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什么是色差？色差仪常用色差计算公式有哪些？

摘自：发七人商城 | 2023-03-28 | 作者：Faqiren

文章摘要：所谓色差，就是两种颜色在视觉上给人的一种差异，具体来说就是一种颜色与另一种指定颜色色知觉差异数值的多少。可以使用色差仪测量，让后再经过想用的色差公式计算而得到。本文对色差的定义及色差仪中常用色差计算公式做了简要的介绍，感兴趣的朋友可以了解一下！

所谓色差，就是两种颜色在视觉上给人的一种差异，具体来说就是一种颜色与另一种指定颜色色知觉差异数值的多少。可以使用色差仪测量，让后再经过想用的色差公式计算而得到。本文对色差的定义及色差仪中常用色差计算公式做了简要的介绍，感兴趣的朋友可以了解一下！

色差仪色差计算公式.jpg

什么是色差？

色差是指物体和比较对象之间的颜色差异，一般是非发光体在排除照明条件、环境、观察距离等差异之后，与标准对象之间的颜色差异。定量表示这种差异时，需利用色调、明度和饱和度这三种颜色属性的差异来表述，其在工业生产配色环节以及产品颜色质量控制方面发挥着重要作用。现代色差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断和色差比较心理实验数据得出，可采用仪器或计算机测量计算，实现较为精确的数字化表达。

色差仪常用色差计算公式：

目前在色差仪中常见的色差公式有：CIELAB、CMC（l:c）、CIE1964、Cube-Root、FMC-2、Godlove、Visual、CIE94、ISO、CIE1976LUV、JPC79等多种，且各具优缺点，实际使用中与习惯和经济发展水平以及行业特点有重要关系。1936-1976年为一个阶段，有20多个公式。1976年后为一个阶段，多数以CIELAB色差公式为基础进行修正，实用性大大提高。下面只对色差公式CIELAB、CMC（l:c）和CIE94进行简单介绍。

1.CIELAB色差计算公式

CIELAB色差公式是最简单的色差公式，也是1976年CIE推荐的工业应用色差公式之一。使用两个颜色刺激色样在空间中的欧式距离来表示两者之间的色差。假设在CIELAB颜色空间中有两个颜色（L*1，a*1，b*1）和（L*2，a*2，b*2），通过下列色差公式便可计算出两者之间的色差。

CIELAB色差计算公式.jpeg

式中，△L*、△a*和△b*分别表示两个颜色样本的坐标L*、a*和b*之差。

如果CIELAB空间是理想的均匀颜色空间，则其对应的视觉容差应为球形。

根据颜色科学研究人员的实验研究，发现在CIELAB空间使用椭球来描述颜色的视觉容差更为合适，这表明CIELAB颜色空并非理想的均匀颜色空间。虽然CIELAB色差公式对中小色差的预测精度较差，但由于其结构简单，易于理解并具有较好的大色差预测精度，所以仍被广泛应用。

2.CMC色差计算公式

CMC是英国颜色测量委员会Colour Measurement Committee的缩写，1988年CMC色差公式被英国推荐为英国国家标准（BS 6823），广泛应用于纺织行业及其他工业。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：

CMC色差计算公式01.jpeg

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；L*s和C*ab,s和hab,s均为确定色差的标准样本。明度权重因子和彩度权重因子c与具体应用条件有关，一般情况下c=1。在纺织业中，当l=2时用CMC色差公式计算得到的纺织品色差与视觉感觉相对一致。对于涂料、塑料和油墨等应用，取l=1.4。

CMC色差公式实际上是一个三维空间中的椭球公式，也就是说，用以目标色样的坐标点为中心的一个椭球来表示色差，椭球的大小与样品颜色同目标色的差别有关，也与具体的颜色区域有关，在不同的颜色区域用不同大小和取向的椭球来表示色差。这种计算色差的方式已经被CE确定为今后发展色差公式的一种标准形式，主要的研究重点是如何确定公式中的系数，CIE94色差公式就是这类公式的代表。

3.CIE94色差计算公式

色差公式CIE94由RIT的R.S.Berns等人在对RIT-DuPont、Luo-Rigg和Witt 这三个基于物体色的中小色差视觉实验数据集进行相关分析和处理的基础上所提出，并由CIE技术委员会TC1-29于1995年推荐为用于工业色差评价，其表达式为：

CIE94色差公式.jpeg

其中，△L*、△C*ab和△H*ab，均由CIELAB色差公式计算得到；△C*ab一般指标准色样的CIELAB彩度，但当被测样品中不分标准色样与测试色样时，则以两者的几何平均值作为C*ab，即：△C*ab=（C*ab,1△C*ab,2）1/2。

在使用CIE94色差公式时，CIE推荐了相应的参考观察条件。当实际的观测条件和应用场合不同于CIE94参考观察条件时，需要用参数因子kL、kC和kH来调整明度、彩度和色调分色差在总色差中的相对权重。

TC1-29指出，当获取新的实验数据时应对CIE94继续改进。可以在不同于参考观察条件的实验条件下进行视觉实验，利用相关实验结果对权重函数SL、SC和SH以及参数因子kL、kC和kH进行修改，从而对CIE94进行改良。随着更多实验数据的获得，还可以对色差公式CIE94及其权重函数的表达式结构进行修改。

色差的单位是什么？

常用的色差单位是NBS，它是美国国家标准局（National Bureau of Standards）的缩写，△E =1，就称为 1 个 NBS 单位，1 个 NBS 色差单位约相当于在最优的实验条件下，人眼所能辨别的色差的五倍，在CIE色度图的中心，1个NBS色差单位相当于 0.0015~0.0025 X或Y的色度坐标变化。至于产品的颜色差异允许多大范围才算合适，则要根据具体情况而定。

我国评价色差一般使用牢度单位，首先使用选定好的色差公式计算出被测试样前后的色差，然后根据计算出的色差值与牢度级别进行对照，即可以确定出被测试样的牢度级别。

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