色差△E值什么意思?色差仪中常用△E值计算式有哪些?
色差△E值什么意思?色差是颜色科学量化的重要参数,指的是不同颜色在特定颜色空间中的距离,可以通俗理解成颜色的差异。计算色差结果的评价模型为色差公式,CIE一致致力于色差公式的研发,先后提出了多种类型的色差公式。本文对色差仪中常用△E值计算公式做了介绍。
色差△值怎么理解?
色差是指两个试样在颜色知觉上的差异,它包括明度差、彩度差和色相差三方面。色差是指两个颜色经测色仪器测量后,再经色差公式计算出的这两个颜色的差异值。颜色间的差异值以DE或△E表示。E是德语单词Empfindung(感觉)的第一个字母;D是希腊字母,表示某方面的差别。DE表示两个颜色彼此间的差异值。△E表示色彩空间内两个色样彼此间的距离差距。
色差不是矢量值,他只是用熟知的大小表达了两个颜色的差异,空间表达就是两点之间的距离。当然色差有着不同的公式,目前主流的公式:DE76(△Eab)、DE94、DE2000、DECMC等,这几个公式大多应用的行业不同,但是现在DE2000和DECMC是主要推行和推荐的公式,因为更接近人眼的刺激感觉。
色差仪中常用△值计算式:
色差仪作为光电测色仪器,其内部一般配有多个色差公式,下面对色差仪中的几个常用色差公式进行介绍。
1.CIELAB色差公式
CIELAB色差公式是最简单的色差公式,也是1976年CIE推荐的工业应用色差公式之一。使用两个颜色刺激色样在空间中的欧式距离来表示两者之间的色差。假设在CIELAB颜色空间中有两个颜色(L*0,a*0,b*0)和(L*1,a*1,b*1),通过下列色差公式便可计算出两者之间的色差。
式中,△L*、△a*和△b*分别表示两个颜色样本的坐标L*、a*和b*之差。色差也可以用明度差△L*、饱和度差△C*ab和色调差△H*ab来定义,即:
其中,利用下式可以得到色度差△C*ab和色调角度差△hab:
如果CIELAB空间是理想的均匀颜色空间,则其对应的视觉容差应为球形。根据颜色科学研究人员的实验研究,发现在CIELAB空间使用椭球来描述颜色的视觉容差更为合适,这表明CIELAB颜色空间并非理想的均匀颜色空间。虽然CIELAB色差公式对中小色差的预测精度较差,但由于其结构简单,易于理解并具有较好的大色差预测精度,所以仍被广泛应用。
2.CMC色差公式
在修正CIELAB色差公式的基础上,CMC色差公式根据视觉关系调整了每个色调方向的色差椭圆大小和形状;改善了彩度差变化与明度之间的关系,使不同彩度的颜色具有不同的色差容限。非彩色区域附近的椭圆较小,彩度高的椭圆较大,色差容限与彩度的变化成正比。CMC色差公式为如下形式:
其中,△L*ab、△H*ab和△C*ab为CIELAB确定的明度差、彩度差和色调差:SL、SC和SH分别为明度、彩度和色调的权重函数:L*s、C*ab,s和hab,s均为确定色差的标准样本。明度权重因子/和彩度权重因子c与具体应用条件有关,一般情况下c=1。在纺织业中,当l=2时用CMC色差公式计算得到的纺织品色差与视觉感觉相对一致。对于涂料、塑料和油墨等应用,取l=1.4。
CMC色差公式实际上是一个三维空间中的椭球公式,也就是说,用以目标色样的坐标点为中心的一个椭球来表示色差,椭球的大小与样品颜色同目标色的差别有关,也与具体的颜色区域有关,在不同的颜色区域用不同大小和取向的椭球来表示色差。这种计算色差的方式已经被CIE确定为今后发展色差公式的一种标准形式,主要的研究重点是如何确定公式中的系数,CIE94色差公式就是这类公式的代表。
3.CIE94色差公式
CIE94色差公式与CMC色差公式相比,其权重函数更简单,具体色差公式如下所示:
(CIE94色差公式290)
其中,SL、SC、SH分别是明度、彩度和色调的权重函数;kL、kC、kH分别为对应的参数因子,在CIE推荐的色差计算的标准条件下,kL=kC=kH=1,当使用条件和参考条件不同于该公式标准条件时,通过改变参数因子来调整明度、饱和度和色调色差分量在总色差中的相对权重;C*ab一般指标准色样的CIELAB彩度,当被测色样中不分标准色样与测试色样时,C*ab取两者的几何平均值,即上式计算公式。
4.CIEDE2000色差公式
CIEDE2000色差公式是CIE在2000年提出的一个新的色差评价公式,该公式形式上虽然复杂很多,但也大大提高了色差预测的精度。CIEDE2000色差公式的完整表述形式如下式:
其中,KL、KC、KH是校正因子,L'、C'、h'是两个样本之间的L'、C'和h'算术平均值。当两个样本的色调角绝对差值大于180°时,先把较大的色调角减去360°,再进行计算;反之则直接用后面的式子计算。
色差△E值的单位是什么?
1939年,美国国家标准局采纳了贾德等的建议而推行Y1/2、α、β色差计算公式,并按此公式计算颜色差别的大小,以绝对值1作为一个单位,称为“NBS色差单位”。一个NBS单位大约相当于视觉色差识别阀值的5倍。如果与孟塞尔系统中相邻两级的色差值比较,则lNBS单位约等于0.1孟塞尔明度值,0.15孟塞尔彩度值,2.5孟塞尔色相值(彩度为1);孟塞尔系统相邻两个色彩的差别约为10NBS单位。如果将NBS的色差单位与人的色彩感觉差别用下表来描述,则NBS单位在工业应用上是有价值的。后来开发的新色差公式,往往有意识地把单位调整到与NBS单位相接近,例如ANLAB40,Hunter Lab以及CIE LAB、CIE LUV等色差公式的单位都与NBS单位大略相同(不是相等)。
因此,我们不要误解以为任何色差公式计算出的色差单位都是NBS。为了防止与NBS单位相混淆,后来英国染化家学会提出用ANLAB公式计算的色差单位称为“ANLAB色差单位”。当然,我们也可以用“CIELAB色差单位”和“CIELUV色差单位”来表示。只是我们应该知道:用不同的色差公式计算得到的色差值是不同的,而且彼此不存在简单的换算关系。
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