色差儀色差計(jì)算公式主要是使用國際標(biāo)準(zhǔn)的顏色空間L*a*b*來進(jìn)行計(jì)算。具體來說,色差計(jì)算公式包括:
1.CIELAB色差公式
CIELAB色差公式是最簡單的色差公式,也是1976年CIE推薦的工業(yè)應(yīng)用色差公式之一。使用兩個(gè)顏色刺激色樣在空間中的歐式距離來表示兩者之間的色差。假設(shè)在CIELAB顏色空間中有兩個(gè)顏色(L*0,a*0,b*0)和(L*1,a*1,b*1),通過下列色差公式便可計(jì)算出兩者之間的色差。
式中,△L*、△a*和△b*分別表示兩個(gè)顏色樣本的坐標(biāo)L*、a*和b*之差。色差也可以用明度差△L*、飽和度差△C*ab和色調(diào)差△H*ab來定義,即:
其中,利用下式可以得到色度差△C*ab和色調(diào)角度差△hab:
如果CIELAB空間是理想的均勻顏色空間,則其對應(yīng)的視覺容差應(yīng)為球形。根據(jù)顏色科學(xué)研究人員的實(shí)驗(yàn)研究,發(fā)現(xiàn)在CIELAB空間使用橢球來描述顏色的視覺容差更為合適,這表明CIELAB顏色空間并非理想的均勻顏色空間。雖然CIELAB色差公式對中小色差的預(yù)測精度較差,但由于其結(jié)構(gòu)簡單,易于理解并具有較好的大色差預(yù)測精度,所以仍被廣泛應(yīng)用。
2.CMC色差公式
CMC是英國顏色測量委員會(Colour Measurement Committee)的縮寫,1988年CMC色差公式被英國推薦為英國國家標(biāo)準(zhǔn)(BS6823),廣泛應(yīng)用于紡織行業(yè)及其他工業(yè)。在修正CIELAB色差公式的基礎(chǔ)上,CMC色差公式根據(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。CMC色差公式為如下形式:
其中,△L*ab、△H*ab和△C*ab為CIELAB確定的明度差、彩度差和色調(diào)差:SL、SC和SH分別為明度、彩度和色調(diào)的權(quán)重函數(shù):L*s、C*ab,s和hab,s均為確定色差的標(biāo)準(zhǔn)樣本。明度權(quán)重因子/和彩度權(quán)重因子c與具體應(yīng)用條件有關(guān),一般情況下c=1。在紡織業(yè)中,當(dāng)l=2時(shí)用CMC色差公式計(jì)算得到的紡織品色差與視覺感覺相對一致。對于涂料、塑料和油墨等應(yīng)用,取l=1.4。
CMC色差公式實(shí)際上是一個(gè)三維空間中的橢球公式,也就是說,用以目標(biāo)色樣的坐標(biāo)點(diǎn)為中心的一個(gè)橢球來表示色差,橢球的大小與樣品顏色同目標(biāo)色的差別有關(guān),也與具體的顏色區(qū)域有關(guān),在不同的顏色區(qū)域用不同大小和取向的橢球來表示色差。這種計(jì)算色差的方式已經(jīng)被CIE確定為今后發(fā)展色差公式的一種標(biāo)準(zhǔn)形式,主要的研究重點(diǎn)是如何確定公式中的系數(shù),CIE94色差公式就是這類公式的代表。
3.CIE94色差公式
Berns等人基于RIT-DuPont、Luo-Rigg和Witt的視覺實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集提出了CIE94色差公式,1995年,CIE技術(shù)委員會TC1-29推薦CIE94色差公式作為工業(yè)色差評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。CIE94色差公式與CMC色差公式相比,其權(quán)重函數(shù)更簡單,具體色差公式如下所示:
其中,SL、SC、SH分別是明度、彩度和色調(diào)的權(quán)重函數(shù);kL、kC、kH分別為對應(yīng)的參數(shù)因子,在CIE推薦的色差計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)條件下,kL=kC=kH=1,當(dāng)使用條件和參考條件不同于該公式標(biāo)準(zhǔn)條件時(shí),通過改變參數(shù)因子來調(diào)整明度、飽和度和色調(diào)色差分量在總色差中的相對權(quán)重;C*ab一般指標(biāo)準(zhǔn)色樣的CIELAB彩度,當(dāng)被測色樣中不分標(biāo)準(zhǔn)色樣與測試色樣時(shí),C*ab取兩者的幾何平均值,即上式計(jì)算公式。
4.CIEDE2000色差公式
CIE工業(yè)色差中關(guān)于評估色相和修正明度的技術(shù)委員會TC1-47通過對已有色差公式和視覺實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究,在2000年提出了一個(gè)新的色差評價(jià)公式,該公式隨后得到了CIE的推薦,稱為CIEDE2000色差公式,CIEDE2000形式上雖然復(fù)雜很多,但也大大提高了色差預(yù)測的精度。CIEDE2000色差公式的完整表述形式如下式:
其中,KL、KC、KH是校正因子,L'、C'、h'是兩個(gè)樣本之間的L'、C'和h'算術(shù)平均值。當(dāng)兩個(gè)樣本的色調(diào)角絕對差值大于180°時(shí),先把較大的色調(diào)角減去360°,再進(jìn)行計(jì)算;反之則直接用后面的式子計(jì)算。
色差儀色差計(jì)算還涉及測量光源、觀察者角度、光學(xué)結(jié)構(gòu)、傳感器精度等因素。因此,在選擇和使用色差儀時(shí),需要考慮到這些因素對測量結(jié)果的影響。
以上就是色差儀色差計(jì)算公式的一些基本公式。這些公式不僅可以幫助我們更好地理解和掌握顏色差異的計(jì)算方法,還可以為顏色科學(xué)研究提供有益的參考。
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