什么是色差？色差是顏色科學量化的重要參數，指的是不同顏色在特定顏色空間中的距離，可以通俗理解成顏色的差異，一般用符號△E表示，其單位用NBS表示。色差儀作為顏色比較類儀器，其內部配置了多種色差公式用于色差的計算。那么，色差儀常用色差計算公式有哪些？本文為大家做了介紹，對此感興趣的朋友可以了解一下！

什么是色差？

色差是顏色科學量化的重要參數，指的是不同顏色在特定顏色空間中的距離，可以通俗理解成顏色的差異，英語為Color Difference，是顏色科學領域非常關注的概念。在紡織印染、包裝印刷、汽車制造、塑料、涂料和食品藥品等相關色彩工業生產過程中，都需要對產品的顏色進行質量管控，以確保其符合行業標準或者客戶的品質需求。在這些工業應用中需要用定量的可視化指標來表達顏色的差異。在比較理想的狀態下，色差是需要根據人眼的視覺特性呈現出來，也就是色彩的數據化結果需要跟視覺匹配度的一致性完美契合，理解成相同的人眼視覺間隔同時擁著相同的顏色差異數值?？茖W上把以數值描述實際色樣之間的色彩差異程度的量值叫做顏色色差。計算色差結果的評價模型為色差公式。理想的色差計算公式應該是建立在一定的均勻顏色空間上，是為了確保預測色差值與目視測量結果之間具有很高的匹配度。下文主要對CIELAB，CMC（l:c），CIE94，CIEDE2000色差公式進行計算。

色差儀常用色差計算公式介紹：

1.CIELAB色差公式

CIELAB均勻顏色空間是在1976年，建立的均勻顏色空間，是目前應用最廣泛的顏色空間。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系。CIEL*a*b*值可以通過顏色的三刺激CIEXYZ轉換，其計算公式為：

CIE L*a*b*值計算中，X、Y、Z 為顏色樣品的三刺激值，Xn、Yn、Zn為 CIE標準照明體的三刺激值，式中Yn=100，當觀察者處于小于4°視覺視場觀察物體時，應采用CIE1931XYZ標準色度系統；而當觀察者處于大于4°視覺視場觀察物體時，則采用CIE1964XYZ標準色度系統。

CIELAB模型是一個獨立的色彩空間，是國際照明委員會CIE定義的一套理論上的色彩體系，包含人眼可視化的所有色彩的色彩模型。CIE a*紅綠色光、CIE b*黃藍色光，其中CIE L*表示標準或比樣在 CIELAB 或 CIELCH 色彩空間中的明度數據（常用于表示顏色深淺）。

在CIELAB顏色空間中，有一組與人眼感知顏色三屬性相類似的參數，即明度L*，彩度C*ab，和色相角hab。顏色樣品的明度L*與CIELAB空間中的明度指數L*是一致的，在后續論文分析中會使用顏色明度表達深淺度的概念用來研究色深。彩度C*ab則是在CIELAB空間的等明度面上，顏色樣品的色品坐標（a*，b*）到坐標原點的距離。利用 CIELa*b*可以計算彩度和色相角：

式中，對于色調角hab，當a*>0且b*>0時，0°0時，90°0且b*<0時，270°

在CIELAB顏色空間中，兩個顏色樣本（L*1，a*1，*1）和（L*2，a*2，b*2）之間的色差可以用歐式距離來計算：

其中，△L*是CIELAB空間的明度差，△a*是CIELAB空間的紅綠色光差，△b*是CIELAB空間的黃藍色光差。

CIELAB色差公式也可以用明度差△L*、彩度差△C*ab和色相差△H*ab來定義，即：

由于CIELAB顏色空間是球體模型，假設顏色是等視覺均勻的，其對應的視覺容差在該顏色空間中也應當是一個球形。但實際上，在CIELAB空間中各個區域有不同的視覺容差，用橢球來表示顏色中心所對應的視覺容差更為合適。在視覺容差的研究中，隨著彩度值的增加，橢球的半軸隨之變大，尤其是橢球的長半軸，所以總體CIELAB色差公式與視覺的匹配性應相對較差。

2.CMC（l:c）色差公式

不同的色域，人的眼睛有著不同的顏色寬容量范圍，所以為了更加深入的去匹配人眼對色差的感受結果，研究人員在CIELAB基礎上研究和發布了一套新的色差計算方法，提出CMC（l：c）色差公式。其計算方式如下：

式中，L*，C*，h°，a*和b*均為色度參數，△L*，△C*，△H*均由CIELAB色差公式算得。明度加權值l（lightness）和彩度加權值c（chromaticity），具體使用者可以通過改變這兩個參數，來調整明度和彩度對總色差計算結果的影響程度。l：c如果大于1意味著縮小了明度對色差結果的影響，也意味這擴大了彩度和色相對CMC色差結果的影響；同理如果小于1意味這擴大了明度對CMC色差結果的影響。

3.CIEDE2000色差公式

國際照明委員會在研究和應用中發現，前面提到的色差公式與視覺一致性存在很大差異。于是CIE在2001年發布了一個全新的色差評價公式CIEDE2000，該公式相對于之前的色差公式更為復雜。最新的研究表明，CIEDE2000具有更高的預測精度。

CIEDE2000色差公式的提出，能夠解決人眼評價和計算機評價色差時引起的形狀差異和結論不一致的問題，重新定義了色差計算方法，基于CIE94色差公式又加入了三個新的參數SL、SC和SH，分別代表了在亮度△L*、飽和度△C*和色調△H*方向差異程度。計算公式如下：

式中的參數因子K_L，K_C、K_H影響色差感覺，是相關的校正系數，并且通常采用K_L=1.4，K_C=K_H=1的參數取值。其中各參數表示為：

明度差：△L'=L'_SP-L'_Std

彩度差：△C'=C'_SP-C'_Std

色相差：