色差的评定是建立在能够预测目视色差的色差方程基础之上的,相关色差公式由国际照明委员会通过大量颜色视觉判基断和色差比较心理实验数据得出,可采用测色仪器测量计算,实现较为精确的数字化表达。本文对色差仪中典型色差公式及各自的优缺点做了介绍,对此感兴趣的朋友可以了解一下!
色差仪典型色差计算公式介绍:
1.CIELAB色差公式
CIELAB色差公式是1976年CIE推荐的工业应用色差公式之一。CIE用CIELAB颜色空间的欧几里德距离来表示两种颜色之间的差异大小,CIELAB色差公式(△E*ab)定义为:
其中,△L*、△a*和△b*是测试样本(B)与其标准样本(S)之间在CIELAB三维空间的坐标差。
色差还可以用极坐标中彩度差值△C*ab和色调角差值△hab表达,其中,△C*ab、△E*ab和△L表示线段长度大小,单位是一致的,只有△hab,是以角度为单位,需要将色调角度差△hab(以度为单位)转换为色调差异△H*ab(与△L*和△C*ab相同的单位),公式如下:
其中,色度差△C*ab和色调角度差△hab定义如下:
虽然CIELAB空间不是理想的均匀颜色空间,CIELAB公式的预测结果与人眼观察结果也不是完全一致,但是与其他色差公式相比,CIELAB色差公式在大色差的表现上具有很大的优势,而且在公式表达上比较简单,从而得到了广泛的应用。
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。并引入了明度权重因子l和彩度权重因子c,以适应不同应用的需求。CMC(l:c)的色差表达式为:
其中,L*s、C*ab,s和hab,s表示确定色差的标准指标,△L*ab,△H*ab和△C*ab都由CIELAB公式计算所得。当l:c比率设定为1:1时,表示可感知色差,如果设定为2:1 表示可接受色差。
CMC色差公式纠正了CIELAB色差公式中的主要缺陷,即色度位置依赖性的缺陷,相对于CIELAB公式有了极大的改善。在CMC公式中,明度差由明度位置加权,彩度差由彩度位置加权,色相差由彩度位置和色调角加权。
3.CIE94色差公式
色差公式是CMC(1:c)色差公式的一种改良形式,其结构与ΔE*CMC(l:c)色差公式相似的公式,该公式的计算式如下所示:
式中ΔL*,△C*ab,△H*ab分别表示两种颜色间的明度差、彩度差和色相差。参数因子KL,KC,KH可根据不同的评价对象和评价条件选择不同数值,参考条件下的参数因子数值均为1。当观察条件改变时,可以对各参数进行单独改变以适应视觉上每个颜色分量(明度、彩度、色相)的变化。
CIE94色差公式沿用了变化参数的思想,对关系颜色差别的三要素明度、彩度和色相给出了更好的参考。常用的参考数值仅仅对明度的取值进行改变,例如,评价纺织品是明度的参数因子取值为2,而在印刷行业中推荐的明度参数因子的取值为1.4,这两种情况下其他两者的取值与参考条件下的取值相同。
4.CIEDE2000色差公式
CIEDE2000色差公式是在CIELAB、CIE94等色差公式基础上,通过大量视觉实验和色差评估实验得到的。CIE2000色差公式并不是创建了一个新的人眼辨别临界区均匀的色空间,而是重新定义了色差计算方法,使得在整个CIELab(L*a*b*色度空间)中,色差计算值与人眼评估更为接近。新的色差公式在原色差计算公式基础上,另外特别引用了三个新的重量系数SL,SC和SH,分别代表了在亮度△L*、饱和度△C*和色调△H*方向上的差异程度。计算公式如下:
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。如果两个样本的色调角绝对差值不大于180°,直接用上式计算;如果两个样本的色调角绝对差值大于180°,把较大的色调角减去360°,再进行计算。
色差仪不同色差公式的优缺点介绍:
1.CIELAB色差公式优缺点
优点:两个颜色之间的色差用两个颜色点之间的欧几里得距离表示。
缺点:计算结果与目测感觉并不总能保持一致(比如一对嫩黄样品和一对深灰样品,二者的色差值均等于1,但目测会感觉深灰样品的差别比嫩黄样品要大几倍。)
2.CMC色差公式优缺点
优点:引入了明度权重函数l和彩度权重函数c,改进了 CIELAB颜色空间的均匀性。
缺点:在a*b*平面上,计算得到的容差椭圆的△C轴全部指向原点,而目视评定结果的容差椭圆。
3.CIE94色差公式优缺点
优点:引入了明度权重函数l和彩度权重函数c,改进了 CIELAB颜色空间的均匀性。
缺点:在a*b*平面上,计算得到的容差椭圆的△C轴全部指向原点,而目视评定结果的容差椭圆。
4.CIEDE2000色差公式优缺点
CIEDE2000色差公式对CIE94色差公式进行修正,具有以下特点:
(1)重新标定了近中性色域的a*轴,改善了中性色的预测性能;
(2)将CIE94公式中的明度权重函数修改为近似V形的函数;
(3)在色相权重函数中考虑了色相角,体现了色相容限随颜色色相而变化;
(4)包含了椭圆选择项,以体现在蓝色区域的色差容限椭圆不指向中心点的现象。