色差是產(chǎn)品生產(chǎn)中用于控制產(chǎn)品顏色質(zhì)量的重要參數(shù)。長期以來，為了定量評價兩種顏色之間的視覺差別，包括國際照明委員會（CIE）在內(nèi)的很多研究機構(gòu)相繼提出了累計40多個色差公式，為色差的評定提供了更準確的計算條件。本文介紹色差公司的發(fā)展狀況及典型的色差計算公式，對此感興趣的朋友可以了解一下！
色差公式發(fā)展概況：
色差或兩個顏色在均勻顏色空間中的距離是顏色科學(xué)最受關(guān)注的課題之一。CIE負責(zé)國際顏色標準的研究開發(fā)，其中一個非常重要的任務(wù)就是建立色差公式或均勻顏色空間，為顏色復(fù)制再現(xiàn)行業(yè)提供物體表面顏色判斷的標準，即用一個標準色差公式預(yù)測的數(shù)值來判斷顏色再現(xiàn)的質(zhì)量合格與否。現(xiàn)代色差公式的發(fā)展是以1976年CIE發(fā)布的兩個近似均勻的顏色空間CIELAB和CIELUV為起點，以2001年CIE發(fā)布的國際標準色差公式CIEDE20002為里程碑，在CE相關(guān)技術(shù)分會的引領(lǐng)下不斷進步。
CIEDE2000色差公式的推出，并不意味著色差評價研究的終結(jié)。CIEDE2000對CELAB五項復(fù)雜的修正，極大地提高了在評價中小色差時的準確性。但CIEDE2000本身并不具有均勻顏色空間的性質(zhì)，同時考慮到CIEDE2000的應(yīng)用需求和圖像色差的復(fù)雜性，CIE成立了更多的技術(shù)委員會TC1-55、TC1-63、TC1-81和TC8-02等，分別研究均勻顏色空間、CIEDE2000評價閾值色差時的表現(xiàn)、CIEDE2000的適用范圍和評價圖像色差的方法。
到目前為止，國內(nèi)外色差研究工作主要集中在兩個方面：（1）建立更加符合視覺感知的色差評價模型和更加均勻的顏色空間；（2）收集更多的視覺實驗數(shù)據(jù)，探索影響視覺感知色差的各種可能因素。
進入新世紀以來，新的色差評價模型和新的均勻顏色空間，多數(shù)是建立在改進已有色差公式和均勻顏色空間的基礎(chǔ)上，包括CE顏色空間CIELAB、德國顏色空間DIN99、美國顏色空間OSA和CIE色貌模型CIECAM02等，通過對原有顏色空間的坐標進行對數(shù)變換，得到更加均勻的顏色空間。如基于CIELAB顏色空間的ULAB；基于DIN99的衍生均勻顏色空間DIN99b、DIN99c和DIN99d；基于OSA顏色空間的OSA-GP和OSA_GP_Eu；基于色貌模型CIECAM02的均勻顏色空間CAM02-SCD、CAM02-LCD、CAM02-UCS、RIT-UCS以及基于CIECAM97s色貌模型的均勻顏色空間等，結(jié)果表明在評價中小色差時，大多數(shù)新的色差公式和新的顏色空間的表現(xiàn)與CIEDE2000沒有顯著的差別，此舉并沒有實質(zhì)性的突破，建立新的更加符合視覺感知的色差公式和更加均勻的顏色空間仍然是色差研究領(lǐng)域的目標之一。
此外，現(xiàn)有的色差公式或均勻顏色空間在評價色差時，都有一套適用的參考觀察條件（如照明光源、照度、背景、平面物體、色樣大小、色樣間隔和色樣紋理等）。當(dāng)不符合參考觀察條件時，由于人類視覺系統(tǒng)的特殊性和復(fù)雜性，不能保證色差公式的預(yù)測精度。為了研究各種觀察條件因素對視覺感知色差的影響，CIE建議國際顏色科學(xué)家按規(guī)定的5個顏色中心（后來增加到17）開展心理物理視覺實驗，收集不同觀察條件下的視覺色差實驗數(shù)據(jù)，研究各種觀察參數(shù)對視覺感知色差的影響規(guī)律和機理。一方面可以根據(jù)影響視覺色差大小的因素規(guī)范色差評價方法，設(shè)計顏色測量和色差測量儀器；另一方面可以修正現(xiàn)有色差公式，加入觀察條件對色差的影響因素，拓展色差公式的應(yīng)用范圍，使之在更多的觀察條件下仍能準確地預(yù)測視覺感知色差的大小。
典型色差計算公式有哪些？
色差是定量表示的色覺差，用△E表示。國際照明委員會（CIE）負責(zé)研究和開發(fā)國際顏色標準，而建立色差公式為色彩行業(yè)提供判斷物體顏色質(zhì)量的標準是CIE最重要的任務(wù)之一。在現(xiàn)有的均勻顏色空間中，不同的顏色區(qū)域中相同的空間距離所代表的色差不相同。為此，研究人員根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域和不同的處理對象提出了幾十種色差公式或修改方案。目前，所有CIE推薦的改進型色差公式均是在CIELAB色差公式的基礎(chǔ)上改進。
1. CIELAB色差公式
CIELAB色差公式是最簡單的色差公式，也是1976年CIE推薦的工業(yè)應(yīng)用色差公式之一。使用兩個顏色刺激色樣在空間中的歐式距離來表示兩者之間的色差。假設(shè)在CIELAB顏色空間中有兩個顏色（L*0，a*0，b*0）和（L*1，a*1，b*1），通過下列色差公式便可計算出兩者之間的色差。
式中，△L*、△a*和△b*分別表示兩個顏色樣本的坐標L*、a*和b*之差。
如果CIELAB空間是理想的均勻顏色空間，則其對應(yīng)的視覺容差應(yīng)為球形。
根據(jù)顏色科學(xué)研究人員的實驗研究，發(fā)現(xiàn)在CIELAB空間使用橢球來描述顏色的視覺容差更為合適，這表明CIELAB顏色空并非理想的均勻顏色空間。雖然CIELAB色差公式對中小色差的預(yù)測精度較差，但由于其結(jié)構(gòu)簡單，易于理解并具有較好的大色差預(yù)測精度，所以仍被廣泛應(yīng)用。
2.CMC色差公式
CMC是英國顏色測量委員會Colour Measurement Committee）的縮寫，1988年CMC色差公式被英國推薦為英國國家標準（BS 6823），廣泛應(yīng)用于紡織行業(yè)及其他工業(yè)。在修正CIELAB色差公式的基礎(chǔ)上，CMC色差公式根據(jù)視覺關(guān)系調(diào)整了每個色調(diào)方向的色差橢圓大小和形狀；改善了彩度差變化與明度之間的關(guān)系，使不同彩度的顏色具有不同的色差容限。非彩色區(qū)域附近的橢圓較小，彩度高的橢圓較大，色差容限與彩度的變化成正比。CMC色差公式為如下形式：
其中，△L*ab、△H*ab和△C*ab，為CIELAB確定的明度差、彩度差和色調(diào)差；SL、SC和SH分別為明度、彩度和色調(diào)的權(quán)重函數(shù)；L*s和C*ab,s和hab,s均為確定色差的標準樣本。明度權(quán)重因子和彩度權(quán)重因子c與具體應(yīng)用條件有關(guān)，一般情況下c=1。在紡織業(yè)中，當(dāng)l=2時用CMC色差公式計算得到的紡織品色差與視覺感覺相對一致。對于涂料、塑料和油墨等應(yīng)用，取l=1.4。
CMC色差公式實際上是一個三維空間中的橢球公式，也就是說，用以目標色樣的坐標點為中心的一個橢球來表示色差，橢球的大小與樣品顏色同目標色的差別有關(guān)，也與具體的顏色區(qū)域有關(guān)，在不同的顏色區(qū)域用不同大小和取向的橢球來表示色差。這種計算色差的方式已經(jīng)被CE確定為今后發(fā)展色差公式的一種標準形式，主要的研究重點是如何確定公式中的系數(shù)，CIE94色差公式就是這類公式的代表。