色差是指兩種顏色之間的相對差異。色差的絕對值大小取決于兩種顏色的區(qū)別程度。從色度學(xué)的角度來說，它包括色相差、彩度差、明度差三個方面，可以使用儀器測量后，再經(jīng)過色差公式計算而得到。本文介紹了色差評定與計算的方法。

什么是色差？

色差是指兩種顏色之間的相對差異。例如,在一張白紙上看到的顏色和在一張黑紙上看到的顏色就會有很大的差異。這是因為不同的物體表面會反射光線的不同。當(dāng)光線從物體表面反射出來時,它們會形成一個圖像。這個圖像會呈現(xiàn)出物體表面的顏色。不同的物體表面會反射光線的不同,這就造成了不同的圖像。例如,在一張白紙上看到的圖像是由于光線從白色物體表面反射出來而產(chǎn)生的。而在一張黑紙上看到的圖像是由于光線從黑色物體表面反射出來而產(chǎn)生的

色差是指兩個試樣在顏色知覺上的差異，它包括明度差、彩度差和色相差三方面。色差是指兩個顏色經(jīng)測色儀器測量后，再經(jīng)色差公式計算出的這兩個顏色的差異值。顏色間的差異值以DE或△E表示。E是德語單詞Empfindung（感覺）的第一個字母；D是希臘字母，表示某方面的差別。DE表示兩個顏色彼此間的差異值。△E表示色彩空間內(nèi)兩個色樣彼此間的距離差距。

作為色差的計算單位，以前常用NBS。1939年，美國國家標(biāo)準(zhǔn)局采納賈德等人的建議而推行Y1/2，a，b色差計算公式，并采用此公式計算顏色差別的大小，以絕對值1作為一個單位，稱為“NBS色差單位”。一個NBS單位大約相當(dāng)于視覺色差識別值的5倍。如果與孟塞爾系統(tǒng)中相鄰兩級的色差值比較，則1NBS單位約等于0.1孟塞爾明度值、0.15孟塞爾彩度值、2.5孟塞爾色相值（彩度為1）；孟塞爾系統(tǒng)中相鄰兩個色彩的差別約為10NBS單位。NBS單位色差值和視覺之間的關(guān)系如下表所示：

色差如何評定？

色差的評定有兩種方法，一種是視覺評定，一種是色差公式評定，具體如下：

1.色差的視覺評定

對于兩個顏色之間差別的視覺判斷主要有兩種直觀的評價，即可感知性與可接受性?？筛兄允侵赣^察者能夠看到顏色的差別或能夠判斷兩個顏色樣品對之間色差的大小的視覺屬性；而可接受性則表示觀察者是否可以接受被觀察顏色差別的視覺判斷。一般來說，可感知性對應(yīng)于人眼的視覺辨別閥值；而可接受性則體現(xiàn)了對顏色質(zhì)量的要求。所以，可感知性主要受觀察者心理和生理因素的影響，而可接受性與觀察者的主觀意愿和被評價產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)等有關(guān)。通常，當(dāng)色差稍高于視覺辨別閾值的上限時，可感知性判斷與可接受性判斷是相同的。但是，隨著色差的增大，所做出的可接受性判斷就往往與相應(yīng)的可感知性判斷不同了，可感知性判斷會受到商業(yè)因素的影響而增大。而對于可接受性，它會受到許多因素的影響。例如，雖然某產(chǎn)品的試樣與標(biāo)準(zhǔn)色樣之間的視覺色差很大，可是如果能夠大大降低其成本的話，該試樣就變得可以接受了。由此可知，目視比較和判斷具有較大的主觀性和易變性，在工業(yè)生產(chǎn)中不宜直接作為顏色質(zhì)量的評價依據(jù)。因此，儀器測色顯得尤為重要。但是，物理測量的數(shù)據(jù)應(yīng)該能預(yù)測觀察者所看到的情況，并需要有合適的色差公式，使計算出來的色差能夠預(yù)測目視色差。為了實現(xiàn)色差符合視覺判斷的客觀評價，需要建立能夠預(yù)測可感知性判斷的色差方程，而色差方程的建立則需基于大量的顏色視覺判斷和色差比較心理物理實驗數(shù)據(jù)之上，同時還要考慮顏色刺激的時間與空間特性和視覺實驗的觀察條件等因素。

2.色差公式的評定

理想的色差評價模型應(yīng)基于真正視覺感知均勻的顏色空間，其預(yù)測的色差應(yīng)與目視判斷具有良好的一致性，而且可以采用統(tǒng)一的色差寬容度來進行顏色質(zhì)量控制，即對所有顏色產(chǎn)品用相同的色差容限來判定其合格與否，而與標(biāo)準(zhǔn)色樣在顏色空間中所處的位置或所屬的色區(qū)無關(guān)。這是色差研究的最終目標(biāo)，也是一項十分困難和艱巨的任務(wù)。長期以來，各國的顏色科學(xué)工作者已在這一領(lǐng)域投人了大量的精力，做了很多的工作，至今已提出了幾十個色差公式，其中一些公式已被CIE階段性地推薦為評價標(biāo)準(zhǔn)?？v觀顏色評價研究的發(fā)展，以CIE1976均勻顏色空間為界，現(xiàn)有的色差公式大致可以分為1976年以前發(fā)表的早期色差公式和1976年以來發(fā)表的近期色差公式，1976年以前的色差公式基本上已經(jīng)停止使用，而1976年以后的色差公式則在各個不同的應(yīng)用領(lǐng)域被不斷的更新，在各自領(lǐng)域又制定了更加符合實際、更加精細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)。

色差評定復(fù)雜的原因有哪些？

色差的評定非常復(fù)雜，主要源于以下幾種因素：

1.影響因素眾多

觀察顏色之間的差別時，除顏色本身三個屬性的差異外，還受照明條件，觀察人員的心理因素，觀察的幾何條件，背影的亮度和色澤，物體的材質(zhì)、光澤、紋理、透明程度、大小、形狀等因素的影響。

2.概念模糊

人們通常講的色差可分為可感知的色差（Perceptible Color Difference）和可接受的色差（Acceptable Color Difference）兩種情況。顯然前者對色差的控制比后者要嚴(yán)格得多，而通常人們并未強調(diào)這兩個概念之間的差異，造成色差評價上的二義性和色差控制尺度上的不一致。

3.顏色空間不均勻

雖然從儀器測色實用化以來，人們可以憑借測色儀來定量地確定顏色的屬性，但是由于顏色空間的不均勻性使人們不能直接從顏色值的差異來評價物體間色差的大小。顏色空間的不均勻性可以從W.D.Wright和D.L.MacAdam的實驗結(jié)果1明顯地顯示出來。MacAdam容差橢圓如下圖所示，其中x，y為色品坐標(biāo)。由下圖可知，人眼對不同色相顏色的寬容量不同，綠色區(qū)顏色寬容量大，黃色區(qū)其次，藍(lán)色區(qū)最小，即人眼對不同色相的顏色敏感程度不同。另外，人眼對顏色的三個屬性的敏感程度也不同。顏色的亮度越低，容差范圍越小，所以深色樣品不容易實現(xiàn)顏色匹配；顏色的彩度越低，容差范圍越小，所以灰色系列的顏色也不容易實現(xiàn)顏色匹配。人眼對顏色三屬性的敏感程度依次為：色調(diào)>彩度>明度。1976年CIE提出的CIE1976L*a*b*顏色空間也存在一定程度的不均勻性。

色差計算方法：

常見色差公式有CIELAB、CMC（l:c）、CIE1964、Cube-Root、FMC-2、Godlove、Visual、CIE94、ISO、CIE1976LUV、JPC79等多種，且各具優(yōu)缺點，實際使用中與習(xí)慣和經(jīng)濟發(fā)展水平以及行業(yè)特點有重要關(guān)系。1936-1976年為一個階段，有20多個公式。1976年后為一個階段，多數(shù)以CIELAB色差公式為基礎(chǔ)進行修正，實用性大大提高。下面只對色差公式CIELAB和CMC（l:c）進行簡單介紹。

1.CIE1976L*a*b*色差公式

CIE1976L*a*b*色差公式又稱CIE1976LAB（或L*a*b*）系統(tǒng)，簡稱CIELAB，現(xiàn)在已被世界各國正式采用并作為國際通用的測色標(biāo)準(zhǔn)。它適用于一切光源色或物體色的表示與計算方法。

CIELAB色彩空間的描述，L*表示明暗度，指顏色明暗的強度，其數(shù)值為0～100，L*愈接近0，顏色愈暗；L愈接近100，顏色愈亮。對于一些明暗度相同的顏色，還得考慮用彩度指標(biāo)來描述顏色的差異。

a*和b*表示色相，指顏色的相貌。a*表示紅一綠軸，正值表示紅，負(fù)值表示綠；b*表示黃一藍(lán)軸，正值表示黃，負(fù)值表示藍(lán)。h*表示顏色的色相角度，即任一顏色以+a*軸為基準(zhǔn)，沿逆時針方向算起的相對角度。

C*表示彩度，指顏色的鮮艷程度，是色樣在a*b*色彩圖形位置距中心點的距離。低彩度的顏色（灰色），C*略大于0；高彩度的顏色，C*為70～90。

任一實色都可視作由三原色組成，在XYZ表色系統(tǒng)中，可表示為F=X（X）+Y（Y）+Z（Z）。其中，（X）（Y）（Z）為三原色基色量，X，Y，Z稱三色系數(shù)（即三刺激值）。通過電腦測配色儀可測得A與B兩色的三刺激值X，Y，Z，按下列色差公式計算得到A與B兩色間的色差，即：

式中：△E為總色差。

CIELAB色差公式由于在色相、明度、彩度方面與人眼的吻合度較差，以及在同等的色彩空間內(nèi)某一顏色與鄰近的顏色差異較大等因素，在紡織品評價過程中，準(zhǔn)確性受到一定影響。

2.CMC（l:c）色差公式

CMC（l:c）色差公式是1984年由F.J.J.Clarke，B.Rigg和R.McDonald在公式JPC79的基礎(chǔ)上修改后提出的，并由英國染色家協(xié)會（SDC）的顏色測量委員會（CMC）推薦使用。CMC（l:c）色差公式的誤判比率最低，它比其他公式具有更好的目視一致性，因此較能符合人眼的要求，目前已得到廣泛應(yīng)用。其色差計算公式如下：

CMC（l:c）色差公式中，l表示明度加權(quán)值，調(diào)節(jié)明度的相對寬容量；c表示彩度加權(quán)值，調(diào)節(jié)彩度的相對寬容量。行業(yè)不同，可以通過調(diào)節(jié)l或c的值，調(diào)整明度和飽和度對總色差的影響程度。對于紡織品來說，l=2，c=1，即CMC（2：1）；對于一般評價，如涂料、塑料行業(yè)，l=1，c=1，即CMC（1：1）。

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