色差儀之 Why？How？When？

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隨著國內製造業的發展，CMF越來越成為

提升產品定位、提高品牌識別度的重要手段

。工業產品的顏色表現力，也因此越來越重要。因此，供應鏈對色差的管控能力也愈發受到重視。

今天我們就來聊聊色差計的 

Why、How、When

。

01

———

Why

我們為什麼需要色差計？

大家知道，日常用語來描述顏色，是不精確的。同樣是「紅色」，其實可以分出很多很多不同的紅。

所以，業內一般會用標準色卡、或標準樣品，來作為管控色差的手段。

但，這樣靠目視比較樣品來管控色差的辦法，在大規模工業化生產中有它的不足之處。

首先，這過於依賴於人眼的顏色識別能力，操作工需要經過可靠的培訓才能上崗。一些意外情況容易造成產能的波動，比如工人生病了咋辦？跳槽了咋辦？萬一累了眼一花咋辦？另外目視比色也比較花時間，出貨量一上來之後，負責人表示壓力很大。。。

還有這種情況，明明生產的時候好好的，出貨的時候大家都覺得沒問題，可是客戶卻反饋說：「色差這麼大！你們怎麼出貨的？！這跟上一批貨根本不是一個顏色！你們產線怎麼回事？我要退貨！」

你：「怎麼會？都是一樣的原料一樣的產線，怎麼可能有色差？」

客戶：「你說沒有色差，你有數據嗎？」

你：「。。。」

也有可能有這種情況。

銷售說：「我們這款產品可以定製顏色，你看，我們出過顏色A、B、C。。。這對我們毫無技術難度。」

潛在客戶：「哦，這個顏色挺好的，量產的時候色差大嗎？ΔE在什麼水平？」

銷售：「。。。」

總之，什麼情況下你需要用色差計呢？

一、需要滿足更精確的顏色要求的時候；

二、產線對出貨速度有要求的時候；

三、需要更穩定的色差控制的時候（排除觀察條件、人工水平的干擾）；

四、需要數據支持來進行工廠質量水平改進、管控的時候；

02

———

How

好了，能解決以上問題的色差計儀長什麼樣子呢？

可以長這樣：

某品牌的攜帶型色差儀，經典款

怎麼用呢？

很簡單。

第一步

，開機，等著它自檢；

第二步

，把色差儀放到目標樣品上，按下測試鍵——「嗶嗶」，好了，測完了，色差儀會測量它的色坐標（一般是Lab值），並把這個目標值記錄在內存里；

第三步

，把色差儀放到待測樣品上，按下測試鍵——「嗶嗶」，好了，樣品的色坐標也測完，自動根據你的設定條件告訴你合格或者不合格（

需要自己設定ΔE標準

）。

以上圖片來自網路

這個色差數據也會存在機器里，可以連上電腦調用出來。

於是你就可以在流水線上一路「

嗶

嗶

嗶

嗶~~" 生產和檢測就這樣同步完成了~

03

———

When

( ⊙o⊙ )哇！

So easy！

要不。。。我們整一台？

這個時候，你就會發現，為什麼色差計從一兩千塊到幾萬塊的都有？！

什麼時候該用貴的？什麼時候可以用便宜的？

首先，我們來看看色差計的

原理

是什麼。

測量色差，其實就是在

測量待測樣品和目標樣品的色坐標之差

。

所以

色差計首先得是一台色度計，首先要能完成樣品的色坐標測試工作。

剩下的就是做數據比較的事兒，相比之下就很簡單了。

最靠譜、最精確的色坐標測量，就是要測量物體的光譜曲線。

▲葉綠素的反射譜。知道了這個，再加上光源的光譜，就可以知道這片葉子的準確顏色。

所謂的光譜曲線，就是把物體發射、或者反射出來的可見光，按波長一一拆解開，測得每一個波長的亮度值。

然後，經過balabala的數據換算，就可以得到XYZ三刺激值，於是就可以得到Yxy坐標系中的x, y值，於是可以進一步算出Lab值，Lch值，色差值ΔE等等~

關於色差ΔE的計算，更多細節見這裡

色彩學 | 大殺器·CIE色度圖（下）

劃重點，總之，就是

要得到XYZ三刺激值

。

上文這種，

靠測量每一個波長的亮度來得到XYZ三刺激值的設備，一般叫做光譜儀

，因為它會測量整個可見光光譜的每一個波長的亮度值，得到一個細緻的光譜曲線。

這個辦法精確、穩定、適用範圍廣，不過也最貴。因為要把整個光譜按單波長拆分開，往往需要一個非常複雜、笨重的光學結構：

某法國品牌的光譜儀內部光學結構圖

大家隨便感受一下這個設計

某國內品牌的光譜儀

大家再感受一下這個尺寸。。。很重，只能放在桌子上用。

而且，這樣的光譜儀，測一個樣品需要的時間也比較長。因為需要帶光柵的機械結構掃過整個光譜，這樣走一圈大概也得幾十秒吧。

是不是有同學覺得幾十秒也不長？對科研來說，不長。對流水線來說可就太長了。你算算，如果照這個速度，一條產線一天才能出多少貨？

所以這種在產線上根本沒法用對不對？！

就不能做成手持式的嗎？

能。

於是就有了一開始看到的那種攜帶型的色差儀：

這個尺寸和重量，

比較複雜局促的環境也能用。

為了縮減尺寸、降低成本，它採用了三基色濾光片+三基色感測器的設計。

這種類型的色差儀一般被稱為分色色差計，或者按K家的說法叫色彩色差計。因為它對光譜的拆分不是按單波長拆分，而是大致分為紅、綠、藍三個波段。

簡單一點說，這種色差計的原始數據只有3個，而光譜儀卻有三四百個。所以，雖然最後得到的都是Lab值，但從消除系統誤差、適應不同的測試條件的角度來說，光譜儀完勝。

比如，對光譜中有窄帶能量分布的情況（例如熒光燈、LED燈源），會容易有測量誤差。

於是，就有了介於兩者之間的分光色差計。

它採用了更多數量的感測器（原始數據更多，幾十個）、更靠譜的光學結構（帶積分球）、更靈活的數據處理方式（不直接輸出XYZ值，而是跟光譜儀一樣，通過光譜數據進行數據處理計算出XYZ值）。因此測量的準確度更好，適應範圍更廣。同時，它也體積不算太大，保留了使用的便攜性。

總之，從感測器角度來說，

色差計分為了三類：測光譜的（最貴），分光的（中等），分色的（最便宜）。

有時候也籠統的把分光的跟測光譜的分為一類，因為分光的也能測出光譜，就是精度差點兒。

從待測樣品的角度來說，色度計又分為兩種。一種測「自己會發光的樣品」，比如光源、LCD顯示屏等。

所以這種色度計不需要自帶光源，一般叫做亮度計。

亮度計可以實現非接觸式測量。

遠遠的拿著，「嗶嗶」一下就測完了，是不是很炫酷？

（其實。。。為了得到穩定的測試結果，還是有個夾具比較好

）

平常愛拍照片的朋友就會很好理解，

光學測量這種東西，手一抖，效果完全不同。

如果你要測量的物體是反射式呈色的，比如布料、塑料、油墨、漆面等等，樣品的顏色就會受到光源的極大影響。所以

為了排除測試現場不同照明環境的影響，色度計必須內置一個標準光源，這就是另外一種色度計。

按道理來說，這個標準光源每隔一段時間還需要校準一下。

某款色差儀的光源+積分球結構

用了一個很特別的設計，主要是為了減少對測量方向的限制，

提高測量穩定性。

寫到這裡，大家應該基本明白色差儀是怎麼回事了。

還有一些細節要注意。

比如，一些樣品是熒光色的。這種時候，

測試光源應該帶UV成分

才能測得準確的結果。

再比如，一些樣品很軟，像汽車的皮質內飾之類。一壓上去樣品表面容易變形，就會影響測試結果的穩定性。這種情況

就最好採用優化過的、照明更均勻的光學結構。

再比如，一些樣品很光滑，有鏡面反射（塑料件、光滑的漆面之類）。鏡面反射會影響測試結果，所以

應該根據需要選擇SCE或者SCI型號，或者用同時支持這兩個模式的型號。

SCE：去除鏡面反射光，模擬人眼觀測效果。適合量產階段管控質量用。

SCI：包含鏡面反射光，分析樣品全光譜用。適合打樣階段調整顏色。

總之，大家應該

根據自己的應用場合、產線要求、產品特點，結合自己的需要，選擇用或者不用色差計，以及用什麼樣的色差計。

下次再見~

如果你想了解更多關於色度儀or取色器在CMF設計上的運用，不妨關注2017國際CMF設計大會，看大咖是怎麼用取色設備玩轉色彩。

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THANK YOU

（圖

來自：網路 | 整理

編輯：軍團

 ）

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