程,與過程1和2相關(guān)的基本理論、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和計(jì)算公式已基本定型,對于過程1來講,主要工作在于硬件技術(shù)的實(shí)現(xiàn)和完善上。因此,這里僅對過程3的關(guān)鍵點(diǎn)一一色差公式進(jìn)行介紹。


色差儀△E典型計(jì)算公式:

1.CIELAB色差公式

CIELAB色差公式是色差儀中使用最為廣泛的一種色差公式。CIE用CIELAB顏色空間的歐幾里德距離來表示兩種顏色之間的差異大小,CIELAB色差公式(△E*ab)定義為:

CIELAB色差值計(jì)算公式

計(jì)算過程是在均勻的CIELAB色彩空間中定義的,以標(biāo)準(zhǔn)色坐標(biāo)點(diǎn)為中心的橢球。它在L*、a*、b*三個(gè)方向上的長短半軸長度則用△L*、△a*、△b*來表示。

亮度差公式:

亮度差公式0607

△L*是亮度差,指測試樣本和標(biāo)準(zhǔn)樣本的顏色深淺差。如果△L*>0,則測試樣本亮度比標(biāo)準(zhǔn)樣本亮度淺,如果△L*<0,則測試樣本亮度比標(biāo)準(zhǔn)樣本亮度深。

飽和度差公式:

飽和度差公式0607

ΔC*c和度差,表示顏色偏離亮度灰色的程度,即用來描述樣本的顏色鮮艷度。如果C*c>0,則表示測試樣本比標(biāo)準(zhǔn)樣本顏色鮮艷,如果C*c<0,則表示標(biāo)準(zhǔn)樣本比測試樣本顏色鮮艷。

色度差公式:

色度差公式0607

△a、△b表示色調(diào)偏差,在測色配色系統(tǒng)的顏色檢測中,不僅要考慮總色差值,還要考慮分色差值,這樣有利于分析樣品顏色深淺和色調(diào)鮮艷度在總色差中的百分比權(quán)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*平面的樣本顏色點(diǎn)相對于標(biāo)準(zhǔn)顏色點(diǎn)的位置關(guān)系決定了色相角ΔH*的大小。

2.CIELuv色差公式

CE1976L*u*v*色差公式是由CEx-y色度圖進(jìn)行線性變換推導(dǎo)而得。線性變換的目的是改善與目測結(jié)果對比的均勻性。CIE1976L*u*v*色差公式為:

CIE1976Luv色差公式

式中,X,Y,Z為色樣的三刺激值;X0,Y0,Z0為CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體的三刺激值,為常數(shù)值;X/X0,Y/Y0,Z/Z0,要求大于0.008856,對于不符合這一要求的極深的顏色,使用顏色修正公式。

u',v'分別為線性變換后的色樣色度坐標(biāo),u'0,v'0分別為線性變換后的CE標(biāo)準(zhǔn)照明體的色度坐標(biāo);L*為明度;u',v'為彩度;△E*為總色差。

CEL*u*v*色度空間中,以u'、v'軸組成的平面表示顏色的彩度,L*軸表示顏色的明度,CEL*u*v*色差公式主要應(yīng)用于光的加法混色,例如彩色電視和圖象處理方面。

3.CIEDE2000色差公式

CIEDE2000色差公式是CIE于2001年推出的一個(gè)色差公式,也是目前色差儀中最新的一個(gè)色差公式。CIE2000色差公式并不是創(chuàng)建了一個(gè)新的人眼辨別臨界區(qū)均勻的色空間,而是重新定義了色差計(jì)算方法,使得在整個(gè)CIELab(L*a*b*色度空間)中,色差計(jì)算值與人眼評估更為接近。新的色差公式在原色差計(jì)算公式基礎(chǔ)上,另外特別引用了三個(gè)新的重量系數(shù)SL,SC和SH,分別代表了在亮度△L*、飽和度△C*和色調(diào)△H*方向上的差異程度。計(jì)算公式如下:

CIEDE2000 色差公式24

CIEDE2000 色差公式2401

其中,KL、KC、KH是校正因子,L'、C'、h'是兩個(gè)樣本之間的L'、C'和h'算術(shù)平均值。如果兩個(gè)樣本的色調(diào)角絕對差值不大于180°,直接用上式計(jì)算;如果兩個(gè)樣本的色調(diào)角絕對差值大于180°,把較大的色調(diào)角減去360°,再進(jìn)行計(jì)算。