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1、第三章 色差、色深与白度,色差：用数据来描述颜色的差别。,目前相对比较经典和使用较广泛的色差公式主要有：,CIELAB,CIELUV,FMC,Hunter,CMC（l:c),CIE94,CIEDE2000,第一节 色差及其应用,可感知性（可察觉性）评价：指观察者能够看得到的颜色差别。 除与观察者的视觉辨别阈值有关外，还与观察者的心理、生理等因素有关。 可接受性，是指观察者能否接受被观察颜色的差别。 除了与观察者的主观意识、生活习惯有关外，还与产品的技术指标有很大的关系。,色差评价,亮度差,sp试样 std标样,正值，样品比标样亮些,负值，样品比标样暗些,饱和度差,正值，表示样品比标样鲜艳些,负
2、值，表示样品的鲜艳度比标样差些,（一） CIELAB色差公式,一、 色差公式,色度差,总色差,色调差,（二）JPC79色差公式,R. McDonald于1980年提出， 以使用55种颜色的640对染色样品进行的色差宽容度试验结果为基础，建立在ANLAB色空间上。 首次对三项分色差引入了调整参数Lt、Ct和Ht，表示以标样为中心的一个椭球代表颜色宽容度的范围，其椭球三个半轴的长度分别为Lt、Ct和Ht 。这使得E可随待评价样品的颜色特性而改变，以改善与目视评价的一致性。,L：由ANLAB色差公式计算得到的明度差； H：由ANLAB色差公式计算得到的色相差； C：由ANLAB色差公式计算得到的饱和
3、度差。 Lt = 0.08195 L /(1 + 0.01765 L) Ct = 0.0638 C /(1 + 0.0131 C) + 0.638 Ht = TCt，若 C 0.638，则 T=1； 若 C 0.638, h 164或h 345， 则 T= 0.36 +0.4 cos(h+35) 当 164 h 345时，T = 0.56 +0.2 cos (h+168),（三）CMC（l:c）色差公式,标准样品和试样的色度参数，都可以由CIE LAB色差公式计算得到。,在对色差的感知性进行评价时，推荐采用lc=1 1,一般在涂料、塑料行业，推荐采用lc=1 1,在对色差的可接受性进行评价时，
4、推荐采用lc=2 1,在纺织印染等行业对产品质量进行控制， 大多推荐采用lc=2 1,l:明度权重因子,c:彩度权重因子,调节明度和饱和度相对宽容度的两个参数，以适应不同行业对颜色测量的需要。,（四）BFD(l:c)色差公式,M. R. Luo 和 B. Rigg 于1987 年提出BFD色差公式。 BFD色差公式与CMC(l : c )色差公式的主要变化： 1在计算公式中使用了RT (C*/DC) (H*/DH)项 2用一个新的明度坐标LBFD取代CIE L*a*b* 色空间中的L*,DC = 0.035 C* / (1+0.00365 C*) + 0.521 DH = DC ( GT +
5、1- G ) G = (C*)4 / (C*)4 + 140001/2 T = -0.627 + 0.055cos(h-254) - 0.04cos(2h-136) + 0.07cos(3h-32) + 0.049cos(4h+114)-0.015cos(5h-103) RT = RHRC RH = 0.26cos(h-308)-0.379cos(2h-160)-0.636cos(3h+254) + 0.226cos(4h+140)-0.194cos(5h+280) RC = (C*)6 / (C*)6 + 71071/2 LBFD = 54.6 lg (Y +1.5 )-9.6 用于判断产品
6、合格与否时，推荐使用 l : c =1.5 : 1,由CIE LAB色差公式计算得到,参数因子（通常为常数）,如果色差刺激符合参照条件，则,对于纺织行业，建议采用,（五）CIE94色差公式,照明光源：模拟 D65相对光谱功率分布的光源。 照度：10001x 观察者：具有正常色觉。 背景：具有中等明度(L* = 50)的均匀灰色。 观察模式：物体色。 色样大小：大于4o视场。 色样间隔：一对色样的两个样品边缘直接接触， 使色样对的间距最小。 色样的色差幅度：0 至5 个CIELAB色差单位。 色样表面结构：颜色均匀单一，无可见的花纹 或不均匀性。,参照条件,a. 总色差 V = kE-1Eoo,
7、（六） CIEDE2000色差公式,V：被知觉的色差,E00：CIE DE2000总色差，kE -1称为总色差视觉敏感度(对于一般的工业色差评估，可以直接用总色差E00表示被知觉的色差)。,L、C、H：明度差、彩度差、色相差,kL，kC、kH：参数因子（与实验条件有关的校正系数）,SL、SC、SH：权重函数，用来校正颜色空间均匀性,RT：旋转函数，校正色空间蓝色区域容差椭圆主轴方向的偏转。,1. 明度差、彩度差、色调差的计算 L = Lsp - Lstd C = Csp - Cstd H= 2(Csp Cstd)0.5 sin(h/2) 其中 h = hsp - hstd; L=L* , a=
8、 a*( 1+G ) b= b* C= ( a2 + b2 )0.5 h= tan-1(b/a),h270o,注意:,极坐标 L、 C、 H色差,试样,L,=,71.9,C,=,58.9,h,=,80.0,标样,L,=,69.7,C,=,61.8,h,=,78.5,色 差,L,=,+2.2,D,=,-2.9,H,=,+2.0,C,D,D,2. 权重函数,其中 , , 表示 它们的算术平均值。,注意:,3. 旋转函数,CIEDE2000色差公式中的参数因子kL 、kC、 kH也被用于修正实际观察条件的变化，其使用条件及取值与CIE94色差公式相同 。,二、色差的描述,在测色配色系统的色差检测结果
9、中，除总色差外，还应考虑分色差的数值，以了解色样的深浅、艳暗、色调在总色差中占的比重，以哪些偏差为主。,采用C和H组合或a和b组合来评价产品的色光特性（艳度，色相）。,C和H组合较适合饱和度较高（色相角h可作为特征值）的样品颜色的判定。,a和b组合在饱和度较低的样品的色光评定中效果较好，如黑，灰，棕等，这些颜色难以将色相角h作为特征值。,色调偏差的含义,光源对色差的影响,三、残余色差(residul difference),亦称模拟等深色差。 指将深度有差异的两块样品，按照一定的关系，计算出深度一致时的色差。 当明度改变时，颜色的色相和饱和度也有不同程度的变化。,处理方法： 先作等深处理，再求
10、色差 。,据kubelka-munk函数和K/S值与染料用量间的比例关系， 计算调整到深度相等时试样的K/S值 ：,St：试样深度与标样深度的比值；,以这组反射率数据，得出和标样等深的“虚拟” 的染样按指定的色差公式计算试样的残余色差。,再按下式反推出等深试样在波长处的反射率值：,四、色差应用,（一）产品的合格判定,1基于 L，a，b容差系统的评判,在标样的周围分别对 L，a，b设定相应的界限，形成一个长方体的“盒子”。 区域内的试样被认为合格。 区域外为不合格。,软件处理： 把三维的坐标系统拆分为一个二维和一个一维的系统，坐标轴为 L，a和b。 ab平面上的白色矩形表示在色相和饱和度方面的合
11、格范围。 L轴上的上下两根白线表示明度方面的容差。,2基于 L、C、H容差系统的评判,以L、C、H来定义容差椭圆宽容度的范围,3基于CIELAB 的E容差系统的评判,试样1和试样2，与标样的L，a相同，只有b正负号相反，从图中可看出试样2由于有较大的色相偏差，目测为不可接受 。,4基于CMC色差公式容差系统的评判,设定商业系数(commercial factor 简写为cf)界限值后，如果计算出的DECMC大于此界限值，就判为不合格；如果小于界限值，就判为合格 。,cf对容差椭球的形状和大小有影响,（二）趋势图,生产厂提供一些用于判断不同批次间的偏差是否在允许范围内的必要的信息。 有助于分析生
12、产工艺是否处于正常状态。,图中超出上下限的样品，虽对于标样是合格，但因它们的批次间色差过大，所以同样被判为不合格。,（三）色光分类,利用色差公式中的分色差来控制颜色产品质量。,人眼对分色差的色相变化最敏感，其次是饱和度，最后才是明度 。,根据人眼对三个分色差不同的敏感程度和所能感受的变化量，对染品进行分类时，三个参数的分类等级界限值通常控制为：L=0.8、C=0.4、H=0.2 。,（四）色牢度仪器评级,1变色牢度的仪器评级 对经过色牢度试验的试样和未经处理的原样分别 进行测量，计算,转换成相应的灰卡级数,用计算出的,确定颜色改变的灰卡级数,分别测量在色牢度试验中与受试织物相接触的贴衬织物和空
13、白试验中的贴衬织物，计算其在CIELAB色空间的E*和L*，转换为沾色的级数SSR 。,2沾色牢度的仪器评级,沾色级数在 14 级,沾色级数在 45 级,第二节 颜色深度,一、 色深公式,Kubelka-Munk 函数的简化形式,（一）用(K/S) 值表示色深,K/S=(1-R)2/2R,用各个波长下的 (K/S) 值代替该波长的反射 值，代入计算三刺激值的公式 ：,（二）用伪三刺激值之和INTEG值表示色深 该公式也被称为（ Gardland公式）,INTEG = F(X) + F(Y) + F(Z),INTEG 值越大，颜色越深 。,（三）Gall色深公式 B公式,K：常数。由相应标准深度
14、的灰色的明度值Y 按 Y=(K/10) 2计算得到，算得的K 值作为常数使用：K1/1=19、K1/3=29、K1/9= 41、K1/25= 56、K1/200=73 Y：刺激值Y，决定试样的明度。 a()：与色调有关的经验系数。 S ：在CIE x-y色品图中，颜色点与消色点之间的距离，即颜色的饱和度。,二、色深的应用,染料的相对强度表示某一染料相对于标准品的发色能力，如试样采用与标样相同的染色浓度染色，所得颜色深度相等，那么该试样的相对强度就是100分(100%)；若深度比标样浅，则强度低于100分；反之则高于100分 。,（一）相对强度的计算,下标t ：试样； 下标s：标样； C ：染制
15、样品所用的染料浓度； F：染料以浓度C的用量在织物上产生的颜色深度。,（二）1/1标准深度的确定,同一只染料，染色深度不同，测出的色牢度也不相同。,1/1标准深度应具有的明度值：,CIELAB色空间中不同色区的界限角，n=1,2,L在0.5之间，符合1/1标准深度。,L0.5，比1/1标准深度为深。,L0.5，比1/1标准深度为浅。,第三节 白度,由国际标准化组织ISO推荐的CIE双参数白度公式是一种相对白度评价方法，在特定的光源下，计算公式为：,一、 CIE白度公式,白度值，代表样品的白度；,值越大，白度越高；,淡色调值，代表样品的色调偏移值；,正值偏绿，负值偏红；,样品三刺激值中的Y刺激值
16、；,样品的色度坐标；,完全漫反射体的色度坐标。,公式规定使用范围,超出这个范围，认为已不属于白色范畴。,迄今为止最严密的白度评价方法。,二、 GANZ白度公式,白度,色调值,参数D、P、Q、C 和m、n、k， 可用 CIBA-GEIGY 12块密胺塑料标准白板作标尺，在校正该仪器光源的紫外含量后求出。,同色同谱色 ： 如果两个物体具有完全相同的光谱反射率R或光谱透射率T，那么无论在任何光源下和任一标准观察者条件下都会是同样的颜色，称这两个物体的颜色为同色同谱色。,第四节 同色异谱指数,同色异谱：指具有不同光谱反射率R或光谱透射率T ，但在特定观察者和特定照明体下具有相同三刺激值的一对颜色。,一、 同色异谱指数计算的标准方法,1计算两个色样（标样和试样）在参比照明体D65下的三刺激值，进而求出CIELAB色差值。,2如果两个色样在参比照明体D65下无色差 ，再分别计算出在测试光源A、F2下的三刺激值以及
