色差儀作為光電儀器,可以用光電測定的方法,迅速、準確、方便地測出各種試樣被測位置的顏色,并且通過計算機直接換算成特定顏色空間下的色度值,對顏色進行數值化表示的同時,還可以給出顏色之間的差異值。本文對色差儀通用顏色空間及該顏色空間下的色差計算式做了介紹。

色差儀通用顏色空間介紹:
顏色是一門很復雜的學科,它涉及到物理學、生物學、心理學和材料學等多種學科。顏色是人的大腦對物體的一種主觀感覺,用數學方法來描述這種感覺是一件很困難的事。現在已有很多有關顏色的理論、測量技術和顏色標準,目前常用的色澤表示方法主要有孟賽爾顏色體系、自然色彩系統(NCS)以及國際照明委員會(CIE)的顏色空間等。
CIE一直以來不斷地推薦新的顏色空間及其有關色差公式,以期能達到色差計算值與目測結果一致的目的,從而對工業生產過程中的顏色質量進行控制和指導,其中較常用的方法有CIEXYZ顏色空間和CIEL*a*b*色空間法。CIEXYZ顏色空間只是采用簡單的數學比例方法,描繪所要匹配顏色的三刺激值的比例關系,而CIEL*a*b*色空間法則是由CIEXYZ顏色空間經過非線性變換得到,使顏色空間的均勻性得到了改善,現在已被世界各國正式采納、作為國際通用的測色標準,適用于一切光源色或物體色的表示與計算。
色差儀通用顏色空間下的色差計算式:
CIEL*a*b*色空間法的L*、a*、b*值可經過CIEXYZ顏色空間的三刺激值X、Y、Z非線性轉換得到,其中L*表示明度,L*=0表示黑色,L*=100表示白色,a*、b*為色度坐標,組成的色度平面是一個圓,表示不同的色彩方向。a*表示紅一綠方向,+a*方向越向圓周,顏色越接近純紅色,-a*方向越向外,顏色越接近純綠色。b*表示黃一藍方向,+b*方向是黃色增加,-b*方向藍色增加。X、Y、Z與L*、a*、b*對應的變換關系為:
L*=116Y*-16
a*=500(X*-Y*)
b*=200(Y*-Z*)
當X/Xn>0.008 856時:
X*=(X/Xn)1/3
Y*=(Y/Yn)1/3
Z*=(Z/Zn)1/3
當X/Xn<0.008856時:
X*=0.787X/Xn+0.138
Y*=0.787Y/Yn+0.138
Z*=0.787Z/Zn+0.138
式中,X,Y,Z為顏色三刺激值;Xn、Yn、Zn為CIE標準照明體照射在完全漫反射體上,經反射到觀察者眼中的三刺激值。對于標準D65光源,Xn、Yn、Zn分別取95.017、100、108.813。
2個按L*、a*、b*標定的顏色,兩者之間的總體色差可用△E表示:

式中,△L*=L1-L2;△a*=a1-a2;△b*=b1-b2。
當△L*>0時,說明測試樣比參考樣淺,明度高,反之則低;當△a*>0時,說明測試樣比參考樣偏紅,反之則偏綠;當△b*>0時,說明測試樣比參考樣偏黃,反之則偏藍。△E越大則表示所測樣品與參照樣的顏色差異越大。
色差△E的單位為NBS(National Bureau of Standards Unit,美國國家標準局縮寫,△E=1即稱為1個NBS色差單位),1個NBS單位相當于視覺識別閾值的5倍,表示一般目光能辨別的很微小顏色間的差別。下表列出了色差NBS單位與視覺感受值的對應關系。

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