PC99与色差原理介绍.ppt

PC99System 與色差原理介紹 塑料技術發展室吳福生1999 11 PC99System 由Intel及Microsoft共同訂定之1999年個人電腦的規範內容包括 1 Connector的認證 2 Connector顏色規定 PC99System 顏色選擇的考量 個人電腦組裝的環境 考量紅 綠色盲的人士 考量老年人的眼球 考量其他相關產業的習慣 其他 觀察者的狀態 觀察者如何感受到顏色的存在 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lightsourceobjectobserver 色彩學介紹 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 光源 Rainbowisagoodpracticalexampleofawhitelight daylight separatedintothespectrumColorviawaterdropletsinthesky CIE照明 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 IlluminantAhasaColortemperatureat2856KIlluminantD65hasaColortemperatureat6500KIlluminantF2hasaColortemperatureat4200K 物體對光的物理現象 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 Ifasmallfractionoflightreflectedatasurfaceandappearsaswhitehighlighttoanobserver knownas鏡面反射或光澤 Iflightdiffuselyreflectedinalldi rectionsandvisibletoanobserver knownas擴散反射 光也能穿透物體而到達物體的另一邊 Lightthatisdiffuselytransmittedandleavingtheobjectitalldirections knownas擴散穿透AtlowlevelthisisseenasHaze Lightthatforthemostpartpassesthroughanobjectundisturbed withoutdiffusion andisalteredonlyincolor weknownas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 TheblueobjectabsorbREDlightandotherwavelengthsandprimarilyreflectsaBLUElight whichisseenbytheobserver ThedifferenceamountofBLUElightreflectsfromobjectresultsaspaleordarkblue 物體對光的物理現象 物體 反射 眼睛所能看到的顏色吸收 色母材料的功用 穿透 透明 Sometimesimportant 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 光譜反射數據 Basisforallfurthercolormetrics 為了建立一個標準 以作為數值化色彩之參考 1931年CIE建立2DegreeStandardObserver 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 In1964asupplementaryObserverbasedona10degreefield wasdevelopedtoprovidebettercorrelationwithcommercialcolormatching CIE標準觀察者 三激值 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 10Degree D65X Y Z CIEX Y Z系統的發展 CIEX YandZ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ChromaticityDiagram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 XX Y Z YX Y Z y 但仍舊不實用 將ColorSpace想像成顏色的樹 顏色空間 colorspace 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 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 colorspace CIELab 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 L Lightness a red greenb yellow blue C Chromahhueangle 顏色的確認 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 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所有顏色在顏色空間上均有一個唯一的位置 address 在特定的光源 觀察者及測試幾何下 此位置才有意義 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 CIELab 現今最被廣泛使用的顏色表示系統為CIELabcolorscale 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 色差ColorDifference CIELAB 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 AcolordifferencemeasurementiscalculatedbysubtractingtheL a b ofstandardfromthebatch Inthepreviousexamplescanbeillustratedbelow BatchStdDiff VisualTerms L 4050 10Darkera 2030 10LessRedb 302010Yellower 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ColorDifference 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LightnessdifferencedL L trial L standardred greendifferenceda a trial a standardyellow bluedifferencedb b trial b standard 色差ColorDifference 總色差TotalColorDifference 利用DL Da andDb 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deltaE 並以符號DE 表示 可以下列方程式計算 DE DL 2 Da 2 Db 2 1 2 WithreservationitcanbesaidthatcolordifferenceDE 1inCIELABunitcanbeseenclearly However thistermsisverymisleadingandit definitiondependsuponapplicationandtherelationshipbetweenthebuyerandtheseller DeltaE 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 Mostimportantly visualsensitivityvariesthroughoutCIELABcolorspace 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 色差允許範圍 Tolerances 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 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 相同的CIELabdE 允許範圍並不建議使用到所有的顏色上 色差允許範圍 Tolerances 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 Selectalargepopulationofsamplefromactualproductionwhichshowallthepossibleprocessvariations 2 Visuallyacceptable unacceptableareseparatedwhencomparetostandard 3 Instrumentalcolordifferencemeasurementofthesesamplesaremadeandthenplottedtodefineatoleranceareawithacceptabilitylimits OneexamplewouldbetoplotDa vs Db onCIELABChromediagram AseconddiagramcouldbecreatedtoplotdeltaL vs Da orDb 4 DatacollectedisthenplottedinCIELABchrome a b diagramIntimeitwilldefineatolerancearea 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ColorTolerance 測試例 結論 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 ContextSurround contrast 中心線是相同的 僅有背景不同 Howarecolorsseen 顏色的視覺比較 Whatisnotpossible LimitationsSidebysidenecessaryMemorynotaccurateenough Surprises Metamerism 同譜異構物 同譜異構物Metamerism 有許多的方程式用來計算及探討 同譜異構物 的現象辨認的方式為確認各種光源下的match程度但在所有選擇的光源下 可以使用相同的色差允許範圍 Examples1 Lowchromacolors Useda db Standard Trial dL 10darkerda 0db 0 Standard dL 0da 10morereddb 10moreblue Trial Examples2 Highchromacolors UsedC dH ForC 10 Standard dL 10darkerdC 10higherchromadH 0 Standard dL 0dC 0dH 10moreyellow Trial Trial FirstSurfaceEffects Highglosssurface Structuredormattesurface FirstSurfaceEffects Structureeffectsscattering FirstSurfaceEffects 色差問題專案報告 報告單位 塑料技術發展室報告人 吳福生報告日期 08 16 99 目前有色工程塑料採購遭遇的困難點 工程塑膠著色方式 顏 染 料乾粉 液態色漿 色母 塑膠染色 著色方式 優點 缺點 缺點改善方式 塑料發展室 混合比率 0 1 0 4 0 1 0 4 4 1 2 1 降低配色成本2 顏色分散均勻 1 污染料桶與機台2 高溫易產生色變3 膠粒與色粉易分離 改成色粉式進料機 lossinweight 可解決清理與精度問題 1 防止粉塵飛揚2 顏色分散均勻3 解決色系相溶 1 污染料桶與機台2 高溫易產生色變3 膠粒與色粉易分離 較難改善 1 防止設備污染2 庫存管理容易3 解決色系相溶 1 無法使用自動抽料2 膠粒與色母易分離 改成色母式進料機 lossinweight 可解決膠粒與色母分離和色差問題 1 彈性化生產2 顏色有一致性3 解決色系相溶 1 增加生產管理2 膠粒物性下降3 需有專業人才 增加染色膠粒需求量 培