​色差的计算过程是怎么样？常用的色差计算公式又有哪些？

所谓色差，就是两个色样在视觉上的颜色差异，是彩度差、明度差和色相差的综合表现，可以通过仪器测量相应的颜色参数，让后经过色差计算公式计算而得到。那么，色差的计算过程是怎样的？色差的计算公式又有哪些？本文将为大家进行简单的介绍，感兴趣的朋友可以了解一下！

什么是色差？

色差是指样品与标准样品在颜色上的彩度差、明度差和色相差的综合表现。

在实际生活和生产中的色差是指两个样品颜色的接近程度。在研究过程中，色差的测量和评价需要大量的数据进行对比分析，影响色差的因素主要有以下三种。

1.研究过程中的客观因素。主要是取样点的选取、不同研究人员对同种色差的判别、所使用的光源以及照明角度，研究室条件以及样品的自身性质等。

2.样品色差的检测标准不同。如今工业和研究机构将色差主要分为两类，一类是可感知色差，主要用于在塑料工业中对样品做基本的检测；另一类是可接受的色差，主要用在实际工业生产中，对样品进行全面分析。

3.不均匀的颜色空间。实验研究过程中，只能使颜色空间尽可能的均匀，目前还不存在绝对均匀地颜色空间。因为不同的实验人员对颜色的色相和亮度的敏感程度不同，所以在进行色差的检测过程中会出现不同程度的误差。

色差的计算过程：

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。

以上所述三个过程，与过程1和2相关的基本理论、基础数据和计算公式已基本定型，对于过程1来讲，主要工作在于硬件技术的实现和完善上。因此，这里仅对过程3的关键点一一色差公式进行分析和研究。

色差的常用计算公式：

常见色差公式有CIELAB、CMC（l:c）、CIE1964、Cube-Root、FMC-2、Godlove、Visual、CIE94、ISO、CIE1976LUV、JPC79等多种，且各具优缺点，实际使用中与习惯和经济发展水平以及行业特点有重要关系。下面只对色差公式CIELAB和CMC（l:c）进行简单介绍。

1.CIE1976L*a*b*色差公式

CIE1976L*a*b*色差公式又称CIE1976LAB（或L*a*b*）系统，简称CIELAB，现在已被世界各国正式采用并作为国际通用的测色标准。它适用于一切光源色或物体色的表示与计算方法。CIEL*a*b*颜色空间如下图所示。

CIELAB色彩空间的描述，L*表示明暗度，指颜色明暗的强度，其数值为0～100，L*愈接近0，颜色愈暗；L愈接近100，颜色愈亮。对于一些明暗度相同的颜色，还得考虑用彩度指标来描述颜色的差异。

a*和b*表示色相，指颜色的相貌。a*表示红一绿轴，正值表示红，负值表示绿；b*表示黄一蓝轴，正值表示黄，负值表示蓝。h*表示颜色的色相角度，即任一颜色以+a*轴为基准，沿逆时针方向算起的相对角度。

C*表示彩度，指颜色的鲜艳程度，是色样在a*b*色彩图形位置距中心点的距离。低彩度的颜色（灰色），C*略大于0；高彩度的颜色，C*为70～90。

任一实色都可视作由三原色组成，在XYZ表色系统中，可表示为F=X（X）+Y（Y）+Z（Z）。其中，（X）（Y）（Z）为三原色基色量，X，Y，Z称三色系数（即三刺激值）。通过电脑测配色仪可测得A与B两色的三刺激值X，Y，Z，按下列色差公式计算得到A与B两色间的色差，即：

式中：△E为总色差。

由L*=116（Y/Yo）1/3-16得△L*=L*标-L*试

由a*=500[（X/Xo）1/3-（Y/Yo）1/3]得△a*=a*标-a*试

由b*=200[（Y/Yo）1/3-（Z/Zo）1/3]得△b*=b*标-b*试

其中：Xo，Yo，Zo为标准观察者的三刺激值。

CIELAB色差公式由于在色相、明度、彩度方面与人眼的吻合度较差，以及在同等的色彩空间内某一颜色与邻近的颜色差异较大等因素，在纺织品评价过程中，准确性受到一定影响。

2.CMC（l:c）色差公式

1984年英国染色家协会（SDC）的颜色测量委员会（CMC）推荐了CMC(l:c)色差公式，该公式是由F.J.J.Clarke、R.McDonald和B.Rigg在对JPC79公式进行修改的基础上提出的，它克服了JPC79色差公式在深色及中性色区域的计算值与目测评价结果偏差较大的缺陷，并引入了明度权重因子l和彩度权重因子c，以适应不同应用的需求。

在CIELAB颜色空间中，CMC（l:c）公式把标准色周围的视觉宽容量定义为椭圆。椭圆内部的颜色在视觉上和标准色是一样的，而在椭圆外部的颜色和标准色就不一样了。在整个CIELAB颜色空间中，椭圆的大小和离心率是不一样的。以一个给定的标准色为中心的椭圆的特征，是由相对于标准色在⊿ L*、⊿C*ab、⊿H*ab方向上的两半轴的长度决定的。用椭圆方程定义的色差公式⊿ECMC(l:c)如下所示：

△Ecmc = [(△L/lSL)2 + (△Cab/cSC)2 + (△Hab/SH)2]1/2

由于CMC色差公式比CIELAB公式具有更好的视觉一致性，所以对于不同颜色产品的质量控制都可以使用与颜色区域无关的“单一阈值（Single number tolerance）”，从而给颜色测量和色差的仪器评价带来了很大的方便。因此，CMC公式推出以后得到了广泛的应用，许多国家和组织纷纷采用该公式来替代CIELAB公式。

色差的单位是什么？

色差是指两个试样在颜色知觉上的差异，它包括明度差、彩度差和色相差三方面。色差是指两个颜色经测色仪器测量后，再经色差公式计算出的这两个颜色的差异值。颜色间的差异值以DE或△E表示。E是德语单词Empfindung（感觉）的第一个字母；D是希腊字母，表示某方面的差别。DE表示两个颜色彼此间的差异值。△E表示色彩空间内两个色样彼此间的距离差距。

作为色差的计算单位，以前常用NBS。1939年，美国国家标准局采纳贾德等人的建议而推行Y1/2，a，b色差计算公式，并采用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”。

1NBS色差单位其实是一种色差计算公式下的单位，不过市场上的高精度色差仪产品有很多都包含多种色差计算公式，比如三恩时色差仪就包含多种色差公式。这种情况下我们就无法说NBS就是色差的单位。虽然不同色差公式的单位都和NBS单位大致同样，不过其实还会有一定的区别。所以应用不同的色差公式的时候，色差的单位其实是不同的。

NBS单位曾经被作为所有色差计算公式的单位，持续了较长一段时间，不过在上世纪七十年代以后，随着大量的色差公式出现(如上面的CIE1976L*a*b*和CIE1976L*u*v*)，一律采用同样的标准计算单位就显得不精准，并且也没有必要。为了更为科学合理表示色差值，大家就会直接采用△ECIE、△ECMC不再应用NBS单位。

可以看出来色差其实也没有固定的单位，所以用户在表述测量结果的时候，只需要注明是何种色差计算公式即可。