色差是指两个颜色在色觉上的差异,它包括明度差、彩度差和色相差三个方面。目前最常用且发展比较成熟的色差公式是基于CIEL*u*v*均匀颜色空间和CIEL*a*b*均匀颜色空间的CIE1976L*u*v*色差公式和CIE1976L*a*b*色差公式。本文对色差仪色差值的计算公式及色差仪色差值的作用做了简要的介绍,对此感兴趣的朋友不妨了解一下!
色差怎么理解?
色差的评估问题一直是颜色科学领域内和实际生活中的一个重要问题,客观地测量或评价两个给定的色样之间的色差,长期以来被认为是工业界一项非常困难而又迫切的问题。基础色度学解决了用科学的方法来定量描述一种颜色,相关的基本理论、基础数据和计算公式已基本定型,也给出了判定两种颜色是否匹配的条件,如果两个色样在某一光源下对应的三刺激值X、Y、Z分别相等,那么这两个色样在该光源下看上去是等色的,而当X、Y、Z不等时,就存在有色差,但在CIEX、Y、Z色度空间中,算出的色差值均匀性很差。
理想的色差公式应建立在一个非常均匀的色空间上,其计算结果与目测应有良好的一致性,而且可真正使用近似统一的色差宽容度用于质量控制。即对所有颜色的产品能用近似相同的色差界限值判定合格与否,与标样在色空间中的位置无关。
长期以来,颜色科技工作者在这方面投入了大量的精力,做了大量的工作,前后共发表了几十个色差公式。总体来讲,以1976年为界,色差公式的发展过程可大致分为两个阶段。在我们目前使用的色差仪中,CIE1976L*a*b*色差体系和CIE1976L*u*v*色差体系是使用最广泛的两个色差公式,下文将为大家做详细的介绍。
色差仪色差值计算公式介绍:
1.CIE1976L*u*v*色差公式
CE1976L*u*v*色差公式是由CEx-y色度图进行线性变换推导而得。线性变换的目的是改善与目测结果对比的均匀性。CIE1976L*u*v*色差公式为:
式中,X,Y,Z为色样的三刺激值;X0,Y0,Z0为CIE标准照明体的三刺激值,为常数值;X/X0,Y/Y0,Z/Z0,要求大于0.008856,对于不符合这一要求的极深的颜色,使用颜色修正公式。
u',v'分别为线性变换后的色样色度坐标,u'0,v'0分别为线性变换后的CE标准照明体的色度坐标;L*为明度;u',v'为彩度;△E*为总色差。
CEL*u*v*色度空间中,以u'、v'轴组成的平面表示颜色的彩度,L*轴表示颜色的明度,CEL*u*v*色差公式主要应用于光的加法混色,例如彩色电视和图象处理方面。
2.CIE1976L*a*b*色差公式
在以Munsell视觉颜色系统为基础的色差公式中,最具重要性的是Adams-Nickerson色差公式(即ANLAB),这一公式得到了广泛的应用。CIE对ANLAB公式进行了修改和简化,推导出CIE1976L*a*b*色差公式及其对应的均匀色度空间,为简便起见,CIEL*a*b*改写成CIELAB公式。
式中,△E*ab为总色差;△L*为明度差;△a*,△b*为彩度差;H为色调角;X,Y,Z为色样的三刺激值;X0,Y0,Z0为CIE标准照明体的三刺激值,为常数值。
X/X0,Y/Y0,Z/Z0,要求大于0.008856,对于不符合这一要求的极深的颜色,使用上述公式会引起色空间的畸变,导致很大的误差。为解决这一问题Pauli提出了一个解决办法,并被CIE所采纳,CIELAB深色修正公式如下所示:
其它的计算相同,在实际应用中,碰到上述极深的颜色情况极少,因此上述修正公式只有在特殊的场合下有用。
CIEL*a*b*均匀色度空间是一个三维体系,a*和b*轴组成的平面表示颜色的彩度,L*表示颜色的明度。但CIEL*a*b*均匀色度空间只是一个近似均匀的色空间,处于不同色区的两对样品,若测出的色差值相等,并不意味着视觉观察这两对样品时也是有相同等级的色差感觉,尽管CIEL*a*b*色度空间的目视均匀性还不能令人十分满意,但仍不失为目前最好的色空间之一。
CIEL*a*b*色差公式在工业界有着广泛的应用,特别是在染料颜料制造、涂料、纺织印染、油墨、塑料着色等行业的产品颜色质量控制中有着重要的地位。
这一色差方程的最大方便和实用之处在于可将一对样品的总色差分解成明度差、饱和度差和色调差。这一点在实际应用中很重要。例如对于印染制造行业来说,同样数值的总色差如果由色调差和饱和度差所引起,可能产品就不合格,但若是主要由明度差所造成,则稍许调整一下强度就可出厂。
色差仪色差值的作用:
1.判断产品是否合格
通过色差仪测得的总色差,从而判断生产出来的批次样是否符合客户要求。做出这一判断的依据,一是测得的标准样和生产的批次样之间的总色差△E的大小。再就是参照客户对色差大小要求的尺度以及在颜色评价时的照明光源和观测条件,对生产样在颜色方面是否符合客户要求做出比较准确的判定。
2.对颜色差异进行修正
色差仪在给出总色差的同时,还可以给出分量色差值 △L*、△a*、△b*、△C*、△H*和不同照明体下的条件等色指数。从分量色差值,我们可以清楚地看出引起色差的主要因素是明度、饱和度还是色相。从而为批次样颜色的修正指出方向。
3.为目视评定提供参考依据
通过色差仪测量的色差值,可以给出在不同照明体条件下的条件等色指数,避免了在视觉判定时,由于判定条件的不稳定而产生误差。
4.判断颜色偏色情况
通过色差仪测量的色差值可以准确地判断批次样和标准样产生的色相的差异方向,即与标准样相比,批次样是偏红、偏蓝、偏黄、偏绿等。
色差仪色差值的单位是什么?
常用的色差单位是NBS,它是美国国家标准局(National Bureau of Standards)的缩写,△E=1,就称为1个NBS单位,1个NBS色差单位约相当于在最优的实验条件下,人眼所能辨别的色差的五倍,在CIE色度图的中心,1个NBS色差单位相当于0.0015~0.0025 X或Y的色度坐标变化。至于产品的颜色差异允许多大范围才算合适,则要根据具体情况而定。
我国评价色差一般使用牢度单位,首先使用选定好的色差公式计算出被测试样前后的色差,然后根据计算出的色差值与牢度级别进行对照,即可以确定出被测试样的牢度级别。