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色差儀的色差單位是什么?色差值單位

瀏覽次數：7558 更新日期：2023-03-22

摘要：

色差單位是CIEL*a*b*色差值(ΔE)，色差值單位為ΔE。ΔE是指參照色與實際對比色之間的色差，其值越小則兩個顏色之間的差別越小，值越大則差別越大。DE表示兩個顏色彼此間的差異值。△E表示色彩空間內兩個色樣彼此間的距離差距。作為色差的計算單位，以前常用NBS。1939年，美國國家標準局采納賈德等....

色差單位是CIE L*a*b* 色差值 (ΔE)，色差值單位為ΔE。ΔE是指參照色與實際對比色之間的色差，其值越小則兩個顏色之間的差別越小，值越大則差別越大。

DE表示兩個顏色彼此間的差異值。△E表示色彩空間內兩個色樣彼此間的距離差距。

作為色差的計算單位，以前常用NBS。1939年，美國國家標準局采納賈德等人的建議而推行Y1/2，a，b色差計算公式，并采用此公式計算顏色差別的大小，以絕對值1作為一個單位，稱為“NBS色差單位”。

1NBS色差單位其實是一種色差計算公式下的單位，不過市場上的高精度色差儀產品有很多都包含多種色差計算公式，比如三恩時色差儀就包含多種色差公式。這種情況下我們就無法說NBS就是色差的單位。雖然不同色差公式的單位都和NBS單位大致同樣，不過其實還會有一定的區別。所以應用不同的色差公式的時候，色差的單位其實是不同的。

NBS單位曾經被作為所有色差計算公式的單位，持續了較長一段時間，不過在上世紀七十年代以后，隨著大量的色差公式出現(如上面的CIE1976L*a*b*和CIE1976L*u*v*)，一律采用同樣的標準計算單位就顯得不精準，并且也沒有必要。為了更為科學合理表示色差值，大家就會直接采用△ECIE、△ECMC不再應用NBS單位。

可以看出來色差其實也沒有固定的單位，所以用戶在表述測量結果的時候，只需要注明是何種色差計算公式即可。

CIE L*a*b*色彩空間是一種三維色彩模型，使用 L* 代表色調的亮度，a* 和 b* 分別代表紅綠軸和黃藍軸上的顏色偏差值，可以用于描述任何顏色。色差儀使用CIE L*a*b* 色彩空間來計算在這個三維空間內兩種顏色之間的距離差，這個距離差就是色差值(ΔE)。

通常情況下，ΔE的值小于1表示兩個顏色非常相近，人們難以分辨其差別。當ΔE的值在1到2之間時，人們能夠察覺到兩個顏色之間的差別，但是難以準確描述其差別；當ΔE的值在2到3之間時，兩個顏色的區別就變得很明顯，而這種差別通常只能通過使用色差儀來測量才能被察覺到。

色差儀色差的計算過程：

一般來講，從拿到顏色樣品到根據計算結果做出客觀色差評價，大致需以下三個步驟：

1.測量樣品：即使用合適的顏色測量儀器（光譜光度計）以獲得代表樣品光學特性的分光反射率ρ（λ）或分光透過率τ（λ）；

2.計算三刺激值：即通過色度學的基礎數據和測得的樣品分光反射率，按規定公式求取三刺激值。實際上是客觀定量地給出樣品的顏色對人眼視網膜上視覺感光細胞產生的刺激，這種刺激通過神經沖動傳至大腦，最終形成顏色的主觀感覺；

3.計算色差值（△E）：即按一定的色差公式，計算出兩樣品間的色差，可以理解為這一色差值反映了兩個不同的色刺激在大腦中產生的感覺上的差別。這也是為什么選用△E作為色差符號的原因。希臘字母△表示“在……方面的差別”，而E則是德語單詞Empfindung（感覺）的第一個字母。

以上所述三個過程，與過程1和2相關的基本理論、基礎數據和計算公式已基本定型，對于過程1來講，主要工作在于硬件技術的實現和完善上。因此，這里僅對過程3的關鍵點一一色差公式進行分析和研究。

色差儀色差的計算公式：

色差公式的研究已有近百年的歷史，長期以來，各國顏色科學研究人員為了提出與人眼視覺感官和心理感受相一致的色差公式，做出了大量嘗試和努力，到目前為止已有數十個色差公式被提出，并且應用于不同領域的各個方面，其中顏色質量控制是色差公式使用最頻繁的領域。為了減少色差公式的使用亂象，1976年國際照明委員會正式推薦CIELUV和CIELAB兩個均勻顏色空間，此后基于這兩個顏色空間的色差公式得到了廣泛應用，尤其是CIELAB色差公式及其衍生品。每當CIELAB色差公式在新的工業領域表現不盡如人意的時候，顏色科學家就會對該公式進行修正，形成新的色差公式，以解決新的問題。

目前色差儀中常用的色差計算公式有CIELAB、CMC（l:c）、CIE1964、Cube-Root、FMC-2、Godlove、Visual、CIE94、ISO、CIE1976LUV、JPC79等多種，下面只對CIELAB，CMC（1：c）、CIE94、CIEDE2000等4種常用色差公式進行簡述。

1. CIELAB 色差公式

CIELAB色差公式是基于近似均勻的三維顏色空間建立的，由直角坐標L*、a*、b*構成，國際照明委員會推薦使用。該色差公式建立在CIELAB顏色空間之上，L*、a*、b*的值由下式確定：

L、a、b確定公式

上式中，X、Y、Z表示被測物體在標準色度系統（CIE1931或 CIE1964）中的三刺激值。Xn、Yn、Zn表示白物體色的三刺激值。

彩度和色調角的計算公式如式下：

彩度和色調角的計算公式

其顏色屬性差異可以用△L*、△a*、△b*、△C*ab和△H*ab表示，總色差使用三維空間中兩種顏色坐標之間的歐幾里得距離表示，如下所示：

總色差計算公式

另外一種使用△L*、△C*ab和△H*ab計算總色差的公式如下所示：

總色差計算公式

上面兩個公式計算出的△E*ab是等價的。

2.CMC（l：c）色差公式

由于CIELAB色差公式無法在整個顏色空間都得到良好的視覺一致性，顏色科學研究者F.J.J.Clarke、R.McDonald和B.Rigg對JPC79公式進行修改后提出CMC（l：c）色差公式。CMC（l：c）色差公式是國際標準化組織（ISO）推薦的紡織工業應用的色差公式，在該公式中引入了明度權重因子l和彩度權重因子c，比CIELAB色差公式具有更好的視覺一致性。一般紡織行業在計算織物色差時，都會采用CMC（l：c）色差公式。此公式由橢圓形半坐標軸推導得出，其中定義了明度L*、彩度C*和色調H*三個因數來表明色差。其計算公式如下所示：

上式中的SL、SC、SH表示橢圓的半軸，可由下列式子計算得出：

上式中的參數f和T分別由式下式計算得到：

CMC（l：c）色差公式中，△L*、△C*ab和△H*ab分別表示標準樣本與測試樣本之間的明度差、色度差和色調差，可由CIELAB色差公式計算得到。kl和kc分別表示明度系數和彩度系數，在紡織行業中，通常令kl=2，kc=1對織物色差進行計算，該設置允許△L*擁有相對較大的容忍度。

3.CIE94 色差公式

由于觀測條件和樣品特性的變化會影響工業色差評估，CIE經過充分研究這些外在因素的影響后，基于CIELAB色差公式提出了CIE94色差公式。該公式規定了些默認參考條件，如照明需采用CIE標準照明體D65、樣品色差幅度在0-5CIELAB色差單位、樣品結構在顏色上是均勻的、樣品尺寸為視場大于4、樣品放置為直接邊捻接觸等[39]。在染色工業相關應用中，這些參考條件的設置使得該公式計算出的明度、色調、彩度的差異與人眼感覺相一致。CIE94色差公式與CMC（l：c）色差公式結構相似，但其權重函數更加簡單。CIE94色差公式的相關表達式如下所示：

上式中△L*、△C*ab、△H*ab分別表示樣本間顏色在明度、色度和彩度三個分量，上的差異，由CIELAB色差公式計算得到。kL、kC、kH三個參數與CMC（l：c）公式中的kl和kc一樣，其取值可根據具體對象決定。在印刷行業中推薦使用kL=1.4，kC=kH=1；在紡織行業中，當kL=2，kC=kH=1時，CIE94色差公式計算結果與視覺評價更接近。

4.CIEDE2000色差公式

同樣由色差公式CIELAB發展而來的還有CIEDE2000色差公式，是國際照明委員會于2000年提出的，該公式的計算。