色差△E怎么理解?色差儀△E典型計算公式有哪些?

? DOHO標準光源箱 ????|???? ?2023-09-14

色差△E怎么理解?色差△E是兩個顏色在明度差、彩度差和色相差上的綜合值,可以通過色差儀測量,并經(jīng)過色差儀內置的色差公式計算而得到,是許多行業(yè)產(chǎn)品評價的重要依據(jù)。那么,色差儀△E典型計算公式有哪些?本文對色差△E的含義及計算公式做了介紹,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,是顏色科學領域非常關注的概念。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色彩工業(yè)生產(chǎn)過程中,都需要對產(chǎn)品的顏色進行質量管控,以確保其符合行業(yè)標準或者客戶的品質需求。在這些工業(yè)應用中需要用定量的可視化指標來表達顏色的差異。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擁著相同的顏色差異數(shù)值。科學上把以數(shù)值描述實際色樣之間的色彩差異程度的量值叫做顏色色差。計算色差結果的評價模型為色差公式。理想的色差計算公式應該是建立在一定的均勻顏色空間上,是為了確保預測色差值與目視測量結果之間具有很高的匹配度。

色差是進行顏色品質管理的重要依據(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,主觀性較強等缺點,采用儀器測量并依據(jù)色差公式進行質量控制是越來越多的行業(yè)共識。


色差△E計算步驟:

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

1.測量樣品

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

2.計算三刺激值

即通過色度學的基礎數(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)膜上視覺感光細胞產(chǎn)生的刺激,這種刺激通過神經(jīng)沖動傳至大腦,最終形成顏色的主觀感覺;

3.計算色差值(△E)

即按一定的色差公式,計算出兩樣品間的色差,可以理解為這一色差值反映了兩個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)的第一個字母。

以上所述三個過程,與過程1和2相關的基本理論、基礎數(shù)據(jù)和計算公式已基本定型,對于過程1來講,主要工作在于硬件技術的實現(xiàn)和完善上。因此,這里僅對過程3的關鍵點一一色差公式進行介紹。


色差儀△E典型計算公式:

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色差值計算公式

計算過程是在均勻的CIELAB色彩空間中定義的,以標準色坐標點為中心的橢球。它在L*、a*、b*三個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,指測試樣本和標準樣本的顏色深淺差。如果△L*>0,則測試樣本亮度比標準樣本亮度淺,如果△L*<0,則測試樣本亮度比標準樣本亮度深。

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準樣本顏色鮮艷,如果C*c<0,則表示標準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鮮艷度在總色差中的百分比權重。

色相角差公式:

色相角差公式0607

△H*表示色相角差,在a*和b*平面的樣本顏色點相對于標準顏色點的位置關系決定了色相角ΔH*的大小。

2.CIELuv色差公式

CE1976L*u*v*色差公式是由CEx-y色度圖進行線性變換推導而得。線性變換的目的是改善與目測結果對比的均勻性。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標準照明體的三刺激值,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,u'0,v'0分別為線性變換后的CE標準照明體的色度坐標;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年推出的一個色差公式,也是目前色差儀中最新的一個色差公式。CIE2000色差公式并不是創(chuàng)建了一個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算方法,使得在整個CIELab(L*a*b*色度空間)中,色差計算值與人眼評估更為接近。新的色差公式在原色差計算公式基礎上,另外特別引用了三個新的重量系數(shù)SL,SC和SH,分別代表了在亮度△L*、飽和度△C*和色調△H*方向上的差異程度。計算公式如下:

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'是兩個樣本之間的L'、C'和h'算術平均值。如果兩個樣本的色調角絕對差值不大于180°,直接用上式計算;如果兩個樣本的色調角絕對差值大于180°,把較大的色調角減去360°,再進行計算。