为了进行定量的而不仅仅是定性的色彩分析,我们需要对不同照明体下的物体的光学特性进行统一标准评价的计算。因此,国际照明委员会CIE建立了一系列用于颜色描述的标准色度系统。本文对颜色测量的参照标准及颜色测量的条件做了介绍,感兴趣的朋友可以了解一下!
在实际生活中,人们生活的缤纷世界是处于不同照明体的照明之下,其中包括各种人活工照明体如灯光和自然照明体如日光等。日光的光谱分布会在不同的环境和地点体现出相当明显的各种差异;人工光源的种类繁多,有很多不同的光谱分布。物体的颜色与光源之间存在着密不可分的联系,在不同照明体的光学照明之下,同一物体会呈现出不同的电磁辐射表达,有些表达可被肉眼识别,这就是平常我们所说的颜色。颜色测量的重复性因为照明体的不同而受到了严重的影响,同时,当今世界各国科学家对颜色方面的探讨都逃离不开照明体和光学频谱本身的影响。
为了进行定量的而不仅仅是定性的色彩分析,我们需要对不同照明体下的物体的光学特性进行统一标准评价的计算。1931年,国际标准照明委员会建立了一系列颜色空间标准用于表示能够被大部分人类肉眼识别的光波,我们又称为可见光束。最基本的CIE色空间标准是CIE_XYZ,它建立在标准观察者的视觉能力的基础上一就是说它反映了人眼在标准情况下可见颜色的范围。基于CIE_XYZ又有CIE_xyY、CIE_Lab、CIE_Lch等空间标准。目前业界最常用的是CIE Lab色空间。
CIE Lab色空间中,L值表示颜色的明度、a值表示颜色绿红值、b值表示颜色蓝黄值。如果只有一个特定的颜色值判断颜色意义不大,但实际意义上的两种颜色,当我们比较的时候,可以通过这两种颜色的差异来识别它们之间的差别。所以我们说,我们可以在一定的容差范围,在进行质量控制时,样品和标准偏差值之间的颜色测量的误差在范围内即为合格,超出为不合格的产品。通过使用Lab空间,我们对生产控制实现数字化。
CIE中国推荐了标准的照明体和标准光源,用来对于颜色进行测量和计算的方法,包括标准照明体A、B、C和D55、D65、D75等,这些照明体的确认对颜色的评价制定了统一标准。
1.标准照明体和标准光源
光源在色度学中非常重要,没有光就没有颜色。阳光照射下的五彩景物,在黑夜里便失去了光彩。可见,光和色是紧密相连的。首先,不论是反射光还是透射色,在不同的光照下呈现不同的颜色,比如,舞台上演员的白衣裙,投照红光呈现红色,投照绿光时呈现绿色。不同光谱成分的光源可以改变表面颜色。因此,在某种光照下匹配的颜色对,在另一种光谱组成不同的光照下不能匹配。其次,一个颜色的主波长和刺激纯度的确定,必须相对于特定的无彩色刺激,对于表面色则是特定光源照射下的完全漫反射体(反射或透射)。第三,在需要计算色差时,无论采用CIELAB还是 CIE DE2000 系统,都要求相对参考白,一般是用特定光源照明下的完全漫反射体,或者是指定白色或高投射物体。第四,对于发荧光的样品,不同光谱组成的光源,尤其是紫外辐射成分的多少,将激发不同的荧光色。因此,对于反射和透射物体色,如果不对所用光源做出规定,那么,颜色测量和所得到的三刺激值X,Y,Z和任何色度值都是没有意义的。
在影响物体颜色的波长范围内,具有某一特定的相对光谱功率(能量)分布,定义为“照明体”。它是指特定的“光谱功率分布”,这一光谱功率分布不一定必须由一个具体的人工光源来提供,也不一定能够由光源实现。“光源”是指能发光的物理辐射体,如灯,太阳等。标准照明体是指由CIE推荐的用于色度学的照明体,有标准照明体A,B,C,D。实践表明,标准照明体B和C不能正确代表相应时相的昼光。由于历史原因,现在除罗维朋比色计仍沿用B光源外,B照明体已经被淘汰,而用标准照明体D代表昼光。标准照明体C在非荧光色的测量中仍被较普遍地采用着。实际,在色度学领域内,A和D65是应用最多的标准照明体。
标准光源是用人工光源来实现CIE标准照明体的相对光谱功率分布,以满足色度学的应用需求。已推荐的标准光源有A和C。
标准光源 A:由相关色温为2856K的充气螺旋钨丝来实现的。如果要求更准确地实现标准照明体A的紫外辐射的相对光谱功率分布,可以使用熔融石英玻璃壳或带有石英窗口的灯。
标准光源 C:由标准光源A结合一组特定的戴维斯-吉伯逊(Davis-Gibso)液体绿光实现。
D65标准光源又称国际标准人工日光(Artificial Daylight),其色温为6500K。多光源标准光源箱中除了必须包含的D65标准光源外,还有TL84、CWF、UV、F、A、U30、HOR等光源。
标准光源的各项技术指标要满足CIE国际照明委员会及CY3-91标准有关色评价与配色比色照明条件之规定,可全天候的应用于纺织服装、印染、印刷、制漆、油墨、塑料、电子等各行各业涉及色彩观察与配色比对之作业场合。
2.标准照明和观测条件
根据CIE推荐,我国国家标准规定了4种标准照明和观测条件如下:
(1)45/垂直,符号为45/0
样品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±2)°;观测方向和样品表面的法线间的夹角就不超过10°,照明光束的任一光线与其轴线间的夹角应不超过8°;观测光束也应符合同样的限制。如图(a)所示。
(2)垂直/45°,符号为0/45
样品被一束光照明,该光束的有效轴线与样品表面的法线之间的夹角应不超过10°;在与样品法线成45±2°的方向观测。照明光束的任一光线与其光轴之间的夹角应不超过8°;观测光束也应符合同样的限制。如图(b)所示。
(3)漫射/垂直,符号为d/0
样品被积分球漫射照明;在样品的法线方向观测。观测光束的轴线和样品法线之间的夹角应不超过10°,积分球的大小可以是任意的,但球的开孔部分的总面积不能超过积分球内反射整球总面积的10%。观测光束的任一光线与其光轴之间的夹角应不超过5°。如图(c)所示。
(4)垂直/漫射,符号为0/d
样品被一束光照明,该光束的轴线和样品法线之间的夹角应不超过10°;反射通量借助于积分球来收聚。照明光束的任一光线与其轴线之间的夹角就不超过5°。积分球的大小可以是任意的,只要球的开孔部分的总面积不超过积分球内反射整球面积的 10%。如图 (d)所示。
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