色差的定量度量一般是以CIE标准色度系统为基础的,CIE标准色度系统是一种混色系统,是基于每一种颜色都能用三个选定的原色(红绿蓝三原色)按适当比例混合而成的原理建立起来的,有三种度量方式,分别是CIELab色差度量方式、CIELCH色差度量方式和CMC色差度量方式。本文对此分别作了详细的介绍。
CIELab色差度量方式:
CIELab色差度量方式是指样品颜色采用L、a、b值定量度量。L表示明度值;a表示红/绿值;b表示黄/蓝值。下图是一个CIELab三维颜色空间,在此空间可以看到所有颜色的位置及(L、a、b)坐标。
CIELab色差公式以标准为中心,分别测量L、a、b值的偏差,找出色差产生的原因。
△L=L(实测)-L(标准板):表示明度差异。△L偏差为正时,实测明暗度偏浅;△L偏差为负时,实测明暗度偏深。
△a=a(实测)-b(标准板):表示红绿差异。△a偏差为正时,实测偏红;△a偏差为负时,实测偏绿。
△b=b(实测)-b(标准板):表示黄蓝差异。△b偏差为正时,实测偏黄;△b偏差为负时,实测偏蓝。
CIELab色差公式:△E=[(△L)2+(△a)2+(△b)2]1/2,△表示差值,△E为总色差值。
从CIELab色差公式看出,其度量方式由明度、红绿色调、黄蓝色调3个数值决定。
CIELCH色差度量方式:
CIELCH色差度量方式是指样品颜色采用L、C、H值定量度量。L(Lightness)表示明度值;C(Chroma)表
示彩度值;H(Hue)表示色调值。明度值与CIELab度量方式相同。C、H与a、b值的关系是:C=(a2+b2)1/2;H= arctan(b/a)。如下图所示。
CIELCH 以标准为中心,分别测量L、a、b、C、H的偏差,找出色差产生的原因。
△L=L(实测)-L(标准):表示明度差异。△L偏差为正时,实测明暗度偏浅;△L偏差为负,实测明暗度偏深。
△C=C(实测)-C(标准):表示饱和度差异。△C偏差为正,实测偏鲜;△C偏差为负,实测偏土。
△H=[(△Eab)2-(△L)2-(△C)2]1/2表示色调差异。△H偏差为正,实测偏逆时针方向色调;△H偏差为负,偏顺时针方向色调。
从CIELCH色差公式看出,其度量由明度、彩度、色调3个数值决定,式中包含明度、彩度、色调3个因素。当该颜色的彩度C>10或L在27左右,C>18时,我们认为该颜色是鲜艳颜色,一般采用CIELCH色差公式。
CMC色差度量方式:
在Lab、LCH体系中,任一点的容差大小是相同的。由于人眼对各种颜色的敏感度不完全相同,有时并不能完全反映真实的视觉效果。为把人眼对颜色的感受特点考虑进去,德国大众在大量试验和实践的基础上,采用了CMC色差度量方式。公式如下:
第一个公式是基于Lab的CMC公式,其中SL、Sa、Sb表示△L、△a、△b的修正系数;第二个色差公式是基于LCH的cmc公式,SL、SC、SH 表示△L、△C、△H的修正系数。
上述公式是在CMC(L:C)色差公式的基础上演变而来的,但和CMC(L:C)色差公式并不完全相同,CMC(L:C)色差公式是McDonald用8个专业人士的视觉判断试验来决定颜色配对是否可被接受,后来据此结果再演译成上述公式,并被命名为CMC(L:C),主要是针对明度和彩度做了权重的估算。
使用△Ecmc公式,先根据产品的种类,设定公式内的L和C两个常数。若设定为L:C=2:1,则其△Ecmc的误差范围会较L:C=1.4:1.0宽松。
由于考虑了人眼对颜色的感受,人眼对不同的颜色有不同的敏感程度,而在此评价体系中不同的颜色有不同的容差系数,因此该评价方式更为精确,如下图所示。
它是用椭圆作为视觉对色差的范围,根据其在颜色空间中大小不同的型状,得出较人眼接近的结果,因而许多工业认为CMC对色差的表示方法比其他表示方法更精确。
人眼评色与各容差方法的接近程度,目前一般认为:CIELab为75%;CIELCH为85%;CMC(2:1)为95%。