测色及计算机配色(第三章)

变化很小时，人眼仍然认为是原来的颜色。
可见，一个颜色在色度图上意味着一个点。但是对于人的视 觉而言，一个颜色在色度图中意味着一个范围。 这种人眼感觉不出来的颜色变化范围叫做颜色的宽容量。
莱特（W.D.Wright）和彼特（F.H.G.Pitt） 通过实验对人眼对光谱色的差别感受性进行 了研究。
实验方法及结果：
行业不同，色相、明度、饱和度差对于总色差的
影响大小是不同的。印染行业中，色相和饱和度
（鲜艳或暗淡）的影响要大于明度（颜色深浅）的 影响。
色差计算的基础是均匀颜色空间的建立。 例如：

CIE1960均匀色度标尺图（CIE1960 Uniform Chromaticity-Scale Diagram) 简称CIE1960 UCS图，或称CIE1960 UCS均匀颜色空间。 CIE1976L*a*b*均匀颜色空间等。
觉有更好的相关性，适应本行业的需要。
色
差
的
表 示
计算颜色间的差异值以（DE或Δ E）表示
D：希腊字母，表示某方面的差别。 E：德语单词Empfindung(感觉）的第一 个字母。 DE：两个颜色彼此间的差异值。 ΔE：色彩空间内表示两个色样彼此间的 距离差距。
实际计算时，色差公式有许多种， 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。
HUNTERLab
常见色差公式的准确性
色差公式
CIE 1964 Cube—Root FMC—2 Godlove (Visual) CIELAB M&S JPC79
误判比率／ %
20.9 20.2 19.5 24.4 17.1 20.2 14.3 11.5 11.2 修正过后的 M&S 色差约为 11.8%

均匀的色彩空间在不同位置，不同方向上，相等的几何
距离在视觉上有对应相等的色差，用易测的空间距离作为色
彩感觉差别量的度量。有了这种均匀颜色空间，颜色匹配和 色彩复制（如配色染色）的准确性就得到加强。
从CIE1931—RGB到 CIE1931—XYZ系统，
只采用简单的数学比例方法，描绘所要匹配颜色的三
色度学中的数据
CIELab La b
a*
* * *
C
*
XYZ
E
*
xyY
b
*
5R 5/10
L
L CH
*
*
第一节 引言
心理概念，表示物体表 面色而非光色，常用色 相、明度、饱和度表示
色差是指两 个颜色在颜色知觉上 的差异，它包括明度 差、彩度差和色相差 三方面。
Hale Waihona Puke Baidu
如果能够以两点的距离表示色差，就实现了数字
° h ： 0与180在a *轴上, 90° 与270 ° b * 轴上。 在
色相
色相角 h
标准品
90 。 180
-a* 绿 ---- A轴 ---- 红 -b*
﹕ CMC(2 1)
一、CIE1976—L*a*b*(CIELAB)色差式
CIE1976—LAB（或L*a*b*）系统，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。 CIE1976—L*a*b* 色彩空间由CIEXYZ系统通过数学
方法转换得到，转换公式为：
CC
色相 H
+a
色 相
可感知的颜色，如红色、黄色、绿色、蓝色和紫色
等 。
无色,如黑色、灰色或白色。
CIELAB 色 相 角 的 制 定
h：颜色的色相角度。
h：任一颜色在a b 图形中, 以+a* 轴为基准, 逆时针方向算起之相对角度。 h = tan
-1
* *
b /a
*
*
h =0 ° 360° ～
来描述颜色的差异。
CIELAB
C
* * *
彩度值的制定
*2
： 彩度指标
C
C
= (a
+ b*2)1/2
= 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
高彩度的颜色; C
*
略大于 0。
在 70 ～ 90。
彩
度
越
来
越
高
( C )
饱和度：C
*
标准样
-a *
+b* +a *
式中X、Y、Z是物体的三刺激值；X0、Y0、Z0为
CIE标准照明体的三刺激值；L* 表示心理明度；a* 、
b* 为心理色度。
从上面的公式可以看出，由X、Y、Z变 换为Ｌ*、
a *、b* 时包含有立方根的函数变换，经过这种非线
形变换后，原来的马蹄形光谱轨迹不再保持。
转换后的空间用笛卡儿直角坐标体 系 表示，形
表达。 理论上是可以的，但是有两个问题需要解决。
问题1：色差是知觉色的差异，是以人对物体颜色
的感觉为基准的。
问题2：CIE推荐的XYZ系统是以光的混合为基础建
立的。
那么，在x—y 色度图中距离相等的两个颜色，在 人的颜色感觉上，是否能够有同等的色差呢？ 让实验来证明吧！
在CIE色度图中，每个点代表一种颜色，但是当这点的坐标
为了获得物体色在知觉上均匀的空间，并能够反映准
确的色差，1976年CIE还推荐了第二个均匀颜色空间和与之 相对应的色差的计算方法。即CIE1976—LAB（或L*a*b*）空 间及其色差公式。
常见色差公式简介
以上介绍了几种均匀颜色空间，一般颜色空间均匀性
好，计算出来的色差与视觉的相关性就好。 研究表明，行业不同，色相、明度、饱和度对总色差 的影响是不同的。因此各个行业都对建立在均匀颜色空间 基础上的色差公式进 行 了“加权”处理，以便与人的视
CIE1976均匀颜色空间
1931 x—y色度图
1976 u'—v'色度图
为了进一步改进和统一颜色评价的方法，1976
年CIE推荐了新的颜色空间及其有关色差公式，即
CIE1976（L*u*v* ）空间、CIE1976—LAB（或L*a* b* ）
空间和相对应的色差公式。
虽然CIE1976（L*u*v*）颜色空间比CIE1960—UCS颜色 空间更加均匀，但是在计算物体色的色差时，仍然不能与 人的知觉相匹配。
CIE L*a*b* 颜色空间——L*
颜色越来越亮 (L)
L*：明暗度
L*：愈接近 0，颜色愈暗。
L*： 愈接近 100，颜色愈亮。
L* = 116 (Y/Yn)1/3 - 16
CIE L a b 颜色空间 ** *
a =* 500 (X/Xn)1/3 - 500 (Y/Yn)1/3
-a 0 +a

1936～1976年为一个阶段，有20多个公式，分三类，一是以
Munsell系统为基础，对CIE色度图进行非线性变换；二是对
CIE色度图进行线性变换；三是以麦 克亚当椭圆为基础。

1976年后为一个阶段，多数以CIE L*a*b*色差公 式为基础进 行修正，实用性大大提高。
常见色差公式
CIEL*a*b* CMC(l:c) l=c=1 或 l=2，c=1 ANLAB FMC—2 1936 ～ 1976 蓝色 JPC79 1976后 红色 MS89 CIE1976—LUV CIE94
-b 表示蓝色
* +L
+b* C* -a *
+h*
+a *
-b*
色空间的描述 CIELAB 色彩空间
X 、 Y 、Z
CIELAB公式
L*a*b*C*H*
L*：明暗轴 (LIGHTNESS)，指颜色明暗的强度。
a*：红 —绿轴
b*：黄 —蓝轴
C*：彩度，指颜色的鲜艳程度。
H*：色相，指颜色的相貌。
选取不同波长（λ ）光谱色
视场分两半，一半波长固定，另一半改 变波长，直到观察者分辨出颜色不同。 两半视场亮度保持相等。 结果是： 490nm和600nm一带，视觉分辨颜色能力 很高，只有1nm变化就可分辨出来。 430nm和650nm一带，视觉分辨颜色能力 很低，Δ λ =5～ 6nm才能分辨出来。
λ±Δ λ
λ
莱特线段:人眼对颜色的恰
可分辨范围。
线段的不同长度，表示人
眼对光谱不同部位的颜色辨
别宽容度。
各线段的相对长度并不代
表波长变化（dλ）绝对 值
的大小，因为色度图中光谱 轨迹的波长不是等距离的。
麦克亚当椭圆
结论：

椭圆大小不一，说明在
色度图的不同位置，颜色的
宽容度不同。
椭圆长轴方向不同，说
明不同的颜色，引起颜色宽
容度变化的因素不同。
注 25个椭圆是经过适当放大的（10倍）。
从麦克亚当椭圆和莱特线段可以得出结论：
在x—y 色度图中，距离相等的两个颜色，
在人的颜色感觉上，不一定有同等的色差。因此不能以
例如一对黄色色样和一对黑色色样 颜色点之间的距离来表示色差。 在人眼睛看来色差级别大致差不多， 但是在不均匀的色度空间中，用数字 同时说明，CIE1931-XYZ颜色空间是不均匀的。图上 来表示时却相差很多。解决问题的办 相等的空间在视觉上不等差，不能正确反映颜色的视觉 法是使颜色空间均匀化。
第三章 色差及色差计算
过去，工业上使用标准样卡来评定颜色的差别，
例如3级色差、4级半（4.5级）色差等。
标准色度观察者X、Y、Z三刺激值的建立, 了用数字表达颜色的问题。 能否也用数字来表达 解决
色差呢？
色差的含义
通常色差是指两个颜色经测色仪器测量后，再经色差
公式计算出这两个颜色的差异值, 称之为色差。 经过视觉估计后, 决定出颜色间差异及方向, 但并不 是指颜色间等级上的差距。 比色法：颜色间的差异值。 色差值可提供色彩品管、配方计算及修色的应用。
*
L
*
* － Ｌstd
红绿色度差 - a*
色度差： Cc = (A2+ B2)1/2
标准品
-a
*
-b
*
+b * +a
样品
*
a *
Δa* * a ａ*p aａ* std ａ = *ｓＳＰ－ * ｓｔｄ
黄蓝色度差： b
色度差： Ca = (A2+ B2)1/2
*
标准品
-a
*
-b
*
+b +a*
*
样品
b* =b* –b * sp std
b*
饱和度差： Cs = (Asp2+ Bsp2)1/2 - (Astd2+ Bstd2)1/2
色相差： H = (CC2- CS2)1/2
或H = (E2- L2 - Cs2)1/2
+b
颜色空间 L*C*H
成了对立色坐标表述的心理颜色空间。
如图所示。 在坐标系统中 +a 表示红色， -a 表示绿色， +b 表示黄色， -b 表示蓝色， 颜色的明度由
CIE L*a*b* 色 彩 空 间
.
L 的百分数表示。
CIE L a b
* * *
色
彩空间
*

*
色 相
.
+a 表示红色 -a 表示绿色 +b 表示黄色
刺激值的比例关系。
从CIE1931—XYZ到CIE1960—UCS系 统，将 1931
x—y色度图作了线形变换，从而使颜色空间的均匀性
得到改善，但亮度因数没有均匀化。
CIE1976—LAB系统一直在向均匀化发展。
CIE1931颜色空间和CIE1960 UCS均匀颜色空间 1931 x—y色度图 1960 u—v色度图 这个CIE1931色度图对 这个是CIE1960—UCS 于人的视觉并不是一个匹 均匀颜色空间色 度 图， 配的系统。对于色度图的 用CIE1931色度图的x， 改变将试图修正失真，归 y坐标可以转换为该图的 整出一个唯一近似均匀的 u，v坐标。同样，也 可 色度空间。 导 出 用 于 计 算 机 CIE1960—UCS 图 标 准观察者光谱三刺激值 u（λ）、v（λ）、w （λ） ，当然1976 的 色度图在适用性上有更 好的改进。
C* ab
样品
-b*
C * ab a *2 b *2
饱和度差： C*
标准样
-a *
+b* +a *
-b
*
C*
C*
样品
C *
C * ＝Csp *-Cstd* C * 标准样 ａｂ C * ab C * 产品
亮度差 ：L
*
标准品
-a*
* Ｌ*＝ Ｌsp
-b
*
+b * +a
样品
a *：
红—绿轴
+a*：偏红(不够绿)
-a*： 偏绿(不够红)
CIE L a b 颜色空间 * * *
b = 200 (Z/Zn)1/3
*
1/3 (Y/Yn)
- 200
+b
b* ： 黄—蓝 轴
+b* ：偏黄(不够蓝)
-b* ：偏蓝(不够黄)
0
-b
彩
度
对于有些明暗度相同的颜色, 还得考虑用彩度指标
效果。
若想用颜色点之间的距离来表示色差，必须对原来的 CIE1931—XYZ颜色空间进一步修正为能够适应人眼的均 匀颜色空间。
第二节 均匀颜色空间与色差计算
为了方便色差的计算，CIE从1960年开始进行均匀
颜色空间的建立和相应色差式的建立。
均匀颜色空间建立途径不同，计算色差的公式就
不同，计算出来的色差和视觉的相关性也不同。