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色差仪使用过程中极易混淆的几个常规参数

时间:2024-02-21 点击:190次

色差仪在使用的过程中,会涉及到各种各样的色度参数,例如颜色测量模式SCI和SCE、颜色空间Lab和L*a*b*等,对于这些参数的概念,许多的用户在使用的过程中不是很了解。本文对色差仪使用过程中极易混淆的几个参数做了详细的介绍,感兴趣的朋友可以了解一下!

色差仪

测量模式——SCI和SCE:

特别注意,只有积分球才会区分镜面光泽包含和镜面光泽排除,这是很多初学者经常容易忽略的概念。当人们在观察光泽样品时,他们总是旋转样品以消除镜面反射,从而能看到样品的真实颜色。因此,光泽排除的积分球应运而生。测色时除去光镜面反射,得到的结果与目视测量有更好的一致性。它的原理是在积分球上开一个孔,该孔放在镜面反射的方向,可根据测量需要,分别将与球的内壁相同的材料或黑色光阱放在镜面开孔处,这样就可将镜面反射光包含在测量中,也可以将镜面反射光从测量中除去。缩写形式“SCI”(Specular Component Included)用于表示包含镜面光泽的积分球测量,而“SCE”(Specular Component Excluded)用于表示排除镜面光泽的积分球测量。测色时最好指明使用的是哪种模式。

包含镜面光泽的测量方法,可以把样品表面的影响降至最低,特别适合颜色质量监控和计算机配色,反映的是样品材质的颜色,与样品表面条件无关;而排除镜面光泽的测量方法,所测量的结果和肉眼观察的比较相似,考察了样品表面状态和纹理的影响。这2种模式被广泛应用在材料性能测试过程中。


颜色空间——Lab和L*a*b*:

Lab指的是Hunter Lab,它是建立在颜色对立理论基础上的三维直角坐标系,是不带星号的。CIEL*a*b*(CIELAB)是惯常用来描述人眼可见的所有颜色的最完备的色彩模型。L、a和b后面的星号(*)是全名的一部分,因为它们表示L*、a*和b*,不同于L、a和b。这2种表色系统都是建立在颜色对立理论基础上的,应用都比较广泛,区分这2种表色系统还是很有必要的。

Hunter Lab和CIELAB颜色体系的计算公式不同,虽然都是由X、Y、Z经数学计算而来,但是色度量的取值不同。比如同样是瓷砖的颜色——黄色,Hunter Lab体系的颜色参数值为L=61.42,a=+18.11,b=+32.23,而CIELAB体系的颜色参数值则分别为L*=67.81,a*=+19.56,b*=+58.16。

2个色度空间与视觉感官的均匀性都存在差异。

比如虽然CIELAB色空间是 CIE 推荐的均匀颜色空间,而实际上CIELAB空间对于人眼的色彩感觉来说也还是不均匀的。在该空间的某个区域(如红色区域)取2个色样点与另一区域(如绿色区域)同等距离的2个色样点作比较,会发现在红色区域的2个色样的视感觉差别和绿色区域的2个色样的视感觉差别不一样,即在不同颜色区域,色彩的宽容量数值是不相等的。HunterLab和CIELAB的色空间示意图如下图所示。

HunterLab色空间和CIELAB色空间


色调角和色调差——hab和△H*ab:

根据CIELAB计算公式得到L*、a*、b*值,一组L*、a*、b*数据对应CIELAB色空间中的一个点,为了表述任意2种颜色在色空间的相对位置,引入了饱和度C*ab、色调角hab和色调差△H*ab。

CIEL*a*b*(CIELAB)色空间方程如下式所示。

CIELAB色空间方程

经过换算后得到下式:

色调差△H计算式

式中,X、Y、Z——物体的三刺激值,无单位;Xn、Yn、Zn——参比白色的三刺激值,无单位;L*——明度,无单位;a*、b*——色度坐标,无单位;C*ab——饱和度,无单位;hab——色调角,(°);△E*ab——色差值,无单位;△H*ab——色调差,无单位;C*S——标准样的饱和度,无单位;C*B——批次样的饱和度,无单位。

因此,色调角的写法是hab取值范围为0°~360°;色调差的写法是△H*ab,单独的H*是不存在的。色调差△H*ab;可以通过标准样的饱和度C*S、批次样的饱和度C*B以及色调角差△hab快速计算出来。


观察者角度——2°和10°:

标准观察者是一个专有名词,了解颜色体系的发展过程,就不难理解2°标准观察者和10°标准观察者(以下简称观察者)。2°观察者和10°观察者的实质是一组标准观察者的配色函数。这组配色函数是通过一些正常色观察者统计得出的,它与人眼的结构相关。

2°观察者的配色函数是1931年建立起来的,而10°观察者的配色函数是1964年在2°观察者的统计数据的基础上发展起来的,10°观察者的视场包含了2°观察者的视场。10°观察者具有更为严密的统计基础,因为它是建立在更多位正常色观察者的统计数据基础之上的。

CIE1931-XYZ标准观察者的各个参数,都是适用于 2°视场的中央观察条件(适用10-4°视场),此视场角下观察物体,主要是人眼的中央凹椎体细胞起作用。故小于 1°的极小视场的颜色观察和大于40的视场颜色观察条件,CIE1931-XYZ标准色度观察者不适用。因此,为了适应大视场的颜色观察,人们在大量实验的基础上,又建立了“CIE1964-XYZ 色度学系统”。

在“CIE1964-XYZ补色色度学系统”中观察被测物体,既覆盖了视网膜中心的椎体细胞,也覆盖了视网膜中央凹周围的杆体细胞,它适合于10°大视场。人的眼睛在2°的视场条件下,识别物体颜色的能力较低,在10°的视场条件下,判断颜色的精度和重现性较高。目前颜色测量大多采用,10°的视场。

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