詳解顏色是如何測(cè)量的，包含了哪些參數(shù)

? ?1、顏色

　　詳解顏色是如何測(cè)量的，包含了哪些參數(shù)?當(dāng)一個(gè)人觀看一個(gè)物體時(shí)，從物體反射(或穿過(guò)物體)的光源發(fā)出的光進(jìn)入眼睛，并被視網(wǎng)膜中的幾種感光細(xì)胞收集。這些細(xì)胞收集的光的比例被發(fā)送到大腦并被感知為顏色。在實(shí)踐中，收集到的光的簡(jiǎn)單比例在通過(guò)神經(jīng)時(shí)經(jīng)過(guò)各種處理，然后被人識(shí)別為顏色。顏色測(cè)量是一種將人類感知到的顏色表示為值的方法。顏色測(cè)量與照明、物體的光譜特性和人眼的光譜靈敏度特性有關(guān)。由于照明的光譜分布和眼睛的光譜靈敏度特性(顏色匹配函數(shù))在 JIS 標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)行了定義，如果已知物體的光譜反射，則可以計(jì)算顏色值。(如果光線穿過(guò)物體，可以使用光譜透射率進(jìn)行計(jì)算。但是，在下面的說(shuō)明中使用光譜反射率。)為了更詳細(xì)地說(shuō)明，在 JIS 標(biāo)準(zhǔn)中，照明的光譜分布和顏色匹配函數(shù)是使用多個(gè)條件計(jì)算的。我們熟悉改變照明時(shí)顏色的變化。因此，為每個(gè)照明光譜分布設(shè)置不同的系數(shù)。此外，顏色也會(huì)根據(jù)視野(視角)而變化，由于與視網(wǎng)膜的靈敏度分布特性有關(guān)。因此，JIS標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)視場(chǎng)設(shè)置了不同的配色功能。顏色測(cè)量需要從 380 nm 到 780 nm 的波長(zhǎng)范圍，這相當(dāng)于人眼可以感知的波長(zhǎng)。顏色測(cè)量可以通過(guò)基于紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)在該波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光譜反射測(cè)量的計(jì)算來(lái)進(jìn)行。顏色測(cè)量軟件可用于簡(jiǎn)單的顏色測(cè)量。顏色測(cè)量可以通過(guò)基于紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)在該波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光譜反射測(cè)量的計(jì)算來(lái)進(jìn)行。顏色測(cè)量軟件可用于簡(jiǎn)單的顏色測(cè)量。顏色測(cè)量可以通過(guò)基于紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)在該波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光譜反射測(cè)量的計(jì)算來(lái)進(jìn)行。顏色測(cè)量軟件可用于簡(jiǎn)單的顏色測(cè)量。

　2、顏色測(cè)量

　　詳解顏色是如何測(cè)量的，包含了哪些參數(shù)?要使用一種叫分光光度計(jì)進(jìn)行顏色測(cè)量，首先要測(cè)量物體的光譜反射率?；谡彰鞯墓庾V分布、為對(duì)象獲得的光譜反射率和顏色匹配函數(shù)的計(jì)算將顏色表示為數(shù)值。照明光譜分布和配色函數(shù)值存儲(chǔ)在測(cè)色軟件中，以在測(cè)量光譜反射光譜時(shí)獲得顏色測(cè)量值。XYZ 三色值是顏色測(cè)量的基礎(chǔ)。JIS Z 8722“顏色測(cè)量方法——反射和透射物體”使用以下表達(dá)式計(jì)算 XYZ 三色值。

　　其中，S(λ): 波長(zhǎng)λ處的照明光譜分布值;x(λ), y(λ),z(λ): XYZ顏色系統(tǒng)中的顏色匹配函數(shù)值;R(λ): 樣本光譜反射率;Δλ: 波長(zhǎng)計(jì)算間隔

　　除了 XYZ 三色值之外，還有其他幾種用于表示顏色的顏色規(guī)范系統(tǒng)是已知的。顏色測(cè)量軟件可以在以下顏色規(guī)格系統(tǒng)中執(zhí)行計(jì)算：XYZ 三色值、xy 顏色坐標(biāo)、Hunter Lab 色標(biāo)、L*a*b* 顏色系統(tǒng)、L*u*v* 顏色系統(tǒng)和 U*V* W* 顏色系統(tǒng)。XYZ 三色值系統(tǒng)以外的顏色規(guī)格系統(tǒng)的值是根據(jù) XYZ 三色值計(jì)算的。

　3、色差

　　顏色規(guī)格系統(tǒng)是將顏色表示為數(shù)值的方法，而色差表示顏色之間的差異。用數(shù)字表示色差值的計(jì)算使用更接近人類視覺(jué)感覺(jué)的統(tǒng)一色彩空間 (UCS) 顏色規(guī)范系統(tǒng)。L*a*b* 顏色系統(tǒng)是典型的 UCS 顏色規(guī)范系統(tǒng)。L*代表亮度，a*和b*代表色相和飽和度。JIS Z 8729“顏色規(guī)范——CIELAB 和 CIELUV 顏色空間”顯示了 L*a*b* 顏色系統(tǒng)中的計(jì)算方法。使用每個(gè)對(duì)象(樣本)顏色的 L*a*b* 值計(jì)算色差。L*a*b*顏色系統(tǒng)中的色差ΔE*ab使用JIS Z 8730“顏色規(guī)范-對(duì)象顏色的色差”中的表達(dá)式(2)確定。

　　如果將兩個(gè)物體(樣本)的顏色坐標(biāo)分別記為 L*1a*1b*1 和 L*2a*2b*2，從表達(dá)式可以看出

　　即色差等于 L*a*b* 顏色空間中兩點(diǎn)之間的距離。兩種顏色的差異越大，色差值越大。除了在顏色規(guī)格系統(tǒng)中顯示顏色系統(tǒng)和色差外，顏色測(cè)量軟件還可以進(jìn)行其他計(jì)算，包括白度指數(shù)、黃度、主波長(zhǎng)和激發(fā)純度。

　4、設(shè)置顏色測(cè)量條件

　　為顏色測(cè)量計(jì)算設(shè)置了幾個(gè)條件。這些條件是照明(光源)和視場(chǎng)(視角)。需要設(shè)置照明，因?yàn)轭伾珪?huì)根據(jù)樣品上的照明而變化。照明設(shè)置包括 A、B、C 和 D65。在 JIS 標(biāo)準(zhǔn)中，這些被稱為標(biāo)準(zhǔn)光源和補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)光源。每種照明的光譜分布都不同。例如，標(biāo)準(zhǔn)光源 A 用于計(jì)算白熾燈泡照明下的物體顏色。標(biāo)準(zhǔn)光源 D65 用于計(jì)算日光下的物體顏色，包括紫外光區(qū)域。顏色測(cè)量軟件允許用戶定義的照明設(shè)置來(lái)處理未作為標(biāo)準(zhǔn)提供的照明條件。

　　還必須設(shè)置視場(chǎng)(視角)，因?yàn)榻嚯x或遠(yuǎn)距離觀察樣品時(shí)顏色會(huì)有所不同。對(duì)于高達(dá) 4 度的視場(chǎng)，2° 平均視角用于計(jì)算(從遠(yuǎn)處觀察的顏色);對(duì)于超過(guò) 4 度的視場(chǎng)，使用 10 度的平均視角進(jìn)行計(jì)算(彩色觀察特寫)。對(duì)于 2° 平均視角和 10° 平均視角，顏色匹配功能有所不同。

　　如果在讀取光譜時(shí)更改了參數(shù)設(shè)置，列表中顯示的顏色測(cè)量值會(huì)立即更改。測(cè)色軟件最多可同時(shí)顯示六個(gè)計(jì)算項(xiàng)目。如果在讀取光譜時(shí)更改計(jì)算項(xiàng)目，顯示的顏色測(cè)量值會(huì)立即更改。

　5、光譜反射率測(cè)量

　　必須在測(cè)量光譜反射率之前設(shè)置測(cè)量參數(shù)。要設(shè)置測(cè)量參數(shù)，請(qǐng)?jiān)O(shè)置光度值(透射率/反射率)、波長(zhǎng)范圍(通常設(shè)置為 380 nm 至 780 nm)、掃描速率、狹縫寬度和采樣間距。根據(jù)光譜反射率計(jì)算的顏色測(cè)量值顯示為列表。當(dāng)然，也可以對(duì)現(xiàn)有的光譜反射率數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。

　6、數(shù)據(jù)校正

　　詳解顏色是如何測(cè)量的，包含了哪些參數(shù)?標(biāo)準(zhǔn)白板用于測(cè)量物體反射顏色(通過(guò)反射進(jìn)行顏色測(cè)量)所需的光譜反射率測(cè)量。使用的標(biāo)準(zhǔn)白板包括硫酸鋇、氧化鎂、氧化鋁和氟樹脂。然而，由于它們?cè)谡麄€(gè)測(cè)量波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有高反射率，因此如果使用相同的儀器，則可以進(jìn)行充分的顏色比較。但是，由于標(biāo)準(zhǔn)反射板不能形成完美的漫射面，也不能提供 100% 的反射率，因此樣品的光譜反射率測(cè)量值是相對(duì)值。需要非常高精度的測(cè)量來(lái)比較不同儀器獲得的測(cè)量結(jié)果。進(jìn)行高精度測(cè)量需要將光譜反射率校正為相對(duì)于完美反射漫射表面的光譜比反射率。白板校正功能用于此校正。通過(guò)輸入校正后的標(biāo)準(zhǔn)白板的光譜反射率，將測(cè)量的光譜反射率校正為與完美反射漫射表面的測(cè)量結(jié)果相當(dāng)。相反，厚度校正應(yīng)用于物體的透射顏色測(cè)量(通過(guò)透射進(jìn)行顏色測(cè)量)。樣品厚度的變化會(huì)導(dǎo)致光譜透射率的變化，從而產(chǎn)生不同的顏色測(cè)量結(jié)果。厚度校正是確定所需厚度(目標(biāo)厚度)的透射顏色的功能。

　　通過(guò)輸入實(shí)際測(cè)量的厚度、要確定顏色的目標(biāo)厚度和表面反射率(或根據(jù)折射率計(jì)算的表面反射率)進(jìn)行厚度校正，可以比較不同厚度樣品之間的透射顏色。厚度校正進(jìn)行以下計(jì)算確定內(nèi)部透射率，不包括樣品的測(cè)量表面反射率。

　　對(duì)內(nèi)部透射率應(yīng)用厚度校正，然后添加表面反射率。表達(dá)式(3)用于實(shí)際厚度校正計(jì)算以確定每個(gè)波長(zhǎng)的透射率 T0。其中，T1：測(cè)得的透過(guò)率(%)T1：內(nèi)部透過(guò)率(%)相對(duì)于測(cè)得的透過(guò)率(%)r：樣品表面反射率t1：測(cè)得的樣品厚度[測(cè)得的厚度](mm)t0：確定透過(guò)率的樣品厚度[目標(biāo)厚度] (mm)T0: 計(jì)算透射率 (%) 可以輸入 使用以下表達(dá)式從折射率 n 計(jì)算的值，而不是輸入表面反射率：

　　對(duì)于折射率為 1.5 的玻璃，這會(huì)產(chǎn)生 4% 的表面反射率。在確定每個(gè)波長(zhǎng)處的厚度校正透射率值后進(jìn)行顏色計(jì)算。

　7、總結(jié)

　　JIS 標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)定義了顏色測(cè)量的計(jì)算方法和系數(shù)。如果光譜反射率已知，則可以使用電子表格軟件進(jìn)行計(jì)算。然而，不同的照明和視場(chǎng)需要不同的系數(shù)，這需要大量的輸入。顏色測(cè)量軟件可用于選擇條件和測(cè)量光譜反射率以簡(jiǎn)化顏色測(cè)量。

　　所以這些參數(shù)原理對(duì)于普通人來(lái)說(shuō)是非常難理解的，在想得到這些數(shù)據(jù)時(shí)我們借助儀器分光測(cè)色儀或者色差儀，來(lái)使自己工作簡(jiǎn)便。