色容差是什麼?同型號色差儀誤差怎麼解決? - T-Lab 東煦色研所

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色容差是什麼?同型號色差儀誤差怎麼解決?

對顏色進行視覺評估時,人們依靠自己的顏色感知技巧判定顏色匹配。在生產過程中,這一主觀性可能造成客戶、供應商、生產和管理環節的混淆和失敗。

因此,顏色測量設備對許多行業至關重要。使用分光光度計測量顏色,可以溝通和比較色譜數據,獲得精確結果。

為了輔助顏色決策,在可接受範圍內的色差被稱作為色容差,可作為感知色差的標準。容差用於控制顏色,確保生產批次間一致性,大限度地減少批次間差異。但即使使用色譜數據和容差來確定顏色,客戶和供應商之間仍會有分歧。

為什麼發生這種情況?

多年來,行業使用各種不同的數字系統。如果客戶和供應商使用的系統不同,容差和可接受顏色也不同。今天我們將為您介紹常見的容差方法,以供不時之需。

為什麼眼見不為實?

人眼在區分顏色差異時存在限制。除顏色記憶喪失、眼睛疲勞、色盲和觀察條件外,眼睛也無法同時檢測色調(紅色、綠色、藍色)、彩度(飽和度)或明度和暗度方面的差異。事實上,普通觀察者首先會看到色調差異,然後看到彩度或飽和度差異,後看到明度/暗度差異。

麥克亞當色度圖

因此,針對可接受顏色匹配建立的公差具有三維邊界,其明度/暗度、色調和彩度限值是變化的過去多年,公差方法不斷演變,試圖建立契合眼睛敏感度的方法。

大衛·麥克亞當是先確定人類對所有顏色的感知力限制的科學家之一。為此,他制定了各種基本標準,然後更改了每種顏色的色調、彩度和明度,直至他的觀察者註意到色靶的差異。在色度圖上繪製的終圖表顯示了橢圓形視覺可接受區域。

表達顏色的方式

1. CIELAB

CIELAB色彩空間的3D角度

CIELAB,也稱L*a*b*,是首個國際認可的色彩空間。L*a*b*值是從三刺激值(X,Y,Z) 計算出的,後者是所有顏色算數模型的主幹。顏色在CIELAB色彩空間中的位置由三維矩形坐標系定義:

  • L*表示顏色明度或暗度

  • a*是顏色在紅綠軸上的位置

  • b*是顏色在黃藍軸上的位置

確定顏色的L*a*b*位置後,可圍繞該位置繪製矩形公差方框,以指示可接受顏色差異。

該顏色(相對較暗(L* = 42.65,a* = -23.01,b* = 10.50)的綠色/藍色陰影)在L*a*b*顏色模型中由三個數字定義。請注意,a*和b*均為負值,從而將測量點置於綠色/藍色象限內。

不過,由於視覺可接受範圍是橢圓形而非矩形,使用公差方框的L*a*b*色彩空間內有一些位置可能造成問題。一些本不應通過的顏色可能通過,而一些可接受顏色卻可能失敗。

2. L*C*h°

L*C*h°色差計算由L*a*b*值推導,通過算術方法將矩形坐標系轉換為圓柱形極坐標系。

  • L*與L*a*b*相同,代表明度平面

  • C*是從色彩空間中心至測量顏色的計算向量距離。C*值越大,彩度或飽和度越高

  • ∆h°是兩種顏色間的色差計算值

使用L*C* h°極坐標系設置公差後,公差方框可向色調角方向旋轉。更匹配人類對顏色的感知,減少了人類觀察者與儀器讀數或數值間的不一致機率。

下圖顯示了同一顏色屏幕上的相同藍色-綠色點,顯示為L*a*b*,但使用L*C*h°系統。

下圖比較了L*a*b*和L*C*h°的公差。黑色橢圓顯示了公差範圍內視覺可見的顏色範圍,感知橢圓周圍的紅色矩形被顏色測量軟件標記為“符合公差”。

圖中可見,L*C*h°系統更接近人類感知,但不如後者準確

3. CMC、CI94和CIE2000

新和廣泛接受的公差方法為橢圓形—— DECMC、CIE94和CIE2000。這些並非新的色彩空間,而是基於色彩空間位置計算出的顏色差異這樣,視覺評價與儀器測量顏色差異之間有更好的一致性。

CMC公差模型

上圖右邊顯示了三維顏色模型的一個片段,沿中軸線對分。中心為灰色,彩度沿任意方向向外增加。右側為紅色,色調角為零。色調沿逆時針偏移為橙色、黃色、綠色等。

上述公差系統圍繞目標顏色在色彩空間內建立了公差橢圓。橢圓代表接受量,尺寸依據色彩空間內的位置自動變化,以更符合視覺顏色感知。

可以發現,色彩空間橙色區域內的橢圓比綠色區域內的飽滿橢圓更長、更窄。橢圓尺寸和形狀同時隨彩度增加而變化。

借助這些公式,用戶可以改變橢圓整體尺寸以提高可接受性。人眼對明度(l) 維度偏移的接受性一般高於彩度(c)(色調和彩度)維度偏移。

儘管顏色公差系統還不,但這些橢圓公差方法大限度地體現了顏色差異,因此成為許多行業的公認標準。

這對製造商有何意義?

1. 可接受公差量因行業和應用而異。

2. 討論顏色差異時,請確保使用相同的公差系統。

3. 在顏色測量儀器和軟件內設置可接受公差時,還必須選擇公差系統來計算準確結果。