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 Space 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 - 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 XYZ 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.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-blue 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 misleading 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 space. 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：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 area 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