CIE-ΔE*-Gleichungen (Farbunterschied)

Oben abgebildet ist ein kombiniertes Hand-Spektralphotometer und Densitometer, das SpectroDens 4. Der Zweck der Verwendung von DeltaE (ΔE) besteht darin, den Abstand zwischen zwei Farben zu beschreiben. Die Just Noticeable Difference (JND) von DeltaE beträgt in der Regel 1. Mit anderen Worten: Wenn zwei Farben ein DeltaE von weniger als 1 aufweisen, ist der Unterschied nicht wahrnehmbar; ist er größer als 1, ist er wahrnehmbar. Leider ist die visuelle Wahrnehmung von Farben aufgrund der menschlichen Farbwahrnehmung (unserer Augen) unterschiedlich. Im Allgemeinen reagieren unsere Augen empfindlicher auf Änderungen der Chroma als auf Änderungen der Helligkeit. Das bedeutet, dass derselbe DeltaE-Wert zwischen zwei Gelbtönen und zwei Grüntönen für unsere Augen sehr wahrscheinlich unterschiedlich aussieht. Vor diesem Hintergrund wurden im Laufe der Jahre neuere DeltaE-Gleichungen entwickelt. Nachfolgend finden Sie eine Liste von vier wichtigen Formeln, denen man im Bereich der Farbreproduktion begegnen kann.

    1. ΔEab (auch ΔE76, dEab oder dE76)
      Das CIEL*a*b* und ΔEab wurde 1976 von der Internationalen Beleuchtungskommission (CIE) eingeführt. Bei zwei Farben im CIEL*a*b*-Farbraum, (L1, a1, b1) und (L2, a2, b2), ist die ΔEab-Formel wie folgt definiert:
      dEab-Gleichung von http://www.brucelindbloom.com/index.html?ColorDifferenceCalc.html
      Dabei gilt:
      L1 – der CIE-L*-Wert der Referenzfarbe
      a1 – der CIE-a*-Wert der Referenzfarbe
      b1 – der CIE-b*-Wert der Referenzfarbe
      L2 – der CIE-L*-Wert der Probenfarbe
      a2 – der CIE-a*-Wert der Probenfarbe
      b2 – der CIE-b*-Wert der ProbenfarbeDas ΔEab wurde durch andere Formeln abgelöst, die nachfolgend erläutert werden, liefert jedoch weiterhin nützliche Informationen über den linearen Abstand zwischen zwei Farben.
    1. ΔECMC (auch dECMC, CMC l:c)
      Die CIE ist nicht die einzige Institution, die Farbdifferenzgleichungen definiert hat. Das Colour Measurement Committee der Society of Dyers and Colourists (CMC) definierte 1984 eine neue Farbdifferenzmethode, die nach dem entwickelnden Komitee benannt wurde: CMC l:c.
      dECMC-Gleichung von http://www.brucelindbloom.com/index.html?ColorDifferenceCalc.htmlDiese Gleichung berücksichtigt die Komplexität der menschlichen Farbempfindlichkeit/-wahrnehmung auf Basis der CIEL*C*h*-Notation von Farben. Es gibt einige Varianten der Formel, da sie es dem Anwender ermöglicht, unterschiedliche Gewichtungen für die Faktoren Helligkeit (l) und Farbsättigung (c) zuzuweisen. Die CMC l:c wurde auf Grundlage der visuellen Bewertung von Textilproben und der Empfindlichkeitsstufen des menschlichen Sehvermögens für Helligkeit (l) und Farbsättigung (c) entwickelt. Das Standardverhältnis von l:c beträgt 2:1, wodurch die Toleranz für Helligkeitsschwankungen doppelt so hoch ist wie für Farbsättigungsschwankungen. Das andere gängige Verhältnis von l:c ist 1:1. Bitte klären Sie mit Ihrem Lieferanten/Käufer ab, welches Verhältnis verwendet werden soll, wenn CMC l:c für Ihre Produktion ausgewählt wird. Unterschiedliche Verhältnisse führen zu unterschiedlich großen Toleranzellipsen, also zu unterschiedlicher Akzeptanz der Farbübereinstimmung.
    1. ΔE94 (auch dE94)>
      1995 überarbeitete die CIE die Formel durch Einführung von ΔE94, um die nichtlineare Natur der Farbe unter ΔEab zu berücksichtigen. Wie die CMC-l:c-Methode verwendet auch ΔE94 CIEL*C*h* zur Berechnung von Farbdifferenzen.

      dE94-Gleichung von http://www.brucelindbloom.com/index.html?ColorDifferenceCalc.htmlDie ΔE94 -Formel bietet zwei Koeffizienten, k und S, die größtenteils auf Toleranzdaten von RIT/Dupont aus der Automobilfarbenforschung basieren. Die k-Koeffizienten werden als parametrische Faktoren bezeichnet und beziehen sich auf Effekte einschließlich der Farbdifferenzbeurteilung. Die S-Koeffizienten berücksichtigen die mangelnde visuelle Gleichförmigkeit von CIEL*a*b* (Billmeyer, 2000). Meistens werden diese beiden Koeffizientenarten vom Softwareentwickler basierend auf Anwendern aus der Textil- oder Druckindustrie vorausgewählt. Aufgrund der Einschränkung von ΔE94, dass es im blau-violetten Bereich des Farbraums an Genauigkeit mangelt, führte dies schließlich zur Veröffentlichung von ΔE2000 (Habekost, 2013).
  1. ΔE2000 (auch ΔE00, dE2000, CIEDE2000 oder dE00)
    Das ΔE2000 wurde erstmals 2001 von CIE TC1-47 in CIE Publ.142 vorgeschlagen und 2013 standardisiert. Möglicherweise finden Sie ein älteres ISO-Whitepaper oder eine IDEAlliance-G7-Spezifikation, die noch ΔEab als dominierende Farbdifferenzformel zusammen mit ΔE2000 nur zu Informationszwecken verwenden. Seit 2013 haben sowohl ISO als auch IDEAlliance ΔE2000 als neuen Industriestandard zur Berechnung von Farbdifferenzen übernommen.

    dECMC-Gleichung von http://www.brucelindbloom.com/index.html?ColorDifferenceCalc.html

Es ist offensichtlich, dass das ΔE2000 wesentlich komplexer ist als das ΔEab. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das ΔE2000 Gewichtungsfunktionen eingeführt hat: SL, SC, SH, RT und a'(Neutral) als positionelle Korrekturen für die mangelnde Gleichförmigkeit von CIELAB, sowie parametrische Faktoren: KL, KC und KH als Korrekturen zur Berücksichtigung des Einflusses experimenteller Betrachtungsbedingungen (D65, 1.000 lx, grauer Hintergrund mit L*=50 usw.).

Es gibt zahlreiche Studien, die belegen, dass ΔE2000 anderen Farbdifferenzformeln überlegen ist:

„Derzeit verfügen wir über keinen Farbraum-Kandidaten (z. B. DIN99, CAM02, OSAGP usw.), der eine statistisch signifikante Verbesserung gegenüber CIEDE2000 bietet.“ (CIE TC 1-55, 2016)

„Aus den in den verschiedenen Jahren durchgeführten Experimenten geht hervor, dass ΔE2000 besser mit der Art und Weise übereinstimmt, wie menschliche Beobachter kleine Farbunterschiede wahrnehmen.“ (Martin, 2013)

„Die CIEDE2000-Formel ist möglicherweise nicht das letzte Wort in Bezug auf eine Farbdifferenzformel für kleine Farbunterschiede in der Industrie. Die experimentellen Daten, auf denen die Formel basiert, sind alles andere als perfekt. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt stellt die Formel jedoch das Beste dar, was erreicht werden kann. Unserer Ansicht nach kommt CIEDE2000 zum richtigen Zeitpunkt, da derzeit zwei verschiedene Formeln (CMC und CIE94) weit verbreitet sind. Dies ist eindeutig unbefriedigend. Die neue Formel bietet signifikante Verbesserungen gegenüber beiden.“ (M. R. Luo, G. Cui und B. Rigg, 2002)

Abschließendes Fazit

Auch wenn das ΔE2000 nicht die endgültige Antwort auf die beste Farbdifferenzgleichung für den Farbbereich sein wird, ist es bei weitem die beste und am weitesten verbreitete Formel in der grafischen Industrie, die von ISO und IDEAlliance unterstützt wird. Aber unabhängig davon, welche Farbdifferenzgleichung Sie verwenden: Eine gute Farbübereinstimmung ist das, was von Ihrem Kunden oder demjenigen, der die Rechnung bezahlt, genehmigt wird! Vor diesem Hintergrund möchte ich diesen Blog mit den fünf Regeln von Billmeyer (1970/1979) abschließen:

  1. Wählen Sie eine einzige Berechnungsmethode aus und verwenden Sie diese konsequent.
  2. Geben Sie immer genau an, wie die Berechnungen durchgeführt werden.
  3. Versuchen Sie niemals, zwischen zwei Farbdifferenzen, die mit unterschiedlichen Gleichungen berechnet wurden, durch die Verwendung von Mittelungsfaktoren umzurechnen.
  4. Verwenden Sie berechnete Farbdifferenzen nur als erste Annäherung bei der Festlegung von Toleranzen, bis diese durch visuelle Beurteilungen bestätigt werden können – mit anderen Worten: Überprüfen Sie alle Berechnungen visuell.
  5. Denken Sie immer daran, dass niemand Farbe aufgrund von Zahlen akzeptiert oder ablehnt – es kommt darauf an, wie sie aussieht.

Update vom 25.01.2022:

In den letzten Jahren haben immer mehr unserer Kunden nach der Möglichkeit gefragt, die Gewichtungsfunktionen der von ihnen verwendeten DeltaE-Gleichung zu ändern. Daher haben wir ein Firmware-Update für unser Handgerät SpectroDens 4 veröffentlicht, das diese neue Funktion nun bietet. Wie Bild 1 unten zeigt, kann der Anwender bei Bedarf jeden Gewichtungsfaktorwert anpassen. Bitte beachten Sie: Wenn Sie einen größeren Wert als die ursprünglichen Werkseinstellungen (im Bild) zuweisen, „verringern Sie die Empfindlichkeit“ dieses Attributs. Mit anderen Worten: Bei derselben DeltaE-Toleranz erlaubt ein größerer Gewichtungsfunktionswert mehr Abweichungen als ein kleinerer.

Hier sind die Standardkoeffizienten für jede deltaE-Gleichung:

kLkCkH
ΔEabN/AN/AN/A
ΔECMC21N/A
ΔE94111
ΔE2000111

Hinweis: Es ist nicht ratsam, vom Standardkoeffizienten abzuweichen, es sei denn, dies ist in den Druckqualitätsanforderungen des Druckauftraggebers angegeben


Bild 1. TECHKON SpectroDens deltaE-Gleichungseinstellungen

Wir haben eine deutliche Tendenz festgestellt, dass immer mehr Menschen von ΔEab (ΔE76, dEab oder dE76) zu ΔE2000 (ΔE00, dE2000, CIEDE2000 oder dE00) wechseln. Wenn Sie über einen Wechsel nachdenken oder einfach nur neugierig sind, die deltaE-Werte verschiedener Gleichungen zu sehen, haben wir eine kostenlose App, die Ihnen dabei hilft. Sie können sie über diesen Link herunterladen und ausprobieren: deltaE-Rechner herunterladen


Bild 2. TECHKON deltaE-Gleichungsrechner

Kontaktieren Sie uns für Preis und Lieferzeit für den SpectroDens >>

Senden Sie eine Anfrage für technische Unterstützung zum SpectroDens >>

Referenzen

Bruce Lindbloom, verschiedene Screenshots unterschiedlicher Farbdifferenzformeln, April 2017 (http://www.brucelindbloom.com/index.html?ColorDifferenceCalc.html)

CIE TC 1-55 committee, Recommended Method For Evaluating The Performance of Colour-Difference Formulae, CIE217:2016 (http://www.cie.co.at/publications/recommended-method-evaluating-performance-colour-difference-formulae)

Martin Habekost, Which color differencing equation should be used, International Circular of Graphic Education and Research, Nr. 6, 2013 (https://www.hdm-stuttgart.de/international_circle/circular/issues/13_01/ICJ_06_2013_02_069.pdf)

Billmeyer, S. (2000): „Principles of Color Technology“, 3. Aufl. New York: Wiley & Sons.

SmartInk