色差仪作为颜色比对的光电仪器,其内部配置了多个用于颜色描述的表色系统,以使颜色的评定具有可遵循的统一的标准。那么,色差仪最常用的表色系统有哪些?CIELAB表色系统是怎么计算色差值的?本文将为大家进行解答,感兴趣的朋友可以了解一下!
随着色度学研究的进展和测色技术的进步,目前已经开发出各种各样的测色专用仪器即色彩色差计,在一般的色彩色差计中目前最常用的表色系有三种:CIE1931Yxy表色系、CIELAB(CIELCH)表色系,除这两种用色度值表示颜色的方法外。还有一种非CIE 提出的颜色表示系统,即用记号和颜色样本(色卡)表示颜色的系统(孟塞尔颜色系统)。
1.Yxy表色系
Yxy表色系是CIE(国际照明委员会)1931年确立的标准表色系,它是其他各种表色系的基础。在色度图中,色度横坐标x从0-1.0,纵坐标y亦从0-1.0,两者组成等边三角形。等边三角形中形似斜吊钟图形的轮廓线为光谱轨迹,从380nm-700nm。图形中央有一点为CIE标准白色光源C,任何颜色都在色度图中古一确定的位置。
在Yxy表色系中,Y为物体的反射率,用%数表示。它对应于色三要素的明度其值就等于三刺激值的Y值。色度坐标x、y对应于色三要素的色调和彩度。x、y 色度坐标可由下式算得:
x=X/(X+Y+Z),y=Y/(X+Y+Z)(其中 X、Y、Z 为三刺激值)
2.CIELAB(CIELCH)表色系
在CIELAB(CIELCH)表色系中,L*值对应于色三要素的明度值。色度a*值从红(+a*)到绿(-a*)渐变,b*值从黄(+b*)到蓝(-b*)渐变,C*代表饱和度,ho代表色调角,坐标原点(a*=0;b*=0)为无彩色点。某一颜色的坐标位置与原点的距离为饱和度C*,b*与a*的比值为色调角h*的正切值。因而,(a*,b*)和(C*,h*)在表色系下代表同一点。
3.孟塞尔颜色系统
由孟塞尔所创立的孟塞尔颜色系统。它是用一个三维空间的类似球体的模型,把颜色的三要素明度、色调、彩度全部表示出来,孟塞尔颜色立体的中央轴,代表无彩色黑白系列中性色的明度等级,顶部为白色,底部为黑色,分0-10共11个在感觉上等距离等级一块颜色样品离开中央轴的水平距离代表彩度的变化。
孟塞尔颜色系统为我们提供了一个直观色样品,在许多情况下是十分有用的。但因孟塞尔颜色图册所建立的颜色样品还太少,其对应的明度、色调、彩度等级间隔太大,还不能直接用于样品颜色的标定。
CIELAB表色系统计算色差值的方法:
其中,L*是明度指数,a*、b*是色度指数(坐标系统中,a*表示红绿轴的变化,a*为正值,颜色为红色,a*为负值,颜色为绿色;b*表示黄蓝颜色轴的变化,b*为正值,颜色为黄色,b*为负值,颜色为蓝色),它们是通过颜色的三刺激值以及CIE标准照明体在全漫反射体上,反射到观察者眼中的白色三刺激值,通过公式求得。
色差公式中,△L*=L样*-L标*,表示样品与标准的亮暗差。如结果是正值,表示样品比标准亮,如果是负值,表示样品比标准暗。
在CIE1976LAB色空间中,△a*和△b*表示样品和标准在a*b*平面上的位置改变。如果将 CIE 1976LAB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L*C*H*表示:
明度指数L*;
饱和度C*=[(a*)2+(b*)2]1/2
色相角H*=arctan(b*/a*)
极坐标空间的总色差计算由下式规定:
色差公式中,△L*=L样*-L标*,表示样品与标准的亮暗差。△C*=C样*-C标*,△C*为正值,表示样品比标准饱和度高,负值表示样品比标准饱和度低。△H*为色相角差,△H*=H样*-H标*,它是由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,在顺时针方向上△H*为正值,在逆时针方向上△H*为负值,由此可以推算出对颜色色相差的影响。
1939年,美国国家标准局采纳了贾德等的建议并推行Y1/2、a、b色差计算公式,且根据此公式计算颜色差别的大小,以绝对值1作为一个单位,称为“NBS色差单位”。一个NBS色差单位大约相当于视觉色差识别阈值的5倍。与孟塞尔系统中相邻两级的色差值比较,则1个NBS单位约等于0.1孟塞尔明度值,0.15孟塞尔彩度值,2.5孟塞尔色相值(彩度为1);孟塞尔系统相邻两个色彩的差别约为1.0NBS单位。NBS的色差单位与人的色彩感觉差别用下表来描述,可知NBS色差单位在工业应用上是有价值的。后来开发的新色差公式,往往有意识的把单位调整到与NBS单位相接近,例如:ANLAB40、Hunter Lab以及CIE LAB,CIE LUV等色差公式的单位都与NBS单位大致相同(不是相等),并不是任何一个色差计算公式计算出的色差单位都是NBS。