色差儀作為量化顏色的測量工具，其內(nèi)部設(shè)置了多種類型的顏色空間和色差公式，不同類型的顏色空間表達(dá)顏色的方法不同，其使用不同的色差公式計算的色差值也有所差異。本文對色差儀幾個最常見顏色空間及色差公式做了介紹。

色差儀幾個最常用顏色空間：

色差儀中顏色空間的類型有很多，其中幾個常見的顏色空間有：CIELAB、XYZ、Yxy、LCh、CIELUV、RGB等，下文分別作了介紹：

1.CIEXYZ顏色空間

CIEXYZ顏色空間，也稱CIE1931顏色空間。CIE希望通過該顏色空間下的三個分量（X，Y，Z）能夠描述人顏色視覺系統(tǒng)所能察覺的任意一種顏色，其中X和Z定義為顏色的色度，Y為顏色的亮度。

CIEXYZ顏色空間主要應(yīng)用于分光光度計和數(shù)字顏色分析器等分析儀器，它為這一類儀器提供了待分析樣本所需的透射或折射的三色光信號。雖然 CIEXYZ顏色空間在分析化學(xué)中的相關(guān)應(yīng)用也頗為廣泛，但是它所表示的顏色與人眼感知不太一致，導(dǎo)致在不同顏色對比中存在一定缺陷。因此，該顏色模型往往只是用于線性轉(zhuǎn)換到其他顏色空間的過渡顏色空間。

2.CIEYxy顏色空間

三刺激值XYZ對定義顏色非常有用，但卻不易直接目視其結(jié)果，為此CIE于1931年規(guī)定了Yxy色空間，它是在二維圖上描述顏色，但與亮度無關(guān)。Y為物體的反射比，用%數(shù)表示（與反射比為100%的理想漫反射相比較）。它對應(yīng)于顏色三要素的明度其值就等于三刺激值的Y值。色度坐標(biāo)x、y對應(yīng)于色三要素的色調(diào)和彩度。x、y色度坐標(biāo)可由下式算得：x=X/（X+Y+Z）y=Y/（X+Y+Z）

（其中X、Y、Z為三刺激值）X軸色度坐標(biāo)相當(dāng)于紅基色的比例；Y軸色度坐標(biāo)相當(dāng)于綠基色的比例，圖中沒有Z軸色度坐標(biāo)（即藍(lán)基色所占的比例）。因為比例系數(shù)x+y+z=1，Z的坐標(biāo)值可以推算出來，即z=1-x-y。

3.CIELab顏色空間

CIELab顏色空間是色差儀最常用的一種顏色空間，是基于生理特征的均勻顏色空間，是由明度（L）和兩個色度分量a、b共三個分量構(gòu)成，L表示顏色的明度，也常被稱作亮度，取值范圍在[0，100]，表示從純黑到純白。a表示從綠色到紅色，-a最小表示綠色，+a最大表示紅色，取值范圍在[-128，127]，-a到+a是綠色到紅色顏色漸變的過程。b表示從藍(lán)色到黃色的范圍，同樣原理，-b到+b是由藍(lán)色逐漸過渡到黃色的過程，取值范圍在[-128，127]。CIELab顏色空間是顏色量化最均勻的顏色分布，在樣品色差評比系統(tǒng)中，很多公式都是依賴該顏色空間的，它是顏色差異的規(guī)范化空間，能夠解決顏色量化的等距度量，其均勻性較好。該顏色空間兩點之間的幾何距離，與人眼觀察物體的色差大小相同。

4.CIELch顏色空間

LCH顏色空間是Lab空間變形后得到的圓柱形顏色空間。該顏色空間由L、C、H表示?？v坐標(biāo)L*值同樣對應(yīng)于顏色三要素的明度，取值0-100；C*代表彩度，即某一顏色的坐標(biāo)位置與原點的距離，取值0-181，圓心處顏色的飽和度C*值為0，離圓心越遠(yuǎn)C*的值越大；H*為色調(diào)，取值0°-360°，h*代表色調(diào)角，是某一顏色坐標(biāo)在色品平面內(nèi)的投影點和坐標(biāo)原點的連線與a軸的夾角。規(guī)定h*從正a軸（紅）開始為0°，逆時針為正，正b軸（黃）為90°，負(fù)a軸（綠）為180°，負(fù)b軸（藍(lán)）為270°。

5.CIELuv色度空間

CIELUV顏色空間是CIE1976L*u*v*均勻顏色空間的簡稱，在CIELUV空間中，L*為明度，u*、v*為色品指數(shù)。三者相互垂直構(gòu)成色空間來描述相對應(yīng)的亮度和色度量：垂直的軸是明度L*，位于水平面且互相垂直的是色品指數(shù)u*和 v*。

CIELUV顏色空間與CIELAB顏色空間相似，L*，u*，v*是X，Y，Z通過非線性變換得到的，同樣用兩點間的距離表示顏色之間的色差。CIEL*u*v*和CIEL*a*b*有一些共同的特點。首先，它們的顏色空間雖然距完全均勻仍有距離，但基本上是均勻的。其次，由于是基于顏色測量的CIE系統(tǒng)，CIEL*u*v*和CIEL*a*b*都是與設(shè)備無關(guān)的顏色空間。與CIELAB顏色空間不同，CIELUV顏色空間更多地應(yīng)用于光源色和自發(fā)光色領(lǐng)域。

色差儀幾個最常用色差公式：

色差儀中的色差公式有很多，但常用的主要有：ΔE*ab、ΔE*uv、ΔE*94、ΔE*cmc、ΔE*00等，下文對此做了介紹。

1.ΔE*ab色差公式

色差儀ΔE*ab色差公式介紹

CIELAB色差是指CIELAB均勻顏色空間模型下兩個顏色點的距離，該空間模型為直角坐標(biāo)系。在CIELAB顏色空間中，兩個顏色樣本（L1，a1，b1）和（L2，a2，b2）之間的色差可以用歐式距離來計算：

其中ΔL*、Δa*、△b*分別是CIELab顏色空間的三個坐標(biāo)差值。如果CIELab空間是視覺均勻的，其對應(yīng)的視覺寬容度在該顏色空間中應(yīng)當(dāng)是一個圓球形，并且在顏色空間的各個區(qū)域都應(yīng)具有相同的半徑。但是由于CIELab顏色空間并不是均勻的，因此應(yīng)該用橢球來表示各顏色區(qū)域所對應(yīng)的視覺寬容度更為合適。雖然對于中小色差的預(yù)測性能，CIELab色差公式不甚理想，但相對于其后的一些色差公式而言，其公式比較簡單易算，并且對大色差尚有較好的預(yù)測性能，因此在現(xiàn)今工業(yè)生產(chǎn)中仍被廣泛采用。

2.ΔE*uv色差公式

CIE1976L*u*v*色差公式是由CIE x-y色度圖進(jìn)行線性變換推導(dǎo)而得。線性變換的目的是改善與目測結(jié)果對比的均勻性。CIE1976L*u*v*色差公式為：

式中，X，Y，Z為色樣的三刺激值：X0，Y0，Z0為CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體的三刺激值，為常數(shù)值：X/X0，Y/Y0，Z/Z0，要求大于0.008856，對于不符合這一要求的極深的顏色，使用顏色修正公式。

u'，v'分別為線性變換后的色樣色度坐標(biāo)，u'0，v'0分別為線性變換后的CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體的色度坐標(biāo)；L*為明度；u'，v為彩度；△E*uv為總色差。

3.ΔE*cmc色差公式

CMC是英國顏色測量委員會名稱的縮寫。CMC色差公式雖未被CIE推薦為標(biāo)準(zhǔn)，但是目前工業(yè)上廣泛采用的色差方法。

△L*、△C*ab、△H*ab分別是CIE1976L*a*b*明度差、彩度差和色調(diào)差，SL、SC、SH分別是明度差、彩度差和色調(diào)差的權(quán)重函數(shù)。對于大多數(shù)的應(yīng)用而言，c=1。對于紡織行業(yè)，l=2時計算得到的紡織品色差與視覺感覺非常接近。對于涂料、塑料和油墨等行業(yè)的應(yīng)用，l=1.4。

4.ΔE*94色差公式

ΔE*94色差公式是CIE于1955年推薦的一個色差公式，其全稱為“CIE1994（△L*△C*ab△H*ab）色差模型”，正式縮寫形式是CIE94，色差符號為△E*94?！鱁*94色差公式是CMC（1：c）色差公式的一種改良形式，其結(jié)構(gòu)與ΔE*CMC(l：c)色差公式相似的公式，該公式的計算式如下所示：

CIE94色差公式中ΔL*，△C*ab，△H*ab分別表示兩種顏色間的明度差、彩度差和色相差。參數(shù)因子KL，KC，KH可根據(jù)不同的評價對象和評價條件選擇不同數(shù)值，參考條件下的參數(shù)因子數(shù)值均為1。當(dāng)觀察條件改變時，可以對各參數(shù)進(jìn)行單獨改變以適應(yīng)視覺上每個顏色分量（明度、彩度、色相）的變化。

CIE94色差公式沿用了變化參數(shù)的思想，對關(guān)系顏色差別的三要素明度、彩度和色相給出了更好的參考。常用的參考數(shù)值僅僅對明度的取值進(jìn)行改變，例如，評價紡織品是明度的參數(shù)因子取值為2，而在印刷行業(yè)中推薦的明度參數(shù)因子的取值為1.4，這兩種情況下其他兩者的取值與參考條件下的取值相同。

5.ΔE*00色差公式

CIEDE2000色差公式是在CIELAB、CIE94等色差公式基礎(chǔ)上，通過大量視覺實驗和色差評估實驗得到的。

SL、SC、SH分別是明度、彩度和色調(diào)的權(quán)重因子。KL、KC、KH分別為可調(diào)參數(shù)因子，可根據(jù)不同的被測物體來選擇不同的參數(shù)。如紡織業(yè)色差評估式通常取KL=2，KC=KH=1。