色差儀作為光電儀器,在測(cè)量顏色差異時(shí),模擬的是人眼看色的過(guò)程,其常用的是CIE Lab色空間。所有顏色均可以通過(guò)Lab色空間感知并測(cè)量,并通常以△E、△L、△a和△b表示。本文對(duì)色差△E值的計(jì)算方法和單位做了介紹,感興趣的朋友可以了解一下!
色差是指兩個(gè)顏色經(jīng)測(cè)色儀器測(cè)量后,再經(jīng)色差公式計(jì)算出的這兩個(gè)顏色的差異值。顏色間的差異值以DE或△E表示。E是德語(yǔ)單詞Empfindung(感覺(jué))的第一個(gè)字母;D是希臘字母,表示某方面的差別。DE表示兩個(gè)顏色彼此間的差異值?!鱁表示色彩空間內(nèi)兩個(gè)色樣彼此間的距離差距。
色差不是矢量值,他只是用熟知的大小表達(dá)了兩個(gè)顏色的差異,空間表達(dá)就是兩點(diǎn)之間的距離。當(dāng)然色差有著不同的公式,目前主流的公式是Lab色差公式。
要想計(jì)算色差,就需要了解色差公式。色差儀作為光電儀器,其測(cè)量原理采用最廣泛使用于測(cè)量物體色調(diào)的國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)的CIE1976L*a*b*色度系統(tǒng),借助均勻色的立體表示方法將所有的顏色用L*,a*,b*三個(gè)軸的坐標(biāo)來(lái)定義。L*為垂直軸也即中軸,代表明度上白下黑,其值從底部0(黑)到頂部100(白)。中間為亮度不同的灰色過(guò)度,有100個(gè)等級(jí);a*、b*坐標(biāo)組成的色度平面是一個(gè)圓,表示不同的色彩方向,a*代表紅綠軸上顏色的飽和度,其中-a*為綠,+a*為紅;b*代表藍(lán)黃軸上顏色的飽和度,其中-b*為藍(lán),+b*為黃。a*,b*都是水平軸。L*,a*,b*不僅可以精確地表示各種色調(diào),它也為兩種色調(diào)之間的差即色差表示帶來(lái)了方便,尤其是在研究或測(cè)定近似顏色的差別程度時(shí)(比如同一原材料不同批次的比較),勻色空間L*a*b*表色系上任意兩點(diǎn)間的距離都可以表示兩個(gè)顏色之間的總色差。
CIE1976Lab空間由CIEXYZ系統(tǒng)通過(guò)數(shù)學(xué)方法轉(zhuǎn)換得到,轉(zhuǎn)換公式為:
其中X、Y、Z是被測(cè)物體的三刺激值;X0、Y0、Z0為選定參考白的三刺激值;L*表示心理明度;a*、b*為心理色度。
從上式轉(zhuǎn)換中可以看出:由X、Y、Z變換為L(zhǎng)*、a*、b*時(shí)包含有立方根的函數(shù)變換,經(jīng)過(guò)這種非線(xiàn)形變換后,原來(lái)的馬蹄形光譜軌跡不復(fù)保持。轉(zhuǎn)換后的空間用笛卡兒直角坐標(biāo)體系來(lái)表示,形成了對(duì)立色坐標(biāo)表述的心理顏色空間,如下圖所示。在這一坐標(biāo)系統(tǒng)中,+a*表示紅色,-a*表示綠色,+b*表示黃色,-b*表示藍(lán)色,顏色的明度由L*的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。
通常人們把兩種顏色在色彩上給人感覺(jué)上的差別叫做色差。若兩個(gè)色樣樣品都按L*、a*、b*標(biāo)定顏色,則兩者之間的總色差ΔE*Lab以及各項(xiàng)單項(xiàng)色差可用下列公式計(jì)算:
明度差:ΔL*=L*1-L*2;
色度差:Δa=a*1-a*2,Δb=b*1-b*2;
總色差:ΔE*Lab=[(ΔL)2+(△a)2+(Δb)2]1/2
作為色差的計(jì)算單位,以前常用NBS(National Bureau of Standards),它與視覺(jué)之間的關(guān)系見(jiàn)下表。
這一色差單位是以賈德(Judd)—亨特(Hunter)建立起來(lái)的色差計(jì)算公式的單位為基礎(chǔ)推出來(lái)的,賈德最先建立起UCS色度圖,這個(gè)色度圖在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)是美國(guó)色度計(jì)算的基礎(chǔ),然而在三角坐標(biāo)中處理很不方便,后來(lái)斯科菲爾德(Scofeld)—賈德—亨特把它轉(zhuǎn)換成了a—β色度圖,該系統(tǒng)與x—y色度坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系為:
利用這一色度坐標(biāo)可按下式計(jì)算色差。
式中:K——光澤影響系數(shù),測(cè)定紡織品時(shí),K=10(受觀(guān)測(cè)條件的影響)。一般在普通實(shí)驗(yàn)室中,有光澤的面取K=2.5,無(wú)光澤的面,取K=0,半光澤的面,取K=1。
fg——調(diào)整系數(shù)。
用這一色差式計(jì)算的色差單位為NBS單位,NBS單位曾被作為所有色差計(jì)算公式的單位,并且延續(xù)了很長(zhǎng)一段時(shí)間。20世紀(jì)70年代以后,大量色差式相繼出現(xiàn),一律采用相同的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算單位既不可能,也沒(méi)有必要。所以,就采取了標(biāo)注計(jì)算公式的方法。如△ECMC、△ECIE等,不再使用NBS單位。
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