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色差仪的色差单位是什么?色差值单位

浏览次数：6792 更新日期：2023-03-22

摘要：

色差单位是CIEL*a*b*色差值(ΔE)，色差值单位为ΔE。ΔE是指参照色与实际对比色之间的色差，其值越小则两个颜色之间的差别越小，值越大则差别越大。DE表示两个颜色彼此间的差异值。△E表示色彩空间内两个色样彼此间的距离差距。作为色差的计算单位，以前常用NBS。1939年，美国国家标准局采纳贾德等....

色差单位是CIE L*a*b* 色差值 (ΔE)，色差值单位为ΔE。ΔE是指参照色与实际对比色之间的色差，其值越小则两个颜色之间的差别越小，值越大则差别越大。

DE表示两个颜色彼此间的差异值。△E表示色彩空间内两个色样彼此间的距离差距。

作为色差的计算单位，以前常用NBS。1939年，美国国家标准局采纳贾德等人的建议而推行Y1/2，a，b色差计算公式，并采用此公式计算颜色差别的大小，以绝对值1作为一个单位，称为“NBS色差单位”。

1NBS色差单位其实是一种色差计算公式下的单位，不过市场上的高精度色差仪产品有很多都包含多种色差计算公式，比如三恩时色差仪就包含多种色差公式。这种情况下我们就无法说NBS就是色差的单位。虽然不同色差公式的单位都和NBS单位大致同样，不过其实还会有一定的区别。所以应用不同的色差公式的时候，色差的单位其实是不同的。

NBS单位曾经被作为所有色差计算公式的单位，持续了较长一段时间，不过在上世纪七十年代以后，随着大量的色差公式出现(如上面的CIE1976L*a*b*和CIE1976L*u*v*)，一律采用同样的标准计算单位就显得不精准，并且也没有必要。为了更为科学合理表示色差值，大家就会直接采用△ECIE、△ECMC不再应用NBS单位。

可以看出来色差其实也没有固定的单位，所以用户在表述测量结果的时候，只需要注明是何种色差计算公式即可。

CIE L*a*b*色彩空间是一种三维色彩模型，使用 L* 代表色调的亮度，a* 和 b* 分别代表红绿轴和黄蓝轴上的颜色偏差值，可以用于描述任何颜色。色差仪使用CIE L*a*b* 色彩空间来计算在这个三维空间内两种颜色之间的距离差，这个距离差就是色差值(ΔE)。

通常情况下，ΔE的值小于1表示两个颜色非常相近，人们难以分辨其差别。当ΔE的值在1到2之间时，人们能够察觉到两个颜色之间的差别，但是难以准确描述其差别；当ΔE的值在2到3之间时，两个颜色的区别就变得很明显，而这种差别通常只能通过使用色差仪来测量才能被察觉到。

色差仪色差的计算过程：

一般来讲，从拿到颜色样品到根据计算结果做出客观色差评价，大致需以下三个步骤：

1.测量样品：即使用合适的颜色测量仪器（光谱光度计）以获得代表样品光学特性的分光反射率ρ（λ）或分光透过率τ（λ）；

2.计算三刺激值：即通过色度学的基础数据和测得的样品分光反射率，按规定公式求取三刺激值。实际上是客观定量地给出样品的颜色对人眼视网膜上视觉感光细胞产生的刺激，这种刺激通过神经冲动传至大脑，最终形成颜色的主观感觉；

3.计算色差值（△E）：即按一定的色差公式，计算出两样品间的色差，可以理解为这一色差值反映了两个不同的色刺激在大脑中产生的感觉上的差别。这也是为什么选用△E作为色差符号的原因。希腊字母△表示“在……方面的差别”，而E则是德语单词Empfindung（感觉）的第一个字母。

以上所述三个过程，与过程1和2相关的基本理论、基础数据和计算公式已基本定型，对于过程1来讲，主要工作在于硬件技术的实现和完善上。因此，这里仅对过程3的关键点一一色差公式进行分析和研究。

色差仪色差的计算公式：

色差公式的研究已有近百年的历史，长期以来，各国颜色科学研究人员为了提出与人眼视觉感官和心理感受相一致的色差公式，做出了大量尝试和努力，到目前为止已有数十个色差公式被提出，并且应用于不同领域的各个方面，其中颜色质量控制是色差公式使用最频繁的领域。为了减少色差公式的使用乱象，1976年国际照明委员会正式推荐CIELUV和CIELAB两个均匀颜色空间，此后基于这两个颜色空间的色差公式得到了广泛应用，尤其是CIELAB色差公式及其衍生品。每当CIELAB色差公式在新的工业领域表现不尽如人意的时候，颜色科学家就会对该公式进行修正，形成新的色差公式，以解决新的问题。

目前色差仪中常用的色差计算公式有CIELAB、CMC（l:c）、CIE1964、Cube-Root、FMC-2、Godlove、Visual、CIE94、ISO、CIE1976LUV、JPC79等多种，下面只对CIELAB，CMC（1：c）、CIE94、CIEDE2000等4种常用色差公式进行简述。

1. CIELAB 色差公式

CIELAB色差公式是基于近似均匀的三维颜色空间建立的，由直角坐标L*、a*、b*构成，国际照明委员会推荐使用。该色差公式建立在CIELAB颜色空间之上，L*、a*、b*的值由下式确定：

L、a、b确定公式

上式中，X、Y、Z表示被测物体在标准色度系统（CIE1931或 CIE1964）中的三刺激值。Xn、Yn、Zn表示白物体色的三刺激值。

彩度和色调角的计算公式如式下：

彩度和色调角的计算公式

其颜色属性差异可以用△L*、△a*、△b*、△C*ab和△H*ab表示，总色差使用三维空间中两种颜色坐标之间的欧几里得距离表示，如下所示：

总色差计算公式

另外一种使用△L*、△C*ab和△H*ab计算总色差的公式如下所示：

总色差计算公式

上面两个公式计算出的△E*ab是等价的。

2.CMC（l：c）色差公式

由于CIELAB色差公式无法在整个颜色空间都得到良好的视觉一致性，颜色科学研究者F.J.J.Clarke、R.McDonald和B.Rigg对JPC79公式进行修改后提出CMC（l：c）色差公式。CMC（l：c）色差公式是国际标准化组织（ISO）推荐的纺织工业应用的色差公式，在该公式中引入了明度权重因子l和彩度权重因子c，比CIELAB色差公式具有更好的视觉一致性。一般纺织行业在计算织物色差时，都会采用CMC（l：c）色差公式。此公式由椭圆形半坐标轴推导得出，其中定义了明度L*、彩度C*和色调H*三个因数来表明色差。其计算公式如下所示：

上式中的SL、SC、SH表示椭圆的半轴，可由下列式子计算得出：

上式中的参数f和T分别由式下式计算得到：

CMC（l：c）色差公式中，△L*、△C*ab和△H*ab分别表示标准样本与测试样本之间的明度差、色度差和色调差，可由CIELAB色差公式计算得到。kl和kc分别表示明度系数和彩度系数，在纺织行业中，通常令kl=2，kc=1对织物色差进行计算，该设置允许△L*拥有相对较大的容忍度。

3.CIE94 色差公式

由于观测条件和样品特性的变化会影响工业色差评估，CIE经过充分研究这些外在因素的影响后，基于CIELAB色差公式提出了CIE94色差公式。该公式规定了些默认参考条件，如照明需采用CIE标准照明体D65、样品色差幅度在0-5CIELAB色差单位、样品结构在颜色上是均匀的、样品尺寸为视场大于4、样品放置为直接边捻接触等[39]。在染色工业相关应用中，这些参考条件的设置使得该公式计算出的明度、色调、彩度的差异与人眼感觉相一致。CIE94色差公式与CMC（l：c）色差公式结构相似，但其权重函数更加简单。CIE94色差公式的相关表达式如下所示：

上式中△L*、△C*ab、△H*ab分别表示样本间颜色在明度、色度和彩度三个分量，上的差异，由CIELAB色差公式计算得到。kL、kC、kH三个参数与CMC（l：c）公式中的kl和kc一样，其取值可根据具体对象决定。在印刷行业中推荐使用kL=1.4，kC=kH=1；在纺织行业中，当kL=2，kC=kH=1时，CIE94色差公式计算结果与视觉评价更接近。

4.CIEDE2000色差公式

同样由色差公式CIELAB发展而来的还有CIEDE2000色差公式，是国际照明委员会于2000年提出的，该公式的计算。