顏色測量知識:顏色測量的參照標(biāo)準(zhǔn)及標(biāo)準(zhǔn)化條件
2023-12-14
在顏色測量的過程中,照明光源、觀察角度等多種因素,會影響顏色測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此,為了統(tǒng)一顏色測量的方法,國際照明委員會對顏色測量的條件進行了標(biāo)準(zhǔn)化。本文對顏色測量的參照標(biāo)準(zhǔn)及標(biāo)準(zhǔn)化條件做了介紹,對顏色測量知識感興趣的朋友可以了解一下!
顏色測量的參照標(biāo)準(zhǔn):
對物體表面色的精確測量,必須使用分光光度計測量。分光光度法的顏色測量在色度學(xué)中具有重要的意義,它是建立色度基準(zhǔn)或?qū)怆姺e分式色度儀器定標(biāo)的基礎(chǔ)。分光光度法通過定量的比較“標(biāo)準(zhǔn)”和樣品在同一波長上的單色輻射功率,是一種相對測量。只有分光光度式測色儀器用標(biāo)準(zhǔn)透射率樣品及標(biāo)準(zhǔn)反射率白板定標(biāo)后,才能測量待測樣品的絕對光譜光度量值。
光譜透射率定義為物體透射的輻射通量與入射的輻射通量之比。物體的光譜透射率的參照標(biāo)準(zhǔn)是空氣,因為空氣是理想透射體,在整個可見光譜波段內(nèi)的透射率均為1。通過將透射物體與同樣厚度的空氣層相比較而測得光譜透射率。因而只需要測出物體透射的輻射通量和入射的輻射通量,就可以得出絕對光譜透射率。這種情況下,空氣層既是參照標(biāo)準(zhǔn);又是工作標(biāo)準(zhǔn)。一般可以利用標(biāo)準(zhǔn)溶液或標(biāo)準(zhǔn)玻璃板作為工作標(biāo)準(zhǔn)。
物體的光譜反射系數(shù)定義為在給定的立體角、限定的方向上,待測物體反射的輻射通量與在相同照明相同方向上完全反射漫射體反射的輻射通量之比。完全反射漫射體定義為反射率等于1的理想均勻漫射體,它無損的全部反射入射的輻射通量,且在各個方向上具有相同的亮度。CIE公布用完全反射漫射體作為測量不透明物體的光譜反射系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。但是,沒有一種材料表面具有完全反射漫射性質(zhì),然而,卻可以根據(jù)反射率等于1的理想均勻漫射體標(biāo)定合適的工作標(biāo)準(zhǔn),稱此工作標(biāo)準(zhǔn)為“標(biāo)準(zhǔn)白”。它的光譜輻射亮度系數(shù)或光譜反射比是已知的,反射比應(yīng)該比較高,大于0.8以上,而且不應(yīng)有透光的特性,在整個使用期間保持恒定不變的光譜反射系數(shù)。通常采用煙熏、壓粉或噴涂的氧化鎂、硫酸鋇白板作為工作標(biāo)準(zhǔn)。工廠有時也用陶瓷白板、乳白玻璃作為工作標(biāo)準(zhǔn),但不太理想。
顏色測量的標(biāo)準(zhǔn)化條件:
1.標(biāo)準(zhǔn)照明體
在顏色測量中,光源是至關(guān)重要的,不同的光源照射會得到不同的測量結(jié)果。為了實現(xiàn)顏色測量標(biāo)準(zhǔn)化,CIE推薦了四種標(biāo)準(zhǔn)照明體(A、B、C、D)和標(biāo)準(zhǔn)光源(A、B、C),這樣,人們就可以在共同約定的具有代表性的光源下標(biāo)定物體的顏色。
為了實際使用方便,CIE在標(biāo)準(zhǔn)照明體D中推薦了三種具有特定相對光譜功率分布的照明體D55、D65、D75作為在光度、色度和顏色測量中的標(biāo)準(zhǔn)日光,其中相關(guān)色溫為6504K的標(biāo)準(zhǔn)照明體D65使用最為普遍。
2.標(biāo)準(zhǔn)照明觀測條件
在測量顏色時,待測物體表面的狀態(tài)、光源入射角以及人眼的觀察角度等的不一致都會影響測量結(jié)果。為了統(tǒng)一測量結(jié)果,CIE規(guī)定了反射物體(不透明物體)測量的四種標(biāo)準(zhǔn)照明和觀測條件:0/45(垂直照射/45°接收)、45/0(45°照射/垂直接收)、0/d(垂直照射/漫反射接收)和d/0(漫射照射/垂直接收)。
測量待測物體顏色時必須滿足這四種條件中的一種。不過此標(biāo)準(zhǔn)照明觀測條件并不適用于透射物體顏色的測量。對于透射物體,測量時直接對待測物體表面垂直方向照明,透射方向探測即可。
3.標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者
測量待測物體的顏色三刺激值時,要根據(jù)視場要求選用標(biāo)準(zhǔn)觀察者,小于4°的視場選用CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者,大于4°的視場要選用CIE1964補充標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者。這一點很重要,否則可能會造成不必要的混亂。
顏色測量的方法:
測量物體的顏色就是求出物體顏色三刺激值的過程。目前主要有兩類測量方法:分光光度法和三刺激值法。前者測量準(zhǔn)確度高,但系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜,操作麻煩,成本高,適用于要求較高的測色與配色場合;光電積分測色儀器是三刺激值讀法測色儀,光電積分器件的光譜靈敏度應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)的色匹配函數(shù),能直接測量物體的三刺激值。計算出物體色三刺激值之后,還要進行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非線性校正,這樣就可以得到顯示的三刺激值。
光電積分式儀器總的光學(xué)條件應(yīng)符合盧瑟條件(Luther condition):
式中:S(λ)為儀器所用的標(biāo)準(zhǔn)光源光譜功率分布;X10(λ)、Y10、(λ)、Z10(λ)為10°視場補充標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值;τx(λ)、τy(λ)、τz(λ)為儀器特定濾色器的光譜透過率;γ(λ)為儀器探測器的相對光譜響應(yīng)度;KX、KY、KZ為與波長無關(guān)的常數(shù)。
在儀器的生產(chǎn)中,各濾光器的光譜曲線是通過各種有色玻璃的組合匹配而形成的,實際的光譜曲線不可能完全符合上式(的要求,只能近似接近。這種不符合在顏色測量中帶來的誤差便是這類儀器的原理誤差,儀器的精度取決于接近盧瑟條件的程度。正是這種原理誤差給儀器帶來了一些弊病,如絕對測量誤差較大、臺間差較大等。