色差仪有几个色差公式？色差仪常用色差公式
2024-07-09
色差仪是颜色量化中常用的工具，它不仅可以给出样品具体的颜色信息，还可以给出两个色样比色后经内部色差公式计算后的总色差值。对于色差仪色差值的计算式，许多的人不是很了解。本文对色差仪常用色差公式做了介绍。
CIELAB色差公式：
在CIELAB颜色空间内，对颜色的表达需要确定该颜色在由明度轴L、红-绿轴a和黄-蓝轴b构成的立体色空间内的位置坐标，因此其空间内任意两个颜色的色差值△E*ab由它们的欧氏距离的远近决定，即：
其中，式中的L、a和b可由各颜色的三刺激值X，Y，Z根据上述公式变换而来。式中Xn，Yn，Zn 代表CIE标准照明体经由完全漫反射体反射形成的白色刺激的三刺激值。
CIELAB色差公式简化了以往色差计算上的繁琐，使用该色差公式进行计算时，只需测得两个颜色的三刺激值即可。由于颜色的三刺激值的大小反应的是人眼对颜色的感知强弱，因此该色差值与人眼的相关性得到了加强。
CMC（l:c）色差公式：
由于CIELAB色差公式无法在整个颜色空间都得到良好的视觉一致性，颜色科学研究者对CIELAB色差公式进行修改后提出CMC（l：c）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。
为了让 CMC（l:c）色差公式的计算色差能够符合人眼的视觉特性，可以在不同应用过程下改变彩度参数因子c和明度参数因子l。经过大量测量实验数据统计表明，对纺织产品彩度进行质量评价时，采用l:c的值为2：1；当需要对印刷品颜色进行人眼视觉色差评价时，推荐比例为1：1，计算得到的色差值更符合人眼辨别特性。
与 CIELAB色差公式相比，CMC（l：c）引入了可调节的参数因子，使的色差公式的适应性更强，这也扩大了其使用范围并且提高了测量的准确性。总的看来，CMC（l：c）明确了明度和彩度对色差的影响关系，更好的适应了人眼视觉对颜色的评价，它所提出的参数因子的思想为后来色差公式的发展提供了很好的借鉴。
CIE94色差公式:
CIE94色差公式是基于CIELAB色差公式提出的一个色差公式。该公式规定了一些默认参考条件，如照明需采用CIE标准照明体D65、样品色差幅度在0-5CIELAB色差单位、样品结构在颜色上是均匀的、样品尺寸为视场大于4°、样品放置为直接边捻接触等。在染色工业相关应用中，这些参考条件的设置使得该公式计算出的明度、色调、彩度的差异与人眼感觉相一致。CIE94色差公式与CMC（l：c）色差公式结构相似，但其权重函数更加简单。
CIE94色差公式完整的名称是“CIE1994（△L*、△C*ab、△H*ab）色差模型”，缩写为“CIE94”，或色差符号△E*94。CIE94色差公式的相关表达式如下式所示：
CIE94色差公式中△L*，△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。
CIEDE2000色差公式：
CIEDE2000色差公式的简称是ΔE*00，是CIE最新推荐的基于CIELAB的色差公式。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。其色差式如下所示：
式中，ΔL'为亮度差；ΔC'为彩度差；ΔH'为色相差；KL、KC、KH分别为亮度、彩度、色相的权重因子，在本文的应用情况下，将其取值为KL=KC=KH=1；SL、SC、SH分别为对亮度、彩色、色相的补偿函数；RT为对蓝色区域的旋转因子。
CIEDE2000在进行色差计算的过程中有机地结合各个色差公式对颜色空间均匀性和对颜色的人眼视觉一致性地描述，并且引入了旋转函数用来修正蓝色区域。
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