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1、PC 99 System 與色差原理介紹,塑料技術發展室 吳福生 1999.11,PC 99 System,由Intel及Microsoft共同訂定之1999年個人電腦的規範 內容包括：（1）Connector的認證 （2）Connector顏色規定,PC 99 System顏色選擇的考量,個人電腦組裝的環境 考量紅綠色盲的人士 考量老年人的眼球 考量其他相關產業的習慣 其他,觀察者的狀態,觀察者如何感受到顏色的存在？ 三個重要的因素必須同時存在，才能觀察到色彩的發生。,光源 物體 觀察者 light source object observer,色彩學介紹：,太陽光或其他形式的螢光，均以無色
2、的形式進入人們的眼睛。但當將日光分離（透過稜鏡）成各可見光區域的波長，則可得到如下的光譜：,光源,Rainbow is a good practical example of a white light, daylight , separated into the spectrum Color via water droplets in the sky.,C I E 照明,鎢絲燈 日光 螢光,目前以儀器測試顏色，最常選擇使用由CIE （國際照明委員會）定義的標準照明： Illuminant A has a Color temperature at 2856 K Illuminant D65 h
3、as a Color temperature at 6500 K Illuminant F2 has a Color temperature at 4200 K,物體對光的物理現象,觀察者狀態的第二個要素即為：物體,當光撞擊到物體時，光會從物體反射，並使觀察者 能感受到顏色。,If a small fraction of light reflected at a surface and appears as white highlight to an observer, known as 鏡面反射或光澤,If light diffusely reflected in all di- recti
4、ons and visible to an observer, known as 擴散反射.,光也能穿透物體而到達物體的另一邊.,Light that is diffusely transmitted and leaving the object it all directions, known as 擴散穿透 At low level this is seen as Haze?,Light that for the most part passes through an object undisturbed (without diffusion) and is altered only in
5、 color, we known as 規則性穿透,物體對光的物理現象,當光線最後到達眼睛時，選擇性的吸收扮演一重要 的角色。光有部分會被物體吸收，不同波長有不同 比例的吸收。此種現象與物體本身的色彩有很大的 關係。,The blue object absorb RED light and other wavelengths and primarily reflects a BLUE light, which is seen by the observer. The difference amount of BLUE light reflects from object results as
6、pale or dark blue.,物體對光的物理現象,物體,反射: 眼睛所能看到的顏色 吸收: 色母材料的功用. 穿透、透明: Sometimes important,如何以顏色的光譜測試儀，來進行物體對光的反射（或穿透）的物理性量測?將物體在可見光光譜區域內，各波長下的反射率連接，即可得到所謂的光譜曲線。如此則可將觀察者的狀態量化。,顏色的測量,=,=,光譜反射數據,Basis for all further color metrics,為了建立一個標準，以作為數值化色彩之參考。1931年 CIE建立 2 Degree Standard Observer.標準觀察者。（67人的色彩感覺之
7、測量平均值） 1964年10標準觀察者,In 1964 a supplementary Observer based on a 10 degree field, was developed to provide better correlation with commercial color matching.,CIE 標準觀察者,三激值,將觀察到的顏色狀態，反射率、光源能量、以及人眼的三原色刺激量等要件，以數據量化，並經過轉換成所謂的三激值。物體的物裡反射率（或穿透率）能被量測，並記錄成光譜曲線。,10 Degree / D65 X=? Y=? Z=?,CIE X,Y,Z 系統的發展,CIE
8、 X,Y and Z 值對描述物體的顏色並不實用， 僅有少數的實驗觀察者能以X,Y,Z值 來表示顏色。,CIE 另介紹一種稱為 Chromaticity Diagram 幫助觀察者以 X,Y,Z 的共座標來描述顏色，計算公式如下：,x =,X X+Y+Z,Y X+Y+Z,; y =,但仍舊不實用,將Color Space 想像成顏色的樹,顏色空間（color space）,明暗度（ Lightness）從高排列到低 明暗度形成顏色空間的第一個因次 （dimension） 顏色的明暗度以字母 L 表示, 黑色有較低的L值，白色澤有較高的L值。,如果我們觀察此顏色樹的中心部分，可以看到色度Hue從
9、紅色連續性的排列到紫色 ，此因次可表示為字母 H. 彩度Chroma, 以字母C表示, 為從中心點向外輻射，從灰色逐漸的增加至飽和顏色,顏色空間（color space）,CIELab,a 為紅綠座標軸 紅色在正的方向 綠色在負的方向 b 為黃藍座標軸 黃色在正的方向 藍色在負的方向,L* Lightness,a* red - green b* yellow - blue,C* Chroma h hue angle,顏色的確認,在定義的幾何條件下得到的光譜資訊，即為一個顏色的指紋（fingerprint） 光譜的資訊能夠被轉換成排列在三次元顏色空間上的位置 所有顏色在顏色空間上均有一個唯一的位
10、置（address） 在特定的光源、觀察者及測試幾何下，此位置才有意義。 改變光源、觀察者及測試幾何條件，很多情形下，相同的sample，會在顏色空間上有不同的位置。,CIELab,現今最被廣泛使用的顏色表示系統為 CIELab color scale. 將物體的顏色以三個座標值(L*a*b*).表示 將顏色的三激值 XYZ 轉換成 L*a*b* 值 ，對一個觀察者描述所觀察到的顏色，會是一項比較方便的工作。,色差 Color Difference,CIELAB (L*a*b*) 值用來表示產品的顏色，並且 能畫在顏色空間上。計算顏色空間上兩點之間的 差異，即可表示為色差。,A color d
11、ifference measurement is calculated by subtracting the L*a*b* of standard from the batch. In the previous examples can be illustrated below.,Batch Std Diff. Visual Terms,L*= 40 50 - 10 Darker a*= 20 30 - 10 Less Red b*= 30 20 10 Yellower,計算標準件與測試件於顏色空間上的距離即為 標準件與測試件之間色差。,色差 Color Difference,色差在工業上的使
12、用有其重要性 色差定義為： 在顏色空間上兩個位置之間的距離。 例如： 標準件與測試件在顏色空間上的距離。,色差包含三個元件 Lightness difference dL*=L*trial - L*standard red-green difference da*=a*trial - a*standard yellow-blue difference db*=b*trial - b*standard,色差 Color Difference,總色差 Total Color Difference,利用 DL*, Da* and Db* 組成的色差方程式來 計算標準件與測試件之間的總色差 ，稱為 d
13、elta E ，並以符號 DE*表示. 可以下列方程式 計算： DE* = (DL*)2 + (Da*)2 + (Db*)2 1/2,With reservation it can be said that color difference DE* 1 in CIELAB unit can be seen clearly. However, this terms is very misleading and it definition depends upon application and the relationship between the buyer and the seller.,
14、Delta E,DE* 為利用三個因次的差異，來得到一個單一 的數值。所以單一的數值僅能表示顏色差異的 大小，而無法表示顏色差異的方向。,只有三個因次個別的差值，才 能指出與標準品之間顏色差異 的方向。 Most importantly, visual sensitivity varies throughout CIELAB color space. 很困難地用一個單一數值 的範圍，應用到所有的顏色，來 表示顏色的差異。,色差允許範圍（Tolerances）,人們希望用一個固定的色差方程式，來定義所有色差的允許範圍（Tolerances）。現就有一個機會讓美夢成真：使用E總色差值。 但如果你還
15、不能相信它，你可以自行建立 dL*, da*, db*的允許範圍。 - 但是並不是一個簡單的工作 當你有一些可接受及被拒絕的sample時，你才有辦法做到上述的動作。 相同的 CIE Lab dE* 允許範圍並不建議使用到所有的顏色上,色差允許範圍（Tolerances）,實用上，CIELAB 能以三個個別的差異值來替代 單一的數值 DE*. 色差的建立，描述如下：,1. Select a large population of sample from actual production which show all the possible process variations. 2. Vi
16、sually acceptable & unacceptable are separated when compare to standard. 3. Instrumental color difference measurement of these samples are made and then plotted to define a tolerance area with acceptability limits. One example would be to plot Da* vs. Db* on CIELAB Chrome diagram. A second diagram could be created to plot delta L* vs. Da* or Db*.,4. Data collected is then plotted in CIELAB chrome (a*/b*) diagr
