色差儀△E什么意思？計(jì)算式有哪些？

色差（ΔE）是指定量地對色知覺差異進(jìn)行表示，通俗說法為一種顏色與另一種指定顏色色知覺差異數(shù)值的多少?？梢允褂蒙顑x測量，并以數(shù)字的形式表示出來。本文對色差儀△E含義及計(jì)算式做了介紹。

色差儀△E什么意思？

在顏色測量過程中，采用數(shù)據(jù)來表達(dá)物體色的性質(zhì)后，在很多情況下還會(huì)涉及到兩個(gè)及兩個(gè)以上物體色的比較。在適當(dāng)?shù)恼彰黧w、照明和觀測條件下，如果兩個(gè)樣品具有相同的三刺激值，對于適當(dāng)?shù)挠^察者來說它們是一種理想的匹配；若三刺激值不盡相同則它們不匹配，并且整個(gè)差異將近似它們之間能感覺出的差異。

色差用△E表示，△表示差異（differencein），E是德語單詞Empfindung的第一個(gè)字母，含義是感覺。色差的單位是NBS，它是美國國家標(biāo)準(zhǔn)局（National Bureau of Standards）制定的，現(xiàn)為各國普遍采用。當(dāng)△E=1時(shí)稱為1個(gè)NBS色差單位，INBS色差單位大約相當(dāng)于在最優(yōu)試驗(yàn)條件下人眼所能知覺的恰可觀察差的5倍。在CIE色度圖中，1NBS色差單位相當(dāng)于0.0015～0.0025x或y的色度坐標(biāo)變化。在孟塞爾色系中，一個(gè)孟塞爾明度單位等于10個(gè)NBS色差單位，1個(gè)孟塞爾飽和度單位等于7個(gè)NBS色差單位。下表示NBS單位及在色差視覺上的顯著程度。

色差儀△E計(jì)算式：

1.ΔE*ab色差公式

ΔE*ab色差公式是色差儀中目前使用最為廣泛的一個(gè)色差公式，該色差公式建立在CIELab顏色空間之上的，由直角坐標(biāo)L*、a*、b*構(gòu)成。L表示心理明度；a、b表示心理色度。在CIELAB顏色空間中，兩個(gè)顏色樣本（L1，a1，b1）和（L2，a2，b2）之間的色差可以用歐式距離來計(jì)算：

其中ΔL*、Δa*、△b*分別是CIELab顏色空間的三個(gè)坐標(biāo)差值。如果CIELab空間是視覺均勻的，其對應(yīng)的視覺寬容度在該顏色空間中應(yīng)當(dāng)是一個(gè)圓球形，并且在顏色空間的各個(gè)區(qū)域都應(yīng)具有相同的半徑。但是由于CIELab顏色空間并不是均勻的，因此應(yīng)該用橢球來表示各顏色區(qū)域所對應(yīng)的視覺寬容度更為合適。雖然對于中小色差的預(yù)測性能，CIELab色差公式不甚理想，但相對于其后的一些色差公式而言，其公式比較簡單易算，并且對大色差尚有較好的預(yù)測性能，因此在現(xiàn)今工業(yè)生產(chǎn)中仍被廣泛采用。

2.ΔE*cmc色差公式

ΔE*cmc色差公式在修正ΔE*ab色差公式的基礎(chǔ)上，根據(jù)視覺關(guān)系調(diào)整了每個(gè)色調(diào)方向的色差橢圓大小和形狀；改善了彩度差變化與明度之間的關(guān)系，使不同彩度的顏色具有不同的色差容限。非彩色區(qū)域附近的橢圓較小，彩度高的橢圓較大，色差容限與彩度的變化成正比。它引入了明度權(quán)重因子l彩度權(quán)重因子c，能夠解決暗色和中性色區(qū)域的色差結(jié)果計(jì)算與人眼測量結(jié)果相差較大的問題，適應(yīng)不同的色差需求。

ΔE*cmc公式定義視覺特性為橢圓，橢圓內(nèi)部所表示的顏色與標(biāo)準(zhǔn)色在視覺特性上表示一致，橢圓外部所表示的顏色則不一樣。用橢圓方程定義的色差公式如下所示：

上式中，△L*、△C*、△H*三個(gè)參數(shù)分別代表明度差、彩度差和色相差，下標(biāo)為std的代表標(biāo)準(zhǔn)樣本。SL、SC、SH橢圓的半軸，l是明度權(quán)重因子，c是彩度權(quán)重因子，通過改變l，c因子改變相對橢圓半軸的長度來控制色差范圍，對于可接受色差取l=2，c=1。

由于ΔE*cmc色差公式與人眼視覺特性一致，因此獨(dú)立于顏色區(qū)域的“單一閾值”可用于對不同的顏色質(zhì)量控制，為顏色測量和色差評估帶來極大的方便。

3.ΔE*94色差公式

ΔE*94色差公式是CIE于1955年推薦的一個(gè)色差公式，其全稱為“CIE1994（△L*△C*ab△H*ab）色差模型”，正式縮寫形式是CIE94，色差符號為△E*94?！鱁*94色差公式是CMC（1：c）色差公式的一種改良形式，其結(jié)構(gòu)與ΔE*CMC(l：c)色差公式相似的公式，該公式的計(jì)算式如下所示：

CIE94色差公式中ΔL*，△C*ab，△H*ab分別表示兩種顏色間的明度差、彩度差和色相差。參數(shù)因子KL，KC，KH可根據(jù)不同的評價(jià)對象和評價(jià)條件選擇不同數(shù)值，參考條件下的參數(shù)因子數(shù)值均為1。當(dāng)觀察條件改變時(shí)，可以對各參數(shù)進(jìn)行單獨(dú)改變以適應(yīng)視覺上每個(gè)顏色分量（明度、彩度、色相）的變化。

CIE94色差公式沿用了變化參數(shù)的思想，對關(guān)系顏色差別的三要素明度、彩度和色相給出了更好的參考。常用的參考數(shù)值僅僅對明度的取值進(jìn)行改變，例如，評價(jià)紡織品是明度的參數(shù)因子取值為2，而在印刷行業(yè)中推薦的明度參數(shù)因子的取值為1.4，這兩種情況下其他兩者的取值與參考條件下的取值相同。

4.ΔE*00色差公式

ΔE*00色差式是CIEDE2000色差公式的簡稱，是CIE最新推薦的基于CIELAB的色差公式。為了進(jìn)一步改善工業(yè)色差評價(jià)的準(zhǔn)確性，CIE專門成立了工業(yè)色差評價(jià)的色相與明度相關(guān)修正專業(yè)委員會(huì)TC1-47，經(jīng)過該委員會(huì)根據(jù)對現(xiàn)有色差模型和大量視覺評價(jià)數(shù)據(jù)的大量分析之后，終于在2000年推薦了該公式。其色差式如下所示：

式中，ΔL'為亮度差；ΔC'為彩度差；ΔH'為色相差；KL、KC、KH分別為亮度、彩度、色相的權(quán)重因子，在本文的應(yīng)用情況下，將其取值為KL=KC=KH=1；SL、SC、SH分別為對亮度、彩色、色相的補(bǔ)償函數(shù)；RT為對藍(lán)色區(qū)域的旋轉(zhuǎn)因子。

CIEDE2000只是重新定義了色差的計(jì)算方法，并不是建立了一個(gè)新的均勻色空間。對于一般的工業(yè)色差評估，可以直接用該公式進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果即可表示被知覺的色差。

5.ΔE*uv色差公式

ΔE*uv色差公式是由CIE x-y色度圖進(jìn)行線性變換推導(dǎo)而得。線性變換的目的是改善與目測結(jié)果對比的均勻性。CIE1976L*u*v*色差公式為：

式中，X，Y，Z為色樣的三刺激值：X0，Y0，Z0為CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體的三刺激值，為常數(shù)值：X/X0，Y/Y0，Z/Z0，要求大于0.008856，對于不符合這一要求的極深的顏色，使用顏色修正公式。

u'，v'分別為線性變換后的色樣色度坐標(biāo)，u'0，v'0分別為線性變換后的CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體的色度坐標(biāo)；L*為明度；u'，v為彩度；△E*uv為總色差。

6.ΔE（Hunter）色差公式

Hunter色差公式是由亨特（Hunter）為使光電色度計(jì)讀數(shù)方便，而于1948年提出的Lab對抗色系統(tǒng)中計(jì)算色差的公式，大多用于陶瓷、塑料和紡織品等，一般可滿足工業(yè)生產(chǎn)管理的需要。在該系統(tǒng)中，L表示物體反射光的明度，a表示反射光中紅色與綠色的成分，b表示反射光中黃色與藍(lán)色的成分。因此，Lab系統(tǒng)的色差公式可表示為：

式中：△L、△a、△b分別為兩個(gè)物體表面色的明度差和色品坐標(biāo)差。