色差仪是怎么计算色差的？色差仪色差值有什么作用？
发表时间：2023-08-16
什么是色差？色差是指两个色样在视觉上给人的差异，它是度差、彩度差和色相差的综合体现，可以通过颜色测量仪器测量，并经过相应的色差公式计算而得到。那么，色差仪是怎么计算色差的？色差仪色差值有什么作用？本文对色差仪色差值计算方法及其作用做了介绍，感兴趣的朋友可以了解一下！
什么是色差？
色差是指物体和比较对象之间的颜色差异，一般是非发光体在排除照明条件、环境、观察距离等差异之后，与标准对象之间的颜色差异。定量表示这种差异时，需利用色调、明度和饱和度这三种颜色属性的差异来表述，其在工业生产配色环节以及产品颜色质量控制方面发挥着重要作用。现代色差评定是建立在能够预测目视色差的色差方程基础之上的，相关色差公式由国际照明委员会通过大量颜色视觉判断和色差比较心理实验数据得出，可采用仪器或计算机测量计算，实现较为精确的数字化表达。
色差的计算方法：
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。
色差仪是怎么计算色差的？
色差仪作为颜色检测的光电仪器，其内部配置了多个用于色差计算的色差公式，其中常用的就是CIE1976L*a*b*色差公式。CIE1976L*a*b*通常简称为CIELAB，它是当时使用效果最好的色差公式，许多国家包括国际标准化组织（ISO）都采用它作为自己的标准。因此可以讲CIELAB色差公式是自1976年起使用较广泛、较通用的色差公式。
在与颜色感觉一致的均匀颜色空间内，两个颜色样品之间的色差表示为其坐标点之间的距离，即：
CIELAB色差单位：
NBS色差单位：
式中L1*、a1*、b1*和L2*、a2*、b2*分别是两个样品的坐标值。色差公式的几何意义是在均匀颜色空间以标准色样的坐标点为中心的一个椭球，其在L*、a*、b*三个方向的半轴长分别为（L1*-L2*）、（a1*-a2*）、（b1*-b2*）。若规定椭球内的颜色满足色差容限的要求，则椭球外的颜色与标准色样的色差超出了色差容限范围，便不满足色差的要求。
在实际计算中，可采用以下计算过程。CIE1976L*a*b*空间由CIE-XYZ系统通过数学方法转换得到，转换公式为：
其中X、Y、Z 是物体的三刺激值：X0、X0、Z0为 CIE标准照明体的三刺激值；乙表示心理计量明度，简称明度指数；a*、b*为心理计量色度，简称色度指数。其中X/X0，Y/Y0，Z/Z0任一个都不能小于0.008856，否则应按下式计算L*、a*、b*的值：
（1）亮度差：
亮度差△L*表示样品与标准的深浅差，如果是正值，表示样品比标准浅，如果是负值，表示样品比标准深。
（2）饱和度差：
饱和度差△C*表示样品颜色与中性灰的饱和度的差，即表示鲜艳程度。△C*为负值表示标样比样品鲜艳，△C*为正值则表示样品比标样鲜艳。
（3）色相角差：
色相角差△H*，表示样品色相角与标准色相角的差，△H*的计算结果由a*b*平面上的样品颜色点相对于标准颜色点的位置所决定，在顺时针向上△H*为正值，在逆时针方向上△H*为负值。
（4）总色差：
色差仪色差值的作用：
1.判断产品是否合格
通过色差仪测得的总色差，从而判断生产出来的批次样是否符合客户要求。做出这一判断的依据，一是测得的标准样和生产的批次样之间的总色差△E的大小。再就是参照客户对色差大小要求的尺度以及在颜色评价时的照明光源和观测条件，对生产样在颜色方面是否符合客户要求做出比较准确的判定。
2.对颜色差异进行修正
色差仪在给出总色差的同时，还可以给出分量色差值 △L*、△a*、△b*、△C*、△H*和不同照明体下的条件等色指数。从分量色差值，我们可以清楚地看出引起色差的主要因素是明度、饱和度还是色相。从而为批次样颜色的修正指出方向。
3.目视评定提供参考依据
通过色差仪测量的色差值，可以给出在不同照明体条件下的条件等色指数，避免了在视觉判定时，由于判定条件的不稳定而产生误差。
4.判断颜色偏色情况
通过色差仪测量的色差值可以准确地判断批次样和标准样产生的色相的差异方向，即与标准样相比，批次样是偏红、偏蓝、偏黄、偏绿等。
