容差：色彩准确的关键
作者 Tim Mouw，应用工程与技术支持经理，爱色丽公司，密歇根州大激流市
容差通常用于控制颜色，确保生产运行中的一致性和使批次间的差异最小化。即使在使用光谱数据和容差来量化颜色时，客户和供应商仍然会产生分歧。为了明确期望值，让每个人达成一致性，为您的应用流程选择和使用正确的容差方法是很重要的。爱色丽公司的Color iQC质量控制软件可以建立实际的公差，并对颜色质量进行评
估。要做出颜色合格或不合格的决定，您需要知道如何选择正确的容差方法，并设定一个可实现的容差。
最常见的颜色模型是L * a * b * 和L * C * h°，它们背后的概念类似于经度、纬度和高度，有了这三个坐标，人们可以描述地球上任何地方的确切位置，在这里，这三个参数则代表了颜色空间中的某一颜色。
CIELAB，或L * a * b * ，是国际上第一个公认的颜色空间定义。L * a * b * 值是从三刺激值(X，Y，Z)计算出来的，这是所有颜色数学模型的主干。颜色在CIELAB颜色空间中的位置由三维直角坐标系来定义（图1）：
· L * 表示颜色的明暗度；
· a * 表示颜色在红绿轴上的位置；
· b * 表示颜色在黄蓝轴上的位置。
一旦确定了颜色的L * a * b * 位置，可以在其周围画一个矩形容差框，表示可接受的色差。但是，由于视觉上的可接受性是椭圆状的，而不是矩形，所以在L*a*b*颜色空间的一些地方使用容差框可能会产生问题，可能使一些不该通过的颜色通过，一些可以接受的颜色却被判定为不合格。
L * C * hº色差计算来自L * a * b * 值，但数学上将直角坐标系转换为了圆柱极坐标系（图2）。
· L * 与L * a * b * 相同，表示明度值。
· C * 是从颜色空间中心到测量颜色的计算矢量距离。C * 值越大表示色度或饱和度越高。
· Δh°是计算出的两种颜色之间的色差。
使用L * C * hº极坐标系设置容差，允许容差框按色相角度的方向旋转。这与人类对颜色的感知更为接近，减少了人类观察者与仪器读数或值不一致的机会。
如果您可以在一个颜色模型上绘制两种颜色，那么您可以计算它们之间的距离（Delta值）并选择一个可接受的颜色范围（容差），类似于计算地图上两个城市之间的距离。
Delta E是球形容差，使用单个数字来测量两种颜色之间的差异（图3）。假设你要从A点旅行到B点，你可以选择不同的路线，就像你也可以使用L * a * b * 或L * C * h°。Delta E * 是两个点之间直线距离的测量值。
这三个椭圆容差是数学和算法的进步，通过测量两种颜色之间的距离可以计算容差（图4）。它们是独一无二的，因为容差会根据颜色改变形状和尺寸，以更好地适应人类的视觉。
产品的目标是提供令人在视觉上愉悦的颜色，因此大多数制造商希望选择与视觉评估最接近的容差方法。在75%的情况下，您的眼睛会认可L * a * b * 通过/不通过的容差评估，对L * C * H的认可度为85%，CMC2:1的更好，约达到95%。使用DE2000，可以达到98%的视觉效果。
有时客户会指定您必须使用哪种容差方法以赢得他们的业务，但我们建议您最好考虑多个指标，确保生产产品颜色的合规。指定用一种方法来评估通过/不通过，并不意味着您不能使用所有的方法来评估，从视觉上评估接近容差边缘的颜色总是一个好主意。
使用Color iQC，您可以设置容差并使用不同的方法来评估。本节中的例子说明了使用Color iQC实际颜色数据来设置可实现容差的最重要的步骤。
如果您只是刚刚开始，还没有设置容差参数，请从捕获的好样本和差样本开始设置。选择客户通过和不通过的样品，然后测量它们并评估至少10-20个样本以确定适当的限值。
例如，图5显示了Color iQC使用DEcmc（椭圆公差）绘制的带有几个标绘样本的图。用绿色圆圈标出的区域在当前容差范围内，而红色圆圈在容差范围之外。红色的圆圈看起来是在中心，但实际上是在三维椭圆的外面。如果你看看右边的数据，你会发现这些红色的圆圈不是太暗就是太亮。从图形上能轻易看到哪些样本通过了，哪些失败了。
在本例中，假设样本0001和0004在视觉上是可接受的，并且得到了客户的确认。由于它们分别落在1.02和1.04，所以1.0的容差可能太小了。将容差调整到1.05将绘制更多带有绿色圆圈和通过绿色复选标记的样本。
当然，事情从来不会这么简单。让客户接受DEcmc高于他们拒绝的颜色的情况并不罕见，这就是为什么视觉评估也很重要的原因。要设置可实现的容差，请找到失败的最低样本的DE，并确保容差较小，这样您就不会通过任何客户会拒绝的颜色。
好颜色和差颜色的区别并非难事。例如，如果您的容差是1.00，那并不意味着0.99是很好的颜色，1.01是很糟糕的——因为在视觉上，它们基本上是相同的颜色。在Color iQC中设置一定的预留空间，可以帮助您在接近容差边缘底线之前采取措施。
在图6示例中，默认容差为1.0，并预留10%的空间，低于0.9的颜色将以绿色圆圈标记通过，高于1.0的颜色以红色圆圈标记为失败，介于两者之间的颜色将以黄色圆圈标记。
如果您正在观察生产趋势并看到Delta E进入黄色边缘，您可以停止并及时采取行动。预留空间也会让您对绿色圆圈的颜色更有信心，因为您知道它们不会失败。设定预留空间的数值由您决定，它只是使容差更紧一点，这样您就可以直观地评估任何有可能不会通过客户检查的颜色。
好颜色和差颜色的区别并非难事。在ColoriQC中设置一定的预留空间，可以帮助您在接近容差边缘底线之前采取措施。
虽然像Delta E或Delta E CMC这样的椭圆容差能非常有效地向您显示通过的颜色和失败的颜色，但它们不会告诉您该如何解决问题。我们建议将L * a * b * 或L * C * H * 进行配对（无论您最喜欢哪个三维颜色空间）以纠正问题。
在图6中，我们可以看到第二个样本（0002）在预留空间中接近失败，但为何会这样？在这种颜色开始失效之前，我们应该做些什么来纠正它呢？当你看DL * 、Da * 和Db * 的时候，你会发现它的明度值为-2.45，太暗了，Da * 和Db * 接近圆点。这就给了我们调整颜色的方向，以使其恢复到通过的容差范围内。
用Color iQC可以很容易地在Delta L * a * b * （或L * C * H * ）和Delta E中设定容差。图7显示了DeltaEcmc中的容差，并提供了测试DL * 、Da * 和Db * 的说
明。虽然它看起来绘制的是相同的东西，但实际上它绘制的是两个容差。一个样本要通过，必须三维同时在方框中和椭圆中。
前两个样本通过了DEcmc，但在DL * 、Da * 和Db * 中都失败了。利用这种额外的容差方法不仅可以阻止您接受客户可能会拒绝的颜色，还可以说明颜色失败的原因。
虽然Color iQC可以消除人们的猜测，但并不能完
全取代人的作用。您需要充分理解软件中的选项，并
将软件与视觉评估很好地结合起来，达到最有效的容
差范围。
了解更多信息，请访问www.xrite.com。
本文收录在《PCI中文版》杂志2020年07月刊中
