颜色测量知识:颜色测量的参照标准及标准化条件
2023-12-14
在颜色测量的过程中,照明光源、观察角度等多种因素,会影响颜色测量结果的准确性。因此,为了统一颜色测量的方法,国际照明委员会对颜色测量的条件进行了标准化。本文对颜色测量的参照标准及标准化条件做了介绍,对颜色测量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,必须使用分光光度计测量。分光光度法的颜色测量在色度学中具有重要的意义,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的比较“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。因而只需要测出物体透射的辐射通量和入射的辐射通量,就可以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。一般可以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,它无损的全部反射入射的辐射通量,且在各个方向上具有相同的亮度。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”。它的光谱辐射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。
颜色测量的标准化条件:
1.标准照明体
在颜色测量中,光源是至关重要的,不同的光源照射会得到不同的测量结果。为了实现颜色测量标准化,CIE推荐了四种标准照明体(A、B、C、D)和标准光源(A、B、C),这样,人们就可以在共同约定的具有代表性的光源下标定物体的颜色。
为了实际使用方便,CIE在标准照明体D中推荐了三种具有特定相对光谱功率分布的照明体D55、D65、D75作为在光度、色度和颜色测量中的标准日光,其中相关色温为6504K的标准照明体D65使用最为普遍。
2.标准照明观测条件
在测量颜色时,待测物体表面的状态、光源入射角以及人眼的观察角度等的不一致都会影响测量结果。为了统一测量结果,CIE规定了反射物体(不透明物体)测量的四种标准照明和观测条件: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)。
测量待测物体颜色时必须满足这四种条件中的一种。不过此标准照明观测条件并不适用于透射物体颜色的测量。对于透射物体,测量时直接对待测物体表面垂直方向照明,透射方向探测即可。
3.标准色度观察者
测量待测物体的颜色三刺激值时,要根据视场要求选用标准观察者,小于4°的视场选用CIE1931标准色度观察者,大于4°的视场要选用CIE1964补充标准色度观察者。这一点很重要,否则可能会造成不必要的混乱。
颜色测量的方法:
测量物体的颜色就是求出物体颜色三刺激值的过程。目前主要有两类测量方法:分光光度法和三刺激值法。前者测量准确度高,但系统构成复杂,操作麻烦,成本高,适用于要求较高的测色与配色场合;光电积分测色仪器是三刺激值读法测色仪,光电积分器件的光谱灵敏度应满足标准色度系统的色匹配函数,能直接测量物体的三刺激值。计算出物体色三刺激值之后,还要进行神经网络非线性校正,这样就可以得到显示的三刺激值。
光电积分式仪器总的光学条件应符合卢瑟条件(Luther condition):
式中:S(λ)为仪器所用的标准光源光谱功率分布;X10(λ)、Y10、(λ)、Z10(λ)为10°视场补充标准色度观察者光谱三刺激值;τx(λ)、τy(λ)、τz(λ)为仪器特定滤色器的光谱透过率;γ(λ)为仪器探测器的相对光谱响应度;KX、KY、KZ为与波长无关的常数。
在仪器的生产中,各滤光器的光谱曲线是通过各种有色玻璃的组合匹配而形成的,实际的光谱曲线不可能完全符合上式(的要求,只能近似接近。这种不符合在颜色测量中带来的误差便是这类仪器的原理误差,仪器的精度取决于接近卢瑟条件的程度。正是这种原理误差给仪器带来了一些弊病,如绝对测量误差较大、台间差较大等。