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颜色相减计算公式:色彩差异量化的双面解析

颜色相减的计算公式根据应用场景的不同分为两大类型。在减色法混色领域,它描述的是颜料、染料等介质吸收特定波长光线后,剩余光线的颜色混合规律,其本质是光能的减法过程。在色彩差异计算领域,它指的是在均匀颜色空间(如CIELAB)中,计算两个颜色样品在明度、红绿值、黄蓝值等维度上的数值差值,从而量化它们之间的视觉差异,其本质是数学向量的减法运算。这两种“相减”共同构成了颜色从理论到实践、从复制到管控的核心技术链条。

 

颜色相减3


一、减色法混合中的颜色相减

减色法是印刷、绘画、纺织印染等领域的色彩生成基本原理。其公式源于对光线的选择性吸收。

1. 三原色与补色吸收模型

减色法的三原色是青(Cyan)、品红(Magenta)、黄(Yellow),它们分别是加色法三原色红、绿、蓝的补色。其核心公式表述为:

理想模型(白光照射下):

白色 - 红色 = 青色 (青色颜料吸收红光,反射蓝光和绿光)

白色 - 绿色 = 品红色 (品红颜料吸收绿光,反射红光和蓝光)

白色 - 蓝色 = 黄色 (黄色颜料吸收蓝光,反射红光和绿光)

2. 二次色与三次色的混合公式

当两种或三种减色法原色混合时,它们吸收的光谱范围叠加,遵循“越加越暗”的规律。其混合结果可通过以下关系式预测:

 

颜色相减


重要提示:这是高度简化的理想模型。现实中,由于颜料纯度、介质特性等因素,CMY三色等量混合无法得到纯黑,因此印刷中需增加黑色(K) 版,形成CMYK模式,以增强暗部细节和对比度,并降低成本。

 

二、颜色差异计算中的颜色相减

在色彩质量控制中,“颜色相减”指的是计算标准样与试样在颜色空间中的数值差异,即色差计算。其基础是向量的分量相减。

1. 基础色差计算公式(基于CIELAB颜色空间)

在CIELAB颜色空间中,一个颜色由L, a, b三个坐标值定义。计算两个颜色(标准样S和试样B)的差异,即为计算各分量的差值:

明度差: ΔL= LB - L*S*

ΔL> 0:表示试样比标准样更亮/更浅。

ΔL< 0:表示试样比标准样更暗/更深。

红绿差: Δa= aB - a*S*

Δa> 0:表示试样比标准样更红(或更少绿)。

Δa< 0:表示试样比标准样更绿(或更少红)。

黄蓝差: Δb= bB - b*S*

Δb> 0:表示试样比标准样更黄(或更少蓝)。

Δb< 0:表示试样比标准样更蓝(或更少黄)。

2. 总色差(ΔE)的计算公式

总色差ΔE是上述三个差值的综合,表示整体颜色差异的大小。最基础的计算公式是CIELAB色差公式(ΔEab):

ΔEab = √[ (ΔL)² + (Δa)² + (Δb)² ]*

这个公式将颜色的差异转化为三维空间中的欧几里得距离。ΔE*ab值越大,表示颜色差异越明显。

 

三、两种“颜色相减”的对比与应用

为了更清晰地理解这两种“相减”的本质区别与联系,下表进行了系统对比:


颜色相减2

 

四、高级色差公式中的“相减”思想

基础的ΔEab公式在视觉均匀性上存在不足。更先进的色差公式(如ΔEcmc, ΔE94, ΔE00)在基础差值之上,引入了加权和修正,但其核心仍是基于分量相减的思想。例如,ΔE00的公式虽然复杂,但本质是:

ΔE00 = √[ (ΔL' / k_L S_L)² + (ΔC' / k_C S_C)² + (ΔH' / k_H S_H)² + R_T ... ]

其中ΔL', ΔC', ΔH' 仍然是明度、彩度、色调的差值,只是经过了更复杂的修正和加权,使其结果更符合人眼视觉感知。

“颜色相减”的计算公式是色彩科学服务于生产实践的重要工具。无论是减色法混合中预测颜料叠加效果,还是颜色差异计算中精确管控产品质量,其核心都在于将感性的颜色转化为可计算、可预测、可控制的客观量。掌握这两种“相减”的原理与应用,意味着能够在色彩的设计、复制和品控全流程中游刃有余,为打造色彩精准、品质卓越的产品奠定坚实的技术基础。

 

 


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