色差仪作为色彩分析仪器，其在测量颜色时，可以给出特定颜色空间下的色度值。在比较两个颜色之间的差异值时，还可以通过该颜色空间之间的距离来表示色差值，即△E值。那么，色差△E值怎么计算？色差△E值范围多少合格？本文做了介绍。
在颜色测量过程中，采用数据来表达物体色的性质后，在很多情况下还会涉及到两个及两个以上物体色的比较。在适当的照明体、照明和观测条件下，如果两个样品具有相同的三刺激值，对于适当的观察者来说它们是一种理想的匹配；若三刺激值不尽相同则它们不匹配，并且整个差异将近似它们之间能感觉出的差异。
色差用△E表示，△表示差异（differencein），E是德语单词Empfindung的第一个字母，含义是感觉。色差的单位是NBS，它是美国国家标准局（National Bureau of Standards）制定的，现为各国普遍采用。当△E=1时称为1个NBS色差单位，INBS色差单位大约相当于在最优试验条件下人眼所能知觉的恰可观察差的5倍。在CIE色度图中，1NBS色差单位相当于0.0015～0.0025x或y的色度坐标变化。在孟塞尔色系中，一个孟塞尔明度单位等于10个NBS色差单位，1个孟塞尔饱和度单位等于7个NBS色差单位。下表示NBS单位及在色差视觉上的显著程度。
1.CIELAB色差公式
CIELAB色差是指CIELAB均匀颜色空间模型下两个颜色点的距离，该空间模型为直角坐标系。在CIELAB颜色空间中，两个颜色样本（L1，a1，b1）和（L2，a2，b2）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：
近几十年来，各国颜色科学家基于CIELAB空间提出了多种色差模型，同时进行了大量的颜色视觉实验，积累了丰富的视觉色差数据，在与仪器测量和模型计算后的色差值进行比对，从而对CIELAB色差公式进行优化修正，并最终形成一系列新的色差评价公式，如CMC、CIE94以及CIEDE2000等。
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，颜色科学研究者对CIELAB色差公式进行修改后提出CMC（l：c）色差公式。在修正CIELAB色差公式的基础上，CMC色差公式根据视觉关系调整了每个色调方向的色差椭圆大小和形状；改善了彩度差变化与明度之间的关系，使不同彩度的颜色具有不同的色差容限。非彩色区域附近的椭圆较小，彩度高的椭圆较大，色差容限与彩度的变化成正比。CMC色差公式为如下形式：
其中，△L*ab、△H*ab和△C*ab，为CIELAB确定的明度差、彩度差和色调差；SL、SC和SH分别为明度、彩度和色调的权重函数；L*s和C*ab,s和hab,s均为确定色差的标准样本。明度权重因子和彩度权重因子c与具体应用条件有关，一般情况下c=1。在纺织业中，当l=2时用CMC色差公式计算得到的纺织品色差与视觉感觉相对一致。对于涂料、塑料和油墨等应用，取l=1.4。
CMC色差公式实际上是一个三维空间中的椭球公式，也就是说，用以目标色样的坐标点为中心的一个椭球来表示色差，椭球的大小与样品颜色同目标色的差别有关，也与具体的颜色区域有关，在不同的颜色区域用不同大小和取向的椭球来表示色差。这种计算色差的方式已经被CE确定为今后发展色差公式的一种标准形式，主要的研究重点是如何确定公式中的系数，CIE94色差公式就是这类公式的代表。
3.CIE94色差公式
CIE94公式是在CMC（l：c）色差公式的基础上经过改良得到的，与CMC（l：c）公式具有相似的结构。其计算公式为：
其中：△L*ab、△C*ab、△H*ab都是由 CIE1976L*a*b*色差公式计算得到的。
CIE在推荐CIE94色差公式时，确立了一组适用于该公式的参照条件。其中，照明体是模拟D65的相对光谱功率分布；照度为1000lx；背景是明度L*=50的均匀中性灰色；观察对象是物体色；样品尺寸对应于视角大于4°；样品放置时两直边接触，间隔最小；样品的色差幅度为0～5个CIELAB单位；样品在结构上无视觉明显图样，非均匀性。
当实际的观察条件和应用场合不同于CIE94参照条件时，要通过参数kL、kC、kH来调整明度、彩度和色调分色差在总色差中的相对权重。基本条件下，kL=kC=kH=1，纺织工业中，kL=2，kC=kH=1。
4.CIEDE2000色差公式
CIEDE2000色差公式是在2001年推出的一个色差公式，也是目前最新的色差公式。该公式校正了色相权重系数、明度权重系数和彩度权重系数，调整了彩度差和色相差的交互项、CIELAB的a*因子。具体计算方法如下式所示：
式中：KL、KC、KH是三个常量参数，根据测试对象的不同或者色彩品质控制的要求来定义，在纺织行业中，KL一般取2，KC和KH一般取1；SL、SC、SH分别表示明度、彩度和色相的权重系数，用来校正颜色空间的均匀性；RT表示旋转函数，用来校正颜色空间中蓝色区域容差椭圆主轴方向的偏转。
CIEDE2000只是重新定义了色差的计算方法，并不是建立了一个新的均匀色空间。对于一般的工业色差评估，可以直接用该公式进行计算，计算结果即可表示被知觉的色差。
经常有用户问使用色差仪检查产品时数值相差多少为合格？其实正常情况下总色差大约0.8就能够分辨出色差，但是不同行业，不同厂家，不同产品的要求不一样，对色差要求有一定差异。在印刷行业因为色彩属于比较难控制的，所以，色彩范围要求相对而言比较宽松，只要在1.5-3这个范围以内都被认为是正常的。要是电子产品行业则要求色差控制在0.5以内，如果是纺织业色差要求是在2.0范围以内，它的色差范围也比较大，原因跟印刷行业差不多。而塑胶行业和涂料行业的色差都要求控制在1.0以内，如果超过了这个范围，那么，这样的产品无疑是不合格的，所以，大家在使用色差仪的时候需要根据具体的行业来看测出来的色差是否正常。
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