​分光色差仪进行颜色测量

分光色差仪进行颜色测量

运用分光色差仪进行颜色测量，能够实现色谱数据的有效沟通与精准比较，从而获取高度精确的结果。在色彩管理与决策支持的领域中，所谓的色容差是指在特定条件下能够被人类视觉系统视为可接受的，无明显差异的颜色变化范围。这一概念提供了一种量化标准，用于衡量和评估不同颜色之间的感知差异。容差作为一种关键的质量控制手段，旨在管理色彩参数，从而保证生产过程中各批次产品的一致性，并显著降低批次间的可变性，确保产品质量的稳定性和可预测性。尽管依据色谱数据及容差标准来定义色彩范围，客户与供应商间仍可能出现认知差异。

表达颜色的方式——CIELAB

CIELAB色彩空间的三维角度特性

CIELAB，即国际照明委员会定义的Lab色彩系统，系全球范围内被公认为首项标准化色彩空间。

在CIELAB色彩空间中，颜色的位置通过一个三维矩形坐标系统精确描述，其中：

• L*坐标量化颜色的明暗程度；

• a*坐标表征颜色在红色与绿色维度上的偏移；

• b*坐标则指示颜色在黄色与蓝色维度上的偏离。

一旦确定了特定颜色的Lab*坐标，即可在此坐标点周围绘制一个矩形误差框，以此来界定允许的颜色变化范围，从而量化可接受的颜色差异。

特定色调的表示

在Lab颜色模型中，特定色调如绿色或蓝色的精确表示被三个数值（如a = -23.01，b* = 10.50）所刻画，其中a和b值共同定义了该色调的位置与饱和度。变量a和b均呈现负值状态，这一特征将测量点定位在色度图的绿色或蓝色象限之中。

鉴于视觉感知倾向于椭圆而非矩形，应用公差方框在Lab*色彩空间中存在特定区域可能导致准确性不足。某些非预期的颜色能够通过评估，同时，一些被允许的颜色却未能通过同样的测试。

色差计算

色差计算，基于Lab色空间的数值，涉及一种从矩形坐标系到圆柱形极坐标的变换过程，以实现LC*h°（即CIELAB空间中的亮度，饱和度和色调）的表述。

• L*参数：实质上表示亮度或明度值，其计算基于从色彩空间的几何中心至特定颜色点的线性距离。

• C*参数：量化了该颜色相对于中性灰的色度强度，即沿着从色彩空间原点至颜色点的直角坐标轴方向的距离。在LCh°极坐标系统中，C*值的大小直接反映了颜色的彩度或饱和度程度，数值越大表示色彩越鲜艳。

• ∆h°：被定义为两个颜色之间的色调差异，通过设定公差框，该框架能够在色调角的方向上进行旋转，以此来量化并评估颜色间细微的相位变化。此表述更契合于人类色彩感知的特性，有效降低了个体观察者与测量设备读数或量化指标之间产生的偏差可能性。

如图所示，展示了在统一颜色屏幕上，以Lab色彩空间表示的相同蓝色-绿色点，以及将其转换至LC*h°色彩系统的呈现情况。

色度空间公差的对比分析

如附图所示，进行了Lab与LC*h°色度空间公差的对比分析。所述黑色椭圆界定了一定公差内可感知颜色的视觉连续谱，而感知椭圆外围的红色矩形区域，则依据颜色测量软件的评估标准被标识为满足既定公差要求。

如图所示，LCh°色彩模型在模拟人类视觉感知方面表现出较高的相似度，在精确度上尚不及人类感知的精细程度。

色差仪与色差计算

色差仪是基于光/电转换技术的精密光学设备，用于精确测定色彩差异。该仪器通常能够收集目标物体在三个特定角度——15°，45°，以及110°—下的色彩数据。通过对标准样本数据和测试样本数据进行对比分析，从而计算并输出测量结果。

在光学领域，颜色的表征通常借助于Lab颜色空间，此模型提供了三维的色彩描述体系：

• L轴代表亮度维度，数值从0到100，分别对应从黑色至白色的连续变化；

• a轴则指示红绿对比，正值区域对应红色调，负值区域则对应绿色调，而0值表示中性色；

• b轴反映黄蓝对比，正值区域对应黄色调，负值区域对应蓝色调，同样，0值代表中性色。

这一系统有效地融合了人类视觉感知特性，使得颜色的量化表达更加直观且易于理解。

色差度量

这些度量工具用于量化样品与其参照样本在色彩上的差异，其中：

• Δa，Δb，ΔL分别代表在色相，明度和饱和度维度上的偏差；

• ΔE则作为综合指标衡量样本整体色差，其值的大小直接反映了色彩差异的程度。ΔE的测量并不提供关于色彩偏移方向的信息，仅凭其数值的高低即可判断色差的显著性，数值越大，表明色差越显著。

色差计算公式

在色度学领域中，ΔE通常依据下述公式进行计算：

某些企业标准可能规定总色差应低于2，对于特定应用，还可能设定更严格的Lab值要求。通常建议Δa，Δb，ΔL的值应控制在或小于1.5，当ΔE达到1.5时，人眼可以感知到色差。

在特定条件下，Δb，ΔL的数值通常不固定。当分析标准极其严格时，不仅总色差ΔE和色差Δc的整体变化受到关注，还需分别评估亮度差异和色度差异的影响。据此，可以运用以下数学表达式来进行计算：

正常色差允许范围

1. 区间为0至0.25△E：表示极其微小或近乎不存在的变化，这通常被视作理想匹配的状态。

2. 0.25至0.5△E的变化范围被界定为轻微，这一差异在可接受的匹配标准内。

3. 0.5-1.0△E值代表了轻微至中度的差异或变化，在特定的上下文中可能被认为是可以接受的范围。

4. 1.0-2.0△E：评定为中等水平，在特定情境下的应用是可以接受的。

5. 2.0至4.0△E表示存在差异，尽管在特定情境下这一范围内的差距是可以容忍的。

6. 4.0△E值表示显著的颜色差异，通常在多数应用场景下被认为是不可接受的程度，因为它导致了视觉上的明显不一致性。