颜色测量的参照标准是什么?颜色测量的条件有哪些?
2023-04-20
颜色测量是色度学研究的重点,为了统一颜色测量的标准,探讨如何用数学方法来描述和计量颜色,色度学对颜色测量的参照标准及测量条件做了规定。那么,颜色测量的参照标准是什么?颜色测量的条件有哪些?本文为大家做了介绍,对颜色测量知识和色度学知识感兴趣的朋友可以了解一下!
颜色测量的参照标准:
对物体表面色的精确测量,必须使用分光光度法测量。分光光度法的颜色测量在色度学中具有重要意义,它是建立色度基准或对光电积分式色度仪器定标的基础。分光光度法通过定量地比较“标准”和样品在同一波长上的单色辐射功率,是一种相对测量。只有分光光度式测色仪器用标准透射率样品及标准反射率白板定标后,才能测量待测样品的绝对光谱光度量值。
光谱透射率定义为物体透射的辐射通量与入射的辐射通量之比。物体的光谱透射率的参照标准是空气,因为空气是理想透射体,在整个可见光谱波段内的透射率均为1,通过将透射物体与同样厚度的空气层相比较而测得光谱透射率。因而只需测出物体透射的辐射通量和入射的辐射通量,就可得出绝对光谱透射率。这种情况下,空气层既是参照标准,又是工作标准。一般可利用标准溶液或标准玻璃板作为工作标准。
物体的光谱反射系数定义为在给定的立体角、限定的方向上,待测物体反射的辐射通量与在相同照明、相同方向上完全反射漫射体反射的辐射通量之比。完全反射漫射体定义为反射率等于1的理想均匀漫射体,它无损地全部反射入射的辐射通量,且在各个方向具有相同的亮度。CIE公布用完全反射漫射体作为测量不透明物体的光谱反射系数的参照标准。但是,没有一种材料表面具有完全反射漫射性质,然而却可以根据反射率等于1的理想均匀漫射体标定合适的工作标准,称此工作标准为“标准白”,它的光谱辐亮度系数或光谱反射比是已知的,反射比应该比较高,大于0.8以上,而且不应有透光的特性,在整个使用期间保持恒定不变的光谱反射系数。通常采用烟熏、压粉或喷涂的氧化镁、硫酸钡白板作为工作标准。工厂有时也用陶瓷白板、乳白玻璃作为工作标准,但不太理想。
颜色测量的条件:
颜色测量和测量仪器的研究是色度学最主要的工程应用。它通过心理物理方法的研究,规定统一的标准,探讨如何用数学方法来描述和计量颜色。颜色参数除了与被测颜色本身的特性有关之外,还与测量的几何条件、照明光源的光谱特性有很大关系。为此,CIE推荐了几种标准照明体和标准光源,制定了标准照明条件、测量条件和白色标准,以便各国的颜色参数能够交流、对比。
照明光源的光谱功率分布与物体呈现的颜色有密切的关系。同一物体,在不同的光源照明下具有不同的颜色。CIE推荐了几种标准照明体和标准光源:标准照明体A、C、D65和另外一些照明体D,标准光源A和C。照明体D模拟各种日光时相,它们的相对光谱功率分布是在对日光进行实验测量的基础上获得的,分别代表不同的相关色温,如D65代表6500K相关色温的标准照明体,D75代表相关色温为7500K的标准照明体。CIE优先推荐采用D65照明体进行颜色测量。
照明几何状态对测量结果会有很大的影响,绝大多数待测物体不是完全的漫反射体,它们的表面或多或少有光泽,即有部分的规则反射。照射在物体上的辐射通量一部分被吸收,一部分可能透射过去,其余部分被有方向性地反射出来。被吸收的辐射通量转化为热能,透射部分朝着离开眼睛的方向传播,这两部分辐射通量对眼睛都不起作用,只有由物体从一定方向反射而进入到眼睛的那部分辐射通量才构成颜色刺激。因而同样的物体在不同的方向上有不同的反射或透射。此外,照明光束的孔径和测量光束的孔径大小对颜色测量结果也有影响。将照明几何状态、照明光束的孔径、测量光束的孔径统称为照明和测量(观察)条件。
CIE正式推荐了四种用于反射样品测量的标准照明和测量条件,如下图所示。
1.垂直/45°(缩写为 0/45):照明光束的光轴和样品表面的法线间的夹角不应超过10°。在与样品表面法线成45°±5°的方向观测,照明光束的任一光线和其光轴之间的夹角不超过 5°。观测光束也应遵守同样的限制。将此条件下的光谱反射系数记为β0/45。
2.45°/垂直(缩写为45/0):样品可以被一束或多束光照明,照明光束的轴线与样品表面的法线成45°±5°,观测方向和样品表面的法线之间的夹角不应超过10°,照明光束的任一光束和照明光束轴之间的夹角不应超过5°,观测光束也应遵守同样的限制。将此条件下的光谱反射系数记为 β45/0。
3.垂直/漫射(缩写为0/d):照明光束的光轴与样品表面的法线之间的夹角不应超过10°。反射通量借助于积分球来收集。照明光束的任一光线和其光轴之间的夹角不超过5°,积分球的大小可以随意,一般认为测色标准积分球的直径是200mm,但其开孔的总面积不能超过积分球内反射总面积的10%,将此条件下的光谱反射系数记为ρ。
4.漫射/垂直(缩写为d/0):用积分球漫射照明样品。样品的法线和观测光束轴之间的夹角不应超过10°,积分球可以任意大小,但其开孔的总面积不能超过积分球内反射总面积的10%。观测光束的任一光线和其光轴之间的夹角不应超过5°。将此条件下的光谱反射系数记为βd/0。
对透射样品的色度测量,CIE推荐了三种照明和测量条件:
垂直/垂直(缩写为0/0):照明光束光轴与样品法线的夹角不应超过5°,照明光束的任何光线与其光轴之间的夹角不超过5°,观测光束的几何结构与照明光束相同。安置样品时,只让规则透射部分光辐射进入探测器,这一条件下测得的光谱透射率称为规则透射比τt。
垂直/漫射(缩写为0/d):照明光束光轴与样品法线的夹角不应超过5°,照明光束的任何光线与其光轴之间的夹角不超过5°。用积分球收集半球形透射的光辐射通量,积分球球壁的反射比应该一致。在积分球上设置光泽陷阱可以消除规则透射部分的光辐射通量的影响,这一条件下测得的光谱透射率称为漫透射比τ0/d;此时,如将探测器和光源的位置互换,则得τd/0。
漫射/漫射(缩写为d/d):样品由积分球漫射照明,用积分球收集透射的光辐射通量。这一条件下测得的光谱透射率称为双漫透射比τd/d。