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技術(shù)文章

色差計(jì)的楷敘


色差計(jì) 為什么要測(cè)量顏色？ 質(zhì)量控制在任何行業(yè)都是非常重要的，而顏色控制是品質(zhì)保證的??鍵因素。正常視力的人可以分辨大約1000萬(wàn)種顏色，為了進(jìn)行色彩交流，人們希望量化色彩現(xiàn)象，建立色彩標(biāo)準(zhǔn)，用數(shù)字來(lái)表示顏色。 國(guó)際照明委員會(huì)CIE于1931年起先后規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者、照明和觀察條件、標(biāo)準(zhǔn)光源、表色系統(tǒng)、色差公式、白度公式等，這些標(biāo)準(zhǔn)奠定了現(xiàn)代色度學(xué)的基礎(chǔ)，也是現(xiàn)代色差計(jì)器的理論依據(jù)。利用色差計(jì)測(cè)量被測(cè)物體所得的數(shù)據(jù)，包括色度值和色差值等，用戶(hù)可以準(zhǔn)確獲得需要的顏色。同時(shí)，在任何行業(yè)大家都以可靠的測(cè)量數(shù)據(jù)為依據(jù)，避免了因色彩溝通而引起的誤解和糾紛，降低了成本，提高了生產(chǎn)效率。 如何選擇色差計(jì) 色差計(jì)器有很多種，從結(jié)構(gòu)原理上主要可分為以下幾種類(lèi)型： 白度計(jì) 白度計(jì)只用于測(cè)量非彩色物體表面的白度值。由于白度計(jì)不能測(cè)量物體的色度，因此使用上有一定的局限性,但價(jià)格便宜。 測(cè)**差計(jì) 測(cè)**差計(jì)可直接測(cè)量物體的反射色、透射色，對(duì)測(cè)得的模擬信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，依據(jù)色差公式演算處理，得到三刺激值及其它色度值和色差值。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，價(jià)格便宜，因經(jīng)濟(jì)實(shí)用，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)部門(mén)、實(shí)驗(yàn)室、質(zhì)檢部門(mén)等。 分光色差計(jì) 分光色差計(jì)可測(cè)量被測(cè)物體每個(gè)顏色點(diǎn)（10nm或20nm波長(zhǎng)間隔）的反射率曲線(xiàn)、透射率曲線(xiàn)。對(duì)測(cè)得的模擬信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，依據(jù)色差公式演算處理，得到三刺激值及其它色度值和色差值。分光色差計(jì)的精度較高，只用于對(duì)色差要求極高的場(chǎng)合，價(jià)昂貴?配色儀 某種色差計(jì)器加上與其配套的配色軟件即為配色儀。配色軟件將測(cè)色數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，直接給出配方?？纱蟾倍冉档蜕a(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，但價(jià)格昂貴。 偏色的判斷與糾正 在生產(chǎn)中，常常希望將產(chǎn)品的顏色與目標(biāo)色的色差控制在一定范圍之內(nèi)，即希望產(chǎn)品的顏色更接近理想的顏色。但實(shí)際工作中卻很難做到，顏色常有偏差。如何判斷并糾正這種偏差？可利用CIE1976L*a*b* 色空間或HunterLab色空間解決。以CIE1976L*a*b* 色空間為例，它由三維顏色直角坐標(biāo)L*、a*、b*構(gòu)成，如下圖所示。 明度指數(shù)L*（亮度軸），表示黑白，0 為黑色， 100 為白色，0—100之間為灰色。 色品指數(shù)a*（紅綠軸），正值為紅色，負(fù)值為綠色。 色品指數(shù)b*（黃藍(lán)軸），正值為黃色，負(fù)值為藍(lán)色。 所有顏色都可以用L*、a*、b*這三個(gè)數(shù)值表示，試樣與標(biāo)樣的L*、a*、b*之差，用ΔL*、Δa*、Δb*表示；ΔE*表示總色差。 ΔL*為正，說(shuō)明試樣比標(biāo)樣淺；為負(fù)，說(shuō)明試樣比標(biāo)樣深。 Δa*為正，說(shuō)明試樣比標(biāo)樣紅（或少綠）；為負(fù)，說(shuō)明試樣比標(biāo)樣綠（或少紅）。 Δb*為正，說(shuō)明試樣比標(biāo)樣黃（或少藍(lán)）；為負(fù)，說(shuō)明試樣比標(biāo)樣藍(lán)（或少黃）。 例如： 某紡織車(chē)間欲將一匹白布染成某種目標(biāo)色，設(shè)具有這種目標(biāo)色的布為標(biāo)準(zhǔn)樣品，并用北京盛名揚(yáng)公司生產(chǎn)的SMY-2000系列測(cè)**差計(jì)直接測(cè)得此標(biāo)準(zhǔn)樣品的CIE1976均勻顏色空間參數(shù)為L(zhǎng)*=69.30，a*=16.11，b*=30.23。為得到更接近標(biāo)準(zhǔn)樣品顏色的染色配方，操作人員先根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)用“配方1”染色，并用SMY-2000測(cè)量染色后的試樣1，測(cè)色結(jié)果如下表所示。由于“試樣1”與標(biāo)準(zhǔn)樣品的色差過(guò)大，將配方修改后重新染色得到“試樣2”，依次類(lèi)推，*后得到“試樣3”，因“試樣3”與標(biāo)準(zhǔn)樣品的色差已在容差范圍內(nèi)，如下表所示，這樣就可以用染制“試樣3”的配方去染這匹布了。 L* a* b* ?L* ?a* ?b* ?E* 配方 偏色 判斷 試樣1 72.90 14.71 33.99 3.60 -1.40 3.76 5.39 配方1 明度大 不夠紅 太黃 試樣2 68.07 17.22 30.91 -1.23 1.11 0.68 1.79 配方2： 在配方1基礎(chǔ)上 加灰色染料 加紅色染料 減黃色染料 明度小 過(guò)紅 略黃 試樣3 68.99 16.33 30.74 -0.31 0.22 0.51 0.63 配方3： 在配方2基礎(chǔ)上 減灰色染料 減紅色染料 減黃色染料 在容差范圍內(nèi) 此例說(shuō)明用SMY-2000系列測(cè)**差計(jì)可在偏色的判斷與糾正方面發(fā)揮積極的作用，同時(shí)在配色工作中也有一定指導(dǎo)意義。 積分球?qū)ι钣?jì)性能的影響至關(guān)重要 積分球一般由金屬殼球體內(nèi)表面噴涂反射材料制成。積分球涂層的好壞直接影響著測(cè)光的準(zhǔn)確性，因此國(guó)際照明委員會(huì)CIE對(duì)此十分重視，對(duì)積分球內(nèi)涂層作出了嚴(yán)格的要求。 劣質(zhì)的積分球存在使用一段時(shí)間后老化、變黃等問(wèn)題。而一旦這種情況出現(xiàn)，色差計(jì)就不能提供準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)，積分球必須整個(gè)更換。而積分球是色差計(jì)的關(guān)鍵部件，維護(hù)費(fèi)用很高。好的積分球涂層采用穩(wěn)定、耐用的高反射材料，耐老化、不會(huì)變色，整機(jī)的使用壽命長(zhǎng)，維護(hù)費(fèi)用低。用戶(hù)在選擇時(shí)必須考慮這個(gè)非常重要的因素。 北京盛名揚(yáng)公司生產(chǎn)的SMY-2000系列測(cè)**差計(jì)，積分球涂層采用新型漫反射材料，不怕潮濕、不怕光照、耐老化，長(zhǎng)久不變黃，您可放心使用。 色差計(jì)的應(yīng)用 眾所周知, 大自然的顏色千變?nèi)f化, 正常視力的人可以分辨大約1000萬(wàn)種顏色。對(duì)同一種顏色的描述，會(huì)因各人國(guó)籍、民族、職業(yè)、習(xí)慣、年齡、情緒、身體狀況等因素而產(chǎn)生很大差異。因此在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,控制豐富的色彩成為難題。隨著科技的進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，借助儀器來(lái)測(cè)量顏色，提高產(chǎn)品質(zhì)量或加強(qiáng)生產(chǎn)效率等愈加廣泛。色差計(jì)為您提供公正、可靠的色度、色差數(shù)據(jù)。這樣在品管、生產(chǎn)、及客戶(hù)、協(xié)作單位等各環(huán)節(jié)之間，大家都以可靠的測(cè)量數(shù)據(jù)為依據(jù)，完全排除人為因素，可大幅減少爭(zhēng)執(zhí)、降低成本、提高效率。 應(yīng)用廣泛 顏色與人們的生活密切相關(guān)。顏色的測(cè)量和控制在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中已成為評(píng)定產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)。色差計(jì)可廣泛應(yīng)用于塑料、涂料、染料、紡織、印刷、建材、化工、冶金、醫(yī)藥、食品、電影電視、家用電器、教育、圖書(shū)、文物管理等行業(yè)。人們可利用色差計(jì)給出的色度、色差數(shù)據(jù)控制產(chǎn)品的顏色在誤差范圍內(nèi)，更接近目標(biāo)色；確保產(chǎn)品顏色達(dá)到各行業(yè)所要求的顏色標(biāo)準(zhǔn)并滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)顏色的要求。 測(cè)色數(shù)據(jù) 色差計(jì)給出的測(cè)色數(shù)據(jù)應(yīng)符合有關(guān)國(guó)際、國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。初次使用色差計(jì)，用戶(hù)一般會(huì)面對(duì)紛繁復(fù)雜的顏色數(shù)據(jù)感到無(wú)從下手。 色度學(xué)理論建立了不同的表色系統(tǒng)，每一種表色系統(tǒng)都可用三維顏色空間來(lái)描述，這些顏色空間相互獨(dú)立。起初國(guó)際照明委員會(huì)CIE利用任何一種顏色都可由三原色混合而成的原理，用可見(jiàn)光譜紅色的亮端700nm、汞燈的二條明亮譜線(xiàn)546.1nm、435.8nm作為紅、綠、藍(lán)三種原色，并建立了RGB表色系統(tǒng)，但R、G、B在配色時(shí)會(huì)出現(xiàn)負(fù)值，計(jì)算不方便，也不易直觀理解。后來(lái)CIE于1931年在RGB表色系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提出了三個(gè)虛擬的三原色X、Y、Z，并建立了“CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)”，即XYZ表色系統(tǒng)。XYZ表色系統(tǒng)消除了配色時(shí)出現(xiàn)負(fù)值的情況，但這一表色系統(tǒng)是以2?視場(chǎng)下的光譜色匹配實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，因此適用范圍只限于? 4?的視場(chǎng)范圍。1964年CIE又規(guī)定了一種10?視場(chǎng)的表色系統(tǒng)，稱(chēng)為“CIE1964補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)”，在這一表色系統(tǒng)中用10?視場(chǎng)下的X、Y、Z表示顏色。實(shí)踐表明人眼用小視場(chǎng)觀察顏色時(shí)，辨別顏色差異的能力較低，當(dāng)觀察視場(chǎng)從2?增大至10?時(shí)，顏色匹配的精度和辨別色差的能力逐漸增高。但視場(chǎng)角再進(jìn)一步增大時(shí)，則顏色匹配的精度提高也就不大了。由于這種原因，現(xiàn)代色差計(jì)器逐漸采用10?視場(chǎng)下的數(shù)值和公式。 建立了色度學(xué)系統(tǒng)就解決了用數(shù)量來(lái)描述顏色的問(wèn)題。但是兩種顏色的三刺激值X、Y、Z之差相同，并不代表人感覺(jué)到的色知覺(jué)相同。實(shí)踐證明三刺激值之差相同的兩種顏色，隨這兩種顏色的不同引起人的色知覺(jué)差異是不同的。對(duì)某兩種顏色感到有很大差異，但同樣的三刺激值之差對(duì)另外兩種顏色可能會(huì)感到差異很小。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常需要鑒別樣品顏色的差別。前面介紹的表色系統(tǒng)不能滿(mǎn)足這些要求。為解決這個(gè)問(wèn)題，CIE做了大量的工作并于1976年推薦了L*a*b*均勻顏色空間及色差公式，在這個(gè)三維空間中，每個(gè)點(diǎn)代表一種顏色，空間中兩點(diǎn)之間的距離代表兩種顏色的色差，并且相等的距離能代表相同的色差。另外，1948年亨特建立的亨特均勻顏色空間在某些行業(yè)也很常用。 任何顏色都可用某一種表色系統(tǒng)準(zhǔn)確的表示，并可在此表色空間中找到和這種顏色相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。在XYZ表色系統(tǒng)，用X、Y、Z表示顏色的三刺激值，用x、 y表示色品坐標(biāo)。在HunterLab表色系統(tǒng)，用L、a、b表示顏色，其中L為明度指數(shù)，a、b為色品指數(shù)。在CIE1976L*a*b*表色系統(tǒng)，用L*、a*、b*或L*、C*、h表示顏色，其中L*為明度指數(shù)，a*、b*為色品指數(shù)，C*為彩度，h為色調(diào)角。 在很多部門(mén)，有時(shí)對(duì)表征物體顏色的**值參量本身并不感興趣，而是認(rèn)為各物體之間的顏色差別，尤其是同批產(chǎn)品中與它們的標(biāo)準(zhǔn)樣品之間的色差更為重要。某一種顏色與標(biāo)準(zhǔn)色之間的色差用?E或?E*表示。 除此之外，測(cè)色數(shù)據(jù)還包括白度，黃度等。其中白度有很多種表示方法，常用的有CIE86白度（又稱(chēng)甘茨白度）、Hunter白度、GB/T5950-1996白水泥的白度等。（注意：對(duì)不屬于灰白物體系列的物體，測(cè)得的各種白度值均無(wú)意義。） 利用儀器給出的測(cè)色數(shù)據(jù)我們可以建立產(chǎn)品的顏色數(shù)據(jù)庫(kù)，控制產(chǎn)品的顏色質(zhì)量，保證顏色的一致性。 如此多的測(cè)色數(shù)據(jù)，究竟選擇哪一種表示您的顏色？那要依據(jù)您的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及客戶(hù)的要求而定。