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色彩空间与色彩容差

2019-03-11 10:34:15 点击数:

色差仪研发的目的就是要控制颜色。但是控制颜色,您需要能够比较非常小的差异,确定其影响并了解如何解决这种影响。在本系列中,我们已经了解了颜色分析的历史以及光在公差中的作用。今天我们将讨论色彩空间和色彩容差之间的差异,并介绍最常用的方法。

色彩空间

色彩空间为我们提供了一种交流色彩的方式。就像我们可以使用经度,纬度和海拔在地球上找到任何位置一样,我们可以在颜色空间中找到任何颜色。

这是两个最常见的颜色空间。

L * a * b *又名CIELab,又称LAB模型

1940年代,Richard Hunter引入了一个三刺激模型Lab,它被缩放以实现感知色差的近似均匀间隔。

L轴表示深色与浅色粉色的差异,绝对白色为100,绝对黑色为0。矩形坐标ab代表主色轴,红色为正a,绿色为负a; b处为黄色,负b处为蓝色。中间色调介于红色,黄色,绿色和蓝色的主要色调之间。

虽然采用亨特实验室作为绘制绝对色彩坐标和颜色之间差异的事实模型,但它从未被正式接受为国际标准。三十一年后,CIE发布了亨特实验室的更新版本:CIELab。发音的正确方法是“see-lab”,或“L-star,a-star,b-star”,但有些应用程序和乐器只称它为LABLab。

CIELab可以浏览包含我们可以看到的所有颜色的网格状颜色空间。只需对亨特原始数学进行一些小改动,这张新地图就成为了报告比色值的推荐和国际认可的方法。

L * C * h°(又名CIELCH)模型

在这个模型中,L代表亮度,C代表色度,H代表色调。色调围绕“赤道”移动一圈,以描述颜色系列 - 红色,黄色,绿色和蓝色 - 以及介于两者之间的所有颜色。色调圆圈中的数字范围从0360,从零度开始红色,然后逆时针移动黄色,绿色,蓝色,然后再返回红色。

L轴描述颜色的发光强度。通过比较值,您可以将颜色分类为浅色或深色。就像L * a * b *模型一样,较浅的颜色具有较高的值。C轴表示色度或饱和度。中心附近的较低数字更加暗淡和灰色,而周边附近的数字更高,更加纯净,生动和饱和。

颜色公差

如果可以在颜色空间中绘制两种颜色,则可以计算它们之间的距离。公差是对已知标准的色差(delta)的评估。使用行星地球类比,计算两种颜色之间的容差就像确定地图上两个城市之间的距离一样。

虽然有许多不同的公差方法,但它们的工作方式基本相同。可以把它想象成选择这两个城市之间的交通方式 - 你可以步行,开车或者飞行。这三个都会让你到达那里,但每种方法都会有所不同。

以下是一些当前的公差方法。

Delta L*a*b*(又名CIELab和LAB)

要达到Delta L * a * b *的公差,首先要定义Delta L *(亮度),Delta a *(红色/绿色)和Delta b *(黄色/蓝色)的差异限制。这些限制在标准周围创建了一个矩形公差框。在此示例中,目标是相对较暗(42.65)的绿色/蓝色阴影。a *和b *均为负数,将其置于绿色/蓝色象限中。

接下来,您可以为可接受的色差创建限制。该图像显示L *,a *和b *各自的一个单位的容差,其形成围绕目标颜色的框。创建公差后,可以接受任何位于框内的样本测量,并且拒绝任何落在框外的样本。

该图显示了作为正方形的可接受公差,以及作为椭圆体的视觉上可接受的颜色。您可以看到问题 - 椭圆体周围的盒形公差可以为不可接受的颜色提供良好的数字。另一方面,如果您创建一个小到足以容纳椭圆体的公差框,则可能会失去视觉上可接受的颜色。

Delta L * a * b *颜色模型非常随意,因为它并没有真正捕捉到我们感知,描述和传达颜色的方式。虽然人类善于传达明暗元素,但我们更难描述红绿色和蓝绿色。

DE*= CIELab Delta E。

Delta E是两种颜色之间的总距离或差异。在我们的地球比喻中,将其视为两个城市之间的总距离。

Delta L*C*h°(又称CIELCH)

DeltaL*C*h°中的公差与DeltaL*a*b*中的公差没有太大差别。颜色可以在L中向上或向下移动 - 进入或离开色度 - 以及顺时针或逆时针以色调。但在DeltaL*C*h°中,可接受的误差量是DeltaL,Delta C和Delta H而不是Delta L,DeltaA和DeltaB.

下图显示了相同颜色的相同蓝/绿点平面。然而,这次使用Delta L*C*h°术语识别颜色。限制的指定与DeltaL*a*b*类似,但此处颜色的允许误差范围是根据亮度,色调和色度确定的。

还记得DeltaL*a*b*公差如何产生立方体形状吗?DeltaL*C*h°比目标周围的立方体形成更多的“切片”,以更好地与人类视觉相关联。虽然DeltaL*C*h°颜色模型更直观,但大多数规格要求在DeltaL*a*b*中进行测量。事实上,今天的仪器和软件很容易从一种型号滑到另一种型号。

DECMC=Delta E CMC

Delta E CMC公差基于DeltaL*C*h°,但在视觉评估和测量的色差之间提供更好的一致性。CMC计算在数学上定义了围绕标准颜色的椭圆体,半轴对应于色调,色度和亮度。椭球表示可接受颜色的体积,并根据颜色空间中颜色的位置自动改变大小和形状。

正如您所看到的,颜色空间的橙色区域中的椭圆体比绿色区域中更宽更圆的椭圆体更长更窄。椭圆体的尺寸和形状也随着颜色和/或亮度的变化而变化。

CMC等式允许您改变椭圆体的整体尺寸,以更好地匹配视觉上可接受的尺寸。通过改变商业因素(cf),椭圆体可以根据需要制作得大或小以匹配视觉评估。

由于眼睛通常会接受亮度(l)的差异大于色度(c)的差异,因此(l:c)的默认比率为2:1。2:1的比例将允许亮度与色度差异的两倍。CMC等式允许调整该比率以实现与视觉评估更好的一致性。

DE94=Delta E 94

1994年,CIE发布了一种名为CIE94的新容差方法。与CMC一样,这种公差方法也会产生椭圆体,但您可以控制亮度(kL)与色度(Kc)之比,以及商业因素(cf)。这些设置以类似于l:c和cf设置对CMC的影响的方式影响椭圆体的大小和形状。

然而,虽然CMC主要用于纺织工业,但CIE94更常用于油漆和涂料工业。在这两个公差之间进行选择时,您应该考虑被测表面的类型。如果表面有纹理或不规则,CMC可能是最合适的。如果表面光滑而规则,CIE94可能是更好的选择。

DE00=Delta E 2000

Delta E 2000的公式使用当今最先进的数学方法,并为人眼提供最佳协议。尽管它解决了DE94的亮度问题,但它并非没有错误,特别是在比较相互180°的色调时。

如何选择正确的方法

尽管没有颜色公差系统是完美的,但CMC和DE2000方程式最能代表我们的眼睛看到它们时的颜色差异。在决定使用哪种方法时,请考虑Billmeyer(1970和1979)的以下五条规则:

选择一种计算方法并始终如一地使用它。

始终指定计算的确切方式。

切勿尝试通过使用平均因子来转换由不同方程计算的色差。

仅将计算出的色差用作设置公差的第一近似值,直到可以通过视觉判断确认。

永远记住没有人因为数字而接受或拒绝颜色。它看起来很重要。

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