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1、色差原理介紹DSC 林慕雄有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如何感受到顏色？光被定義為一輻射能，並被表示為電磁輻射表中的 一小部分 。人類僅能感受到整個光能量帶的極小部 分，稱為可見光。. 可見光的波長範圍約為 400-700 nanometer (nm.).光太陽光或其他形式的螢光，均以無色的形式進入人 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：下雨後，光透過空氣中的微小水滴形成我們看到的彩虹光源鎢絲燈 日光 螢光目前以儀器測試顏色，最常選擇使用由CIE （國際
2、照明委員會）定義的標準照明：Illuminant A has a Color temperature at 2856 K Illuminant D65 has a Color temperature at 6500 K Illuminant F2 has a Color temperature at 4200 KCIE照明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。如果一小部分的光被表面反射，看 起來呈現白色高亮度，稱為 鏡面反 射或光澤如果全部的光都被反射到各方向，而 且是可看見的，稱為 擴散反射.物體對光的物理現象光也能穿透物體而到達物體的另
3、一邊.光通過物體且擴散開來，稱為 擴散穿透 Ex：光通過霧光通過物體沒有擴散開來，只 是改變顏色，稱為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。藍色物體吸收紅色跟其他波長 的光，主要反射藍光讓眼睛接 收到。眼睛接收到的量反映出 看到淡藍或深藍色。物體對光的物理現象l反射: 眼睛所能看到的顏色 l吸收: 色母材料的功用. l穿透、透明: Sometimes important 物體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
4、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lBasis for all further color metrics 光譜反射數據為了建立一個標準，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人的色彩感覺之測量平均值）1964年10標準觀察者1964年，10觀察者為商業顏色的組合 提供更好的關連CIE標準觀察者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
5、記錄成光譜曲線。 10 Degree / D65 X=? Y=? Z=?三激值CIE 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+ZY X+Y+Z; y =但仍舊不實用CIE X,Y,Z系統的發展顏色空間(Color Space)l顏色：將顏色之立體空間用三屬性，明度、色 相、彩度以具體數值表示l明度：顏色的深淺度l色相：指紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫等色質l彩度：指顏色的鮮豔度將Color S
6、pace 想像成顏色的樹明暗度（ 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。顏色空間(Color Space)如果我們觀察此顏色樹 的中心部分，可以看到 色度Hue從紅色連續性的 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)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CIE LabL* Lightnessa* red
7、- green b* yellow - blueC* Chroma h hue anglel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）l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l所有顏色在顏色空間上均有一個唯一的位置（ address） l在特定的光源、觀察者及測試幾何下，此位置才 有意義。l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 。顏色的確認現今最被廣泛使用的顏色 表示系統為 CIE Lab 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 XY
8、Z 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。CIE LabCIELAB (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。色差 (Color Difference)A color difference measurement is calculated by subtracting the L*a*b* of standard from the batch. In the previous examples can be illustrated below.BatchStdDiff
9、.Visual TermsL*= 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*standardred-green difference da*=a*trial - a*standardyellow-blu
10、e difference db*=b*trial - b*standard色差 (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 delta E ，並以符號 DE*表示. 可以下列方程式 計算：DE* = (DL*)2 + (Da*)2 + (Db*)2 1/2With reservation it can be said that color difference DE* 1 in CIELAB unit can be seen clearly. However, this terms is very mi
11、sleading and it definition depends upon application and the relationship between the buyer and the seller.總色差 (Total Color Difference)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 spa
12、ce. 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。Delta El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。l但如果你還不能相信它，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l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。l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(Tolerance)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：
13、1. Select a large population of sample from actual production which show all the possible process variations. 2. Visually 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 ar
14、ea 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*.色差允許範圍(Tolerance)4. Data collected is then plotted in CIELAB chrome (a*/b*) diagram In time it will define a tolerance area.所有落在橢圓形區域 內的測試值，均為可 接受的範圍。 而落在區域外邊的值 ，則為視覺上無法接 受的值. 此種方法即為利用三 個個別的允收值來和 標準顏色作一比較。色差允許範圍(Tolerance)測試例：以上的資訊，希能讓大家明瞭，顏色色差 的測量可藉由光學儀器，但仍須測試者有細心 的想法，對所有的顏色數據，進行選擇、應用 及溝通。觀察者的眼睛所看到的顏色，與顏色測試 儀器所提供的數字能否一致。也是下一步所需 要思考與努力的方向。結論
