色差仪常见色差公式：CIEL*u*v*和CIEL*a*b*色差公式
2024-03-12
色差仪作为量化颜色的工具，其在测量颜色时，可以通过内部的色差公式，给出两个色样之间的颜色差异值，并以此作为颜色评定的标准。本文对色差仪中常见的色差公式：CIEL*u*v*色差公式和CIEL*a*b*色差公式做了介绍，感兴趣的朋友不妨了解一下！
色差及色差公式：
色差，顾名思义，就是指不同颜色之间的差别。在特定的颜色空间当中，各种颜色的分布很可能是均匀地甚至是不均匀地分布在三维或者多维多面体空间当中的，此外工业上计算颜色的距离与人眼分辨出的颜色差异并不是完全对等的，因此颜色的色差计算绝不是唯一的空间欧氏距离这么简单。为了向用色工业提供一个颜色判断的标准，自从第一个CIE色度系统被提出来，已经先后有40多个侧重不同应用场景的色差公式被研究出来。经过算法研究人员的比较，最后确定在色差仪中使用了CIE1976、CIE1984、CIE1994和最新的CIE2000共四种色差计算公式。其中以CIE1976色差公式使用作为广泛。
色差仪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。
色差仪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CIEL*u*v*颜色空间和CIEL*a*b*颜色空间介绍：
CIE1976L*a*b*均匀颜色空间是CIE1931标准色度学系统的非线性变换，它将XYZ直角坐标颜色空间转换为柱面极坐标，将三刺激值XYZ转换成与眼睛视觉相一致的明度L*和色度a*、b*，其中a*、b*与色调、饱和度的感觉相一致。CIE1976L*a*b*的优点是当颜色的色差大于视觉的识别阈限（恰可察觉）而又小于孟塞尔系统中相邻两级的色差值时，能较好地反映物体色的心理感受效果。
CIE1976L*u*v*均匀颜色空间实际上由CIE1931和CIE1964匀色空间改进而来，使其与代表视觉等间隔的孟塞尔系统靠拢，并将V坐标增加50%而改善U、V色度图的均匀性。
CIE1976Luv和CIE1976Lab色空间都有较好的均匀性，两者都较广泛地运用于工业中。由于CIE1976Luv系统中，uv色度图仍保留了马蹄形的光谱轨迹，较适合于对光源色、彩色电视等工业部门做研究工具；CIE1976Lab主要用于印刷、染料、颜料及油墨等表面颜色工业部门。
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