色差仪评定色差的颜色空间及色差公式

色差仪在评定色差时，是以CIE规定的特定的颜色空间为基础的，将颜色以数字的形式表示出来的同时，还可以经内部设定的色差公式给出色差值。本文对色差仪评定色差的颜色空间及色差公式做了介绍。

色差评定概述：

色差的评估问题一直是颜色科学领域内和实际生活中的一个重要问题，客观地测量或评价两个给定的色样之间的色差，长期以来被认为是工业界一项非常困难而又迫切的问题。基础色度学解决了用科学的方法来定量描述一种颜色，相关的基本理论、基础数据和计算公式已基本定型，也给出了判定两种颜色是否匹配的条件，如果两个色样在某一光源下对应的三刺激值X、Y、Z分别相等，那么这两个色样在该光源下看上去是等色的，而当X、Y、Z不等时，就存在有色差，但在CIEX、Y、Z色度空间中，算出的色差值均匀性很差。

理想的色差公式应建立在一个非常均匀的色空间上，其计算结果与目测应有良好的一致性，而且可真正使用近似统一的色差宽容度用于质量控制。即对所有颜色的产品能用近似相同的色差界限值判定合格与否，与标样在色空间中的位置无关。

长期以来，颜色科技工作者在这方面投入了大量的精力，做了大量的工作，前后共发表了几十个色差公式。总体来讲，以1976年为界，色差公式的发展过程可大致分为两个阶段。在我们目前使用的色差仪中，CIE1976L*a*b*色差体系和CIE1976L*u*v*色差体系是使用最广泛的两个色差公式，下文将介绍这两个色差公式建立的颜色空间及色差公式形式。

CIE1976L*a*b*颜色空间：

CIE1976L*a*b*颜色空间简称CIELab颜色空间，是色差仪最常用的一种颜色空间，是基于生理特征的均匀颜色空间，是由明度（L）和两个色度分量a、b共三个分量构成，L表示颜色的明度，也常被称作亮度，取值范围在[0，100]，表示从纯黑到纯白。a表示从绿色到红色，-a最小表示绿色，+a最大表示红色，取值范围在[-128，127]，-a到+a是绿色到红色颜色渐变的过程。b表示从蓝色到黄色的范围，同样原理，-b到+b是由蓝色逐渐过渡到黄色的过程，取值范围在[-128，127]。CIELab颜色空间是颜色量化最均匀的颜色分布，在样品色差评比系统中，很多公式都是依赖该颜色空间的，它是颜色差异的规范化空间，能够解决颜色量化的等距度量，其均匀性较好。该颜色空间两点之间的几何距离，与人眼观察物体的色差大小相同。

CIE1976L*u*v*颜色空间：

CIELUV颜色空间是CIE1976L*u*v*均匀颜色空间的简称，在CIELUV空间中，L*为明度，u*、v*为色品指数。三者相互垂直构成色空间来描述相对应的亮度和色度量：垂直的轴是明度L*，位于水平面且互相垂直的是色品指数u*和 v*。

CIELUV颜色空间与CIELAB颜色空间相似，L*，u*，v*是X，Y，Z通过非线性变换得到的，同样用两点间的距离表示颜色之间的色差。CIEL*u*v*和CIEL*a*b*有一些共同的特点。首先，它们的颜色空间虽然距完全均匀仍有距离，但基本上是均匀的。其次，由于是基于颜色测量的CIE系统，CIEL*u*v*和CIEL*a*b*都是与设备无关的颜色空间。与CIELAB颜色空间不同，CIELUV颜色空间更多地应用于光源色和自发光色领域。

CIE1976L*a*b*色差公式：

ΔE*ab色差公式是CIELAB色差公式的简称，是色差仪中目前使用最为广泛的一个色差公式。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，在L*a*b*公式中，L*表示明度，a*表示红色和绿色的成分，b*表示黄色和蓝色的成分。色差是指用数值的方式表示两种颜色给人色彩感觉上的差别，若两个颜色都是按照L*a*b*标定的，则两个颜色之间的色差可以用欧式距离来计算：

其中，△L*是CIELAB空间的明度差，△a*是CIELAB空间的红绿色光差，△b*是CIELAB空间的黄蓝色光差。

△a*和△b*表示样本和标准在ab*平面上位置的改变。如果将CIELab均匀颜色空间转化为极坐标空间，则能更好地表示色差的性质，极坐标空间用LCH表示。因此，CIELAB色差公式也可以用明度差△L*、彩度差△C*ab和色相差△H*ab来定义，即：

CIE1976L*u*v*色差公式：

ΔE*uv色差公式是CIELUV色差公式的简称，它由CIE x-y色度图进行线性变换推导而得。线性变换的目的是改善与目测结果对比的均匀性。CIE1976L*u*v*色差公式为：

式中，X，Y，Z为色样的三刺激值：X0，Y0，Z0为CIE标准照明体的三刺激值，为常数值：X/X0，Y/Y0，Z/Z0，要求大于0.008856，对于不符合这一要求的极深的颜色，使用颜色修正公式。u'，v'分别为线性变换后的色样色度坐标，u'0，v'0分别为线性变换后的CIE标准照明体的色度坐标；L*为明度；u'，v为彩度；△E*uv为总色差。