熒光樣品白度怎么評價?影響熒光樣品白度評價的客觀因素有哪些?
2022-11-17
熒光樣品白度評價主要分為主觀評價和客觀評價,主觀評價易受觀察者心理、環(huán)境等多種因素影響,并不易準(zhǔn)確地將主觀感知定量化。客觀評價采用白度公式給出具體白度值,更有利于白度的表達(dá)與傳遞,但客觀評價易受光源、亮度因素、興奮純度、色澤度等的影響。本文對這些影響因素進(jìn)行了具體的分析,感興趣朋友可以了解一下!
熒光樣品白度客觀評價方法:
有研究表明,影響色彩感覺的因素包括照明條件、地區(qū)文化差異、觀察者年齡差異、個人色彩偏好,以及色樣形狀和色域位置等,這些都會造成不同評級人員之間出現(xiàn)偏差。且白色樣品來源廣泛,在評級時很難找到與試樣對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)白度卡。這就為標(biāo)準(zhǔn)白度卡的實際應(yīng)用帶來很大的限制。為了解決人為主觀因素,相關(guān)學(xué)者提出客觀評價方法,即通過儀器測量樣品色度參數(shù),然后再選定白度公式進(jìn)行計算。
使用儀器評價熒光樣品的白度分兩步。首先必須測量樣品的三刺激值,這一步可以用分光測量的方法測出樣品的光譜輻亮度因素,用計算的方法算出樣品的三刺激值;也可用光電測度計直接讀出三刺激值,一般白度測量都是采用光電色度計的測量方法。如果樣品僅僅經(jīng)過漂白和染藍(lán),或樣品含有非熒光染料,而未經(jīng)熒光增白劑(FWA)處理,可用標(biāo)準(zhǔn)的色度測量技術(shù)。但對于熒光樣品則測量時需要加以特殊的注意,對照明光源的光譜分布不僅要考慮在可見光范圍內(nèi)符合標(biāo)準(zhǔn)照明體(如D65)的光譜分布,而且還必須注意在引起熒光激發(fā)的整個紫外區(qū)域內(nèi)符合標(biāo)準(zhǔn)照明體的光譜分布。測出樣品的三刺激值后,就要通過一定的白度公式計算出白度值。這些公式是建立在三刺激值的基礎(chǔ)之上的,知道了三刺激值即可求出白度值。
影響熒光樣品白度評價的客觀因素有哪些?
1.標(biāo)準(zhǔn)照明體和標(biāo)準(zhǔn)光源
物體的顏色受照亮它的光源所左右,這是人所共知的,在日常生活中,人們通常在日光下觀察顏色,但日光的組成卻是隨時間而變化的,如日出時、日落前、正午直射的日光、陰天的日光等其組成都不盡相同。除此之外,人們還在人造光源下觀察物體的顏色,如白熾燈、日光燈等,它們也都有著各自的光譜能量分布,因此,在這些光源下觀察顏色,彼此之間必然會產(chǎn)生一定的差別。在色度學(xué)中人們?yōu)榱耸诡伾珳y量的結(jié)果便于傳遞,因而提出了標(biāo)準(zhǔn)光源的概念。所謂光源,在物理學(xué)中,指的是發(fā)光的物理輻射體。如:燈、太陽、天空(反射光)等等都可以叫做光源,而色度學(xué)中的所謂標(biāo)準(zhǔn)光源是指符合顏色測量要求的光源,標(biāo)準(zhǔn)照明體是繼標(biāo)準(zhǔn)光源之后提出的一個新概念,標(biāo)準(zhǔn)照明體僅僅表示一種特定的光譜能量分布,這種分布是根據(jù)顏色測量的要求設(shè)定的,而這種分布不一定必須由一個光源直接提供,也不一定能由特定的光源來實現(xiàn)。
國際照明委員會推薦的標(biāo)準(zhǔn)照明體有:標(biāo)準(zhǔn)A照明體,標(biāo)準(zhǔn)B照明體,標(biāo)準(zhǔn)C照明體和標(biāo)準(zhǔn)D65照明體。目前常用的有標(biāo)準(zhǔn)D65照明體、標(biāo)準(zhǔn)A照明體。標(biāo)準(zhǔn)C照明體也有應(yīng)用。此外,在測色中還常用D55、D75、三基色熒光燈和冷白熒光燈等照明體。從目前發(fā)展趨勢看,標(biāo)準(zhǔn)B照明體和標(biāo)準(zhǔn)C照明體將來可能被淘汰。
標(biāo)準(zhǔn)D65照明體具有相當(dāng)于色溫為6504K的完全輻射體的光譜分布,標(biāo)準(zhǔn)D65照明體的光譜功率分布更接近于平均日光的光譜功率分布,又稱重組日光。CIE目前尚未推薦作為標(biāo)準(zhǔn)D65照明體的光譜功率分布相應(yīng)的光源D65,但各國都研制出的D65光源不僅在可見光范圍內(nèi)更接近日光,而且紫外區(qū)也和日光非常接近。因此,對評價帶熒光的樣品極為有利。
2.標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)
用三刺激值來定量描述顏色是一種可行的方法,為了測得物體顏色的三刺激值,首先必須研究人眼的顏色視覺特性,測出光譜三刺激值。在1931年CIE定出匹配等能光譜色的XYZ三刺激值,用x,y,z來表示,這一組函數(shù)叫做“CIE 1931 RGB系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值”,CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)建立后,經(jīng)過多年實踐證明,CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者的數(shù)據(jù)代表了人眼的2°視場的色覺平均特性。但是,當(dāng)觀察視場增大至于4°以上時,某些研究者從實驗中發(fā)現(xiàn)x(λ)、y(λ)、z(λ)在波長380nm至460nm之間內(nèi)數(shù)值偏低,這是由于大面積視場觀察條件下,桿體細(xì)胞的參與以及中央凹黃色素的影響,顏色視覺會發(fā)生一定的變化。如果將2°視場,10°視場的光譜三刺激值曲線繪在同一坐標(biāo)上進(jìn)行比較,則更能清楚看到它們的差異。如下圖所示。
由圖中可看出,10°視場的y10(λ)曲線在400nm~500nm區(qū)域高于2°視場的y(λ),表明視網(wǎng)膜上中央凹以外的區(qū)域?qū)Χ滩ü庾V有更高的感受性。研究還表明,人眼用小視場觀察顏色時,辨別顏色差異的能力較低。當(dāng)觀察視場從2°增大至10°時,顏色匹配的精度也隨之提高。日常觀察物體時視野經(jīng)常超過2°范圍,因此,為了適應(yīng)大視場顏色測量的需要,CIE在1964年規(guī)定了一組“CIE1964補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值”簡稱“CIE1964補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者”,這一系統(tǒng)叫10°視場x10y10z10色度系統(tǒng)。
為了驗證CIE白度公式得到的樣品的白度與主觀測量之間關(guān)系,必須對樣品進(jìn)行測量。色度學(xué)的測量并不能測量顏色而只能測量顏色刺激,因為相同的顏色刺激在不同的背景上往往會產(chǎn)生不同的色感知,即被我們感知成不同的顏色,但是如果用儀器測量它們時,則得到相同的結(jié)果,因此要得到樣品的白度值,可以直接從光電色度計直接讀出三刺激值,然后通過一定白度公式計算出白度。
3.測色角度
絕大多數(shù)被測物體都不是完全漫反射體,照射在物體上的光,一部分可能被吸收,一部分可能透射過去,另一部分被反射出來。被吸收的部分轉(zhuǎn)變成了熱能等其他能量形式,透過部分則朝著離開眼睛的方向傳播,剩下的這兩部分對眼睛的那部分光,才能構(gòu)成顏色刺激。由此看來,在不同的照明和觀察條件下,不透明體表面的分光反射因素β(λ)是不同的。因此,國際照明委員會于1970年正式推薦了四種照明和觀測條件,其中0/45和45/0以及d/0三種照明和觀測條件下測得的分光反射率因數(shù)也可以叫做分光輻射因數(shù),可記作β(0/45)和β(45/0)以及β(d/0),在0/d條件下測得的分光反射率因數(shù)可以稱作分光反射率。分光反射率因數(shù)是四種觀察和照明條件下的總稱。
4.亮度因數(shù)Y
亮度因數(shù)指非自發(fā)光面在給定方向上的亮度與相同照明觀察條件下理想漫反射(或透射)體的亮度之比該值為1.0時代表物體的白度等于理想的100%白色表面的白度,它表明物體表面對于入射光進(jìn)行了完全反射,沒有選擇性的吸收,因此沒有顏色的變化,例如白雪;同樣,如果光透過玻璃時強(qiáng)度或波長分布沒有明顯的變化,那么玻璃是無色的(τ=1.0)。
白色樣品的高亮度因數(shù)是顯示白色的必要條件,然而Sanders-Wyszecki和Fukuda-Sugiyama等人提出:如果適當(dāng)?shù)牟ㄩL和亮度因素不變,樣品的興奮純度降低到淡藍(lán)色,那么這些樣品的主觀明亮度比其他樣品要高。
Sanders-Wyszecki在顏色空間設(shè)計了B與Y之間的關(guān)系:樣品越藍(lán),B/Y越大。他們研究結(jié)果表示:對偏淡白藍(lán)色樣品,盡管亮度因素較低,但比起帶黃光的白色樣品要白。
目視效果表明帶微藍(lán)色光的熒光增白樣品比在色品圖中完全漫反射樣品還要白,因此在色品圖中某些范圍內(nèi),帶微藍(lán)光的熒光增白樣品比完全反射漫射樣品的白度指數(shù)要高,白色公式應(yīng)反映這一點(diǎn)。
5.色澤度Tw
白色樣品中的帶紅白或帶綠白淡色影響著白度的評價。它的目視評價用RR、R、B、G、GG分別表示帶紅色的、中灰色(藍(lán)色)和帶綠色的白。這種標(biāo)定類似于對染色特征和染色固著試驗效果的評價。用主波長標(biāo)定色澤度Tw是不合理的;一般在廣泛變化的主波長上,依賴于興奮純度,找到一些帶相等紅色或帶相等綠色的淡色。對偏色樣品白度的主觀評價取決于觀察者個人的色彩偏愛、體驗、生活環(huán)境,色彩的教育和當(dāng)代人的時尚。
在不知不覺中,觀察者時常會找出帶有偏色如紅、藍(lán)、綠的熒光增白樣品中最白的樣品,這叫“喜愛白”,一個觀察者和其他人的喜愛白程度是指偏色程度,因此,一個白度公式應(yīng)符合大多數(shù)人的喜愛白。一個熒光增白樣品色澤度Tw的增加和它的白度感光度的減小不是成比例的。
6.興奮純度P
對白色樣品,許多觀察者在色澤度方面有很好的顏色判別能力,但在興奮純度方面就有欠缺。甘茨色品圖中,觀察者主觀判斷的等白橢圓中有一條長軸,是基準(zhǔn)線的一部分(從偏黃到偏藍(lán)),而短的軸則是色澤度T,的一部分(從偏紅到偏綠)。興奮純度的增加在色品圖上是指白色樣品的白度沿著基準(zhǔn)線從偏藍(lán)向偏黃方向移動3。
在CIE白度公式中,最大的白度指數(shù)限制在5Y-280應(yīng)用范圍內(nèi),它取決于每一個樣品的亮度因數(shù),對于接近完全反光漫射的樣品很容易超出這個限制。因此,白度公式的修正應(yīng)定義沿著興奮純度變化方向超出5Y-280應(yīng)用范圍仍很白的樣品。