色差是產(chǎn)品生產(chǎn)中用于控制產(chǎn)品顏色質(zhì)量的重要參數(shù)。長(zhǎng)期以來(lái)，為了定量評(píng)價(jià)兩種顏色之間的視覺(jué)差別，包括國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）在內(nèi)的很多研究機(jī)構(gòu)相繼提出了累計(jì)40多個(gè)色差公式，為色差的評(píng)定提供了更準(zhǔn)確的計(jì)算條件。本文介紹色差公司的發(fā)展?fàn)顩r及典型的色差計(jì)算公式，對(duì)此感興趣的朋友可以了解一下！
色差公式發(fā)展概況：
色差或兩個(gè)顏色在均勻顏色空間中的距離是顏色科學(xué)最受關(guān)注的課題之一。CIE負(fù)責(zé)國(guó)際顏色標(biāo)準(zhǔn)的研究開(kāi)發(fā)，其中一個(gè)非常重要的任務(wù)就是建立色差公式或均勻顏色空間，為顏色復(fù)制再現(xiàn)行業(yè)提供物體表面顏色判斷的標(biāo)準(zhǔn)，即用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)色差公式預(yù)測(cè)的數(shù)值來(lái)判斷顏色再現(xiàn)的質(zhì)量合格與否?，F(xiàn)代色差公式的發(fā)展是以1976年CIE發(fā)布的兩個(gè)近似均勻的顏色空間CIELAB和CIELUV為起點(diǎn)，以2001年CIE發(fā)布的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)色差公式CIEDE20002為里程碑，在CE相關(guān)技術(shù)分會(huì)的引領(lǐng)下不斷進(jìn)步。
CIEDE2000色差公式的推出，并不意味著色差評(píng)價(jià)研究的終結(jié)。CIEDE2000對(duì)CELAB五項(xiàng)復(fù)雜的修正，極大地提高了在評(píng)價(jià)中小色差時(shí)的準(zhǔn)確性。但CIEDE2000本身并不具有均勻顏色空間的性質(zhì)，同時(shí)考慮到CIEDE2000的應(yīng)用需求和圖像色差的復(fù)雜性，CIE成立了更多的技術(shù)委員會(huì)TC1-55、TC1-63、TC1-81和TC8-02等，分別研究均勻顏色空間、CIEDE2000評(píng)價(jià)閾值色差時(shí)的表現(xiàn)、CIEDE2000的適用范圍和評(píng)價(jià)圖像色差的方法。
到目前為止，國(guó)內(nèi)外色差研究工作主要集中在兩個(gè)方面：（1）建立更加符合視覺(jué)感知的色差評(píng)價(jià)模型和更加均勻的顏色空間；（2）收集更多的視覺(jué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，探索影響視覺(jué)感知色差的各種可能因素。
進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，新的色差評(píng)價(jià)模型和新的均勻顏色空間，多數(shù)是建立在改進(jìn)已有色差公式和均勻顏色空間的基礎(chǔ)上，包括CE顏色空間CIELAB、德國(guó)顏色空間DIN99、美國(guó)顏色空間OSA和CIE色貌模型CIECAM02等，通過(guò)對(duì)原有顏色空間的坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)數(shù)變換，得到更加均勻的顏色空間。如基于CIELAB顏色空間的ULAB；基于DIN99的衍生均勻顏色空間DIN99b、DIN99c和DIN99d；基于OSA顏色空間的OSA-GP和OSA_GP_Eu；基于色貌模型CIECAM02的均勻顏色空間CAM02-SCD、CAM02-LCD、CAM02-UCS、RIT-UCS以及基于CIECAM97s色貌模型的均勻顏色空間等，結(jié)果表明在評(píng)價(jià)中小色差時(shí)，大多數(shù)新的色差公式和新的顏色空間的表現(xiàn)與CIEDE2000沒(méi)有顯著的差別，此舉并沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的突破，建立新的更加符合視覺(jué)感知的色差公式和更加均勻的顏色空間仍然是色差研究領(lǐng)域的目標(biāo)之一。
此外，現(xiàn)有的色差公式或均勻顏色空間在評(píng)價(jià)色差時(shí)，都有一套適用的參考觀(guān)察條件（如照明光源、照度、背景、平面物體、色樣大小、色樣間隔和色樣紋理等）。當(dāng)不符合參考觀(guān)察條件時(shí)，由于人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)的特殊性和復(fù)雜性，不能保證色差公式的預(yù)測(cè)精度。為了研究各種觀(guān)察條件因素對(duì)視覺(jué)感知色差的影響，CIE建議國(guó)際顏色科學(xué)家按規(guī)定的5個(gè)顏色中心（后來(lái)增加到17）開(kāi)展心理物理視覺(jué)實(shí)驗(yàn)，收集不同觀(guān)察條件下的視覺(jué)色差實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，研究各種觀(guān)察參數(shù)對(duì)視覺(jué)感知色差的影響規(guī)律和機(jī)理。一方面可以根據(jù)影響視覺(jué)色差大小的因素規(guī)范色差評(píng)價(jià)方法，設(shè)計(jì)顏色測(cè)量和色差測(cè)量?jī)x器；另一方面可以修正現(xiàn)有色差公式，加入觀(guān)察條件對(duì)色差的影響因素，拓展色差公式的應(yīng)用范圍，使之在更多的觀(guān)察條件下仍能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)視覺(jué)感知色差的大小。
典型色差計(jì)算公式有哪些？
色差是定量表示的色覺(jué)差，用△E表示。國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）負(fù)責(zé)研究和開(kāi)發(fā)國(guó)際顏色標(biāo)準(zhǔn)，而建立色差公式為色彩行業(yè)提供判斷物體顏色質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)是CIE最重要的任務(wù)之一。在現(xiàn)有的均勻顏色空間中，不同的顏色區(qū)域中相同的空間距離所代表的色差不相同。為此，研究人員根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域和不同的處理對(duì)象提出了幾十種色差公式或修改方案。目前，所有CIE推薦的改進(jìn)型色差公式均是在CIELAB色差公式的基礎(chǔ)上改進(jìn)。
1. CIELAB色差公式
CIELAB色差公式是最簡(jiǎn)單的色差公式，也是1976年CIE推薦的工業(yè)應(yīng)用色差公式之一。使用兩個(gè)顏色刺激色樣在空間中的歐式距離來(lái)表示兩者之間的色差。假設(shè)在CIELAB顏色空間中有兩個(gè)顏色（L*0，a*0，b*0）和（L*1，a*1，b*1），通過(guò)下列色差公式便可計(jì)算出兩者之間的色差。
式中，△L*、△a*和△b*分別表示兩個(gè)顏色樣本的坐標(biāo)L*、a*和b*之差。
如果CIELAB空間是理想的均勻顏色空間，則其對(duì)應(yīng)的視覺(jué)容差應(yīng)為球形。
根據(jù)顏色科學(xué)研究人員的實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)在CIELAB空間使用橢球來(lái)描述顏色的視覺(jué)容差更為合適，這表明CIELAB顏色空并非理想的均勻顏色空間。雖然CIELAB色差公式對(duì)中小色差的預(yù)測(cè)精度較差，但由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于理解并具有較好的大色差預(yù)測(cè)精度，所以仍被廣泛應(yīng)用。
2.CMC色差公式
CMC是英國(guó)顏色測(cè)量委員會(huì)Colour Measurement Committee）的縮寫(xiě)，1988年CMC色差公式被英國(guó)推薦為英國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（BS 6823），廣泛應(yīng)用于紡織行業(yè)及其他工業(yè)。在修正CIELAB色差公式的基礎(chǔ)上，CMC色差公式根據(jù)視覺(jué)關(guān)系調(diào)整了每個(gè)色調(diào)方向的色差橢圓大小和形狀；改善了彩度差變化與明度之間的關(guān)系，使不同彩度的顏色具有不同的色差容限。非彩色區(qū)域附近的橢圓較小，彩度高的橢圓較大，色差容限與彩度的變化成正比。CMC色差公式為如下形式：
其中，△L*ab、△H*ab和△C*ab，為CIELAB確定的明度差、彩度差和色調(diào)差；SL、SC和SH分別為明度、彩度和色調(diào)的權(quán)重函數(shù)；L*s和C*ab,s和hab,s均為確定色差的標(biāo)準(zhǔn)樣本。明度權(quán)重因子和彩度權(quán)重因子c與具體應(yīng)用條件有關(guān)，一般情況下c=1。在紡織業(yè)中，當(dāng)l=2時(shí)用CMC色差公式計(jì)算得到的紡織品色差與視覺(jué)感覺(jué)相對(duì)一致。對(duì)于涂料、塑料和油墨等應(yīng)用，取l=1.4。
CMC色差公式實(shí)際上是一個(gè)三維空間中的橢球公式，也就是說(shuō)，用以目標(biāo)色樣的坐標(biāo)點(diǎn)為中心的一個(gè)橢球來(lái)表示色差，橢球的大小與樣品顏色同目標(biāo)色的差別有關(guān)，也與具體的顏色區(qū)域有關(guān)，在不同的顏色區(qū)域用不同大小和取向的橢球來(lái)表示色差。這種計(jì)算色差的方式已經(jīng)被CE確定為今后發(fā)展色差公式的一種標(biāo)準(zhǔn)形式，主要的研究重點(diǎn)是如何確定公式中的系數(shù)，CIE94色差公式就是這類(lèi)公式的代表。