色差仪L*a*b*值的含义及与Lab色度空间的区别
2024-03-05
色差仪在测色时，使用的是国际上通用的CIEL*a*b*颜色空间，在给出色样的色度值L*a*b*值的同时，还可以给出色样之间的色差值△L*、△a*、△b*等。本文对色差仪仪L*a*b*值的含义及其与LabLab色度空间的区别做了介绍，对此感兴趣的朋友不妨了解一下！
色差仪L*a*b*值的含义：
色差仪作为光电仪器，其测量原理采用最广泛使用于测量物体色调的国际照明委员会（CIE）的CIE1976L*a*b*色度系统，借助均匀色的立体表示方法将所有的颜色用L*，a*，b*三个轴的坐标来定义。L*，a*，b*不仅可以精确地表示各种色调，它也为两种色调之间的差即色差表示带来了方便，尤其是在研究或测定近似颜色的差别程度时（比如同一原材料不同批次的比较），匀色空间L*a*b*表色系上任意两点间的距离都可以表示两个颜色之间的总色差。
CIE1976L*a*b*色差公式比较多应用于陶瓷、塑料和纺织品等工业领域。L*a*b*公式中，L*表示明度，a*表示红色和绿色的成分，b*表示黄色和蓝色的成分。色差是指用数值的方式表示两种颜色给人色彩感觉上的差别，若两个颜色都是按照L*a*b*标定的，则两者的总色差以及各单项色差可用下列公式计算。
明度差：
色度差：
总色差：
彩度差：
色相角差：
色相差：
在国家标准GB/T7921《均匀色空间和色差公式》中，把色相角、色相角差、色相差分别称为色调角、色调角差、色调差。计算色差时，可以把其中的任意一个作为标准色，则另外一个就是样品色。计算结果出现正、负值，其意义如下（假设1为样品色，2为标准色）：
△L*=L*1-L*2>0，表示样品色比标准色浅，明度高；若△Lb*<0，说明样品色比标准色深，明度低。
△a*=a*1-a*2>0，表示样品色比标准色偏红；若△a*<0，说明样品色比标准色偏绿。
△b*=b*1-b*2>0，表示样品色比标准色偏黄；若△b*<0，说明样品色比标准色偏蓝。
△C*ab=C*ab,1-C*ab,2>0，表示样品色比标准色彩度高，含“白光”或“灰分”较少；若△C*ab<0，说明样品色比标准色彩度低，含“白光”或“灰分”较多。
△h*ab=h*ab,1-h*ab,2>0，表示样品色位于标准色的逆时针方向上；h*ab<0，说明样品色位于标准色的顺时针方向上。根据标准色所处的位置，就可以判断样品色是偏绿还是偏黄。
色差仪色调角h*ab和色调差△H*ab的区别：
根据CIELAB计算公式得到L*、a*、b*值，一组L*、a*、b*数据对应CIELAB色空间中的一个点，为了表述任意2种颜色在色空间的相对位置，引入了饱和度C*ab、色调角hab和色调差△H*ab。
CIEL*a*b*（CIELAB）色空间方程如下式所示。
经过换算后得到下式：
式中，X、Y、Z——物体的三刺激值，无单位；Xn、Yn、Zn——参比白色的三刺激值，无单位；L*——明度，无单位；a*、b*——色度坐标，无单位；C*ab——饱和度，无单位；hab——色调角，（°）；△E*ab——色差值，无单位；△H*ab——色调差，无单位；C*S——标准样的饱和度，无单位；C*B——批次样的饱和度，无单位。
因此，色调角的写法是hab取值范围为0°～360°；色调差的写法是△H*ab，单独的H*是不存在的。色调差△H*ab；可以通过标准样的饱和度C*S、批次样的饱和度C*B以及色调角差△hab快速计算出来。
色差仪Lab和L*a*b*的区别：
Lab指的是Hunter Lab，它是建立在颜色对立理论基础上的三维直角坐标系，是不带星号的。CIEL*a*b*（CIELAB）是惯常用来描述人眼可见的所有颜色的最完备的色彩模型。L、a和b后面的星号（*）是全名的一部分，因为它们表示L*、a*和b*，不同于L、a和b。这2种表色系统都是建立在颜色对立理论基础上的，应用都比较广泛，区分这2种表色系统还是很有必要的。
Hunter Lab和CIELAB颜色体系的计算公式不同，虽然都是由X、Y、Z经数学计算而来，但是色度量的取值不同。比如同样是瓷砖的颜色——黄色，Hunter Lab体系的颜色参数值为L=61.42，a=+18.11，b=+32.23，而CIELAB体系的颜色参数值则分别为L*=67.81，a*=+19.56，b*=+58.16。
2个色度空间与视觉感官的均匀性都存在差异。比如虽然CIELAB色空间是 CIE 推荐的均匀颜色空间，而实际上CIELAB空间对于人眼的色彩感觉来说也还是不均匀的。在该空间的某个区域（如红色区域）取2个色样点与另一区域（如绿色区域）同等距离的2个色样点作比较，会发现在红色区域的2个色样的视感觉差别和绿色区域的2个色样的视感觉差别不一样，即在不同颜色区域，色彩的宽容量数值是不相等的。HunterLab和CIELAB的色空间示意图如下图所示。
色差仪L*a*b*值的作用：
1.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。
2.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。
3.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。
4.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。
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