顏色測量的參照標(biāo)準(zhǔn)是什么?顏色測量的條件有哪些?
2023-04-20
顏色測量是色度學(xué)研究的重點,為了統(tǒng)一顏色測量的標(biāo)準(zhǔn),探討如何用數(shù)學(xué)方法來描述和計量顏色,色度學(xué)對顏色測量的參照標(biāo)準(zhǔn)及測量條件做了規(guī)定。那么,顏色測量的參照標(biāo)準(zhǔn)是什么?顏色測量的條件有哪些?本文為大家做了介紹,對顏色測量知識和色度學(xué)知識感興趣的朋友可以了解一下!
顏色測量的參照標(biāo)準(zhǔn):
對物體表面色的精確測量,必須使用分光光度法測量。分光光度法的顏色測量在色度學(xué)中具有重要意義,它是建立色度基準(zhǔn)或?qū)怆姺e分式色度儀器定標(biāo)的基礎(chǔ)。分光光度法通過定量地比較“標(biāo)準(zhǔn)”和樣品在同一波長上的單色輻射功率,是一種相對測量。只有分光光度式測色儀器用標(biāo)準(zhǔn)透射率樣品及標(biāo)準(zhǔn)反射率白板定標(biāo)后,才能測量待測樣品的絕對光譜光度量值。
光譜透射率定義為物體透射的輻射通量與入射的輻射通量之比。物體的光譜透射率的參照標(biāo)準(zhǔn)是空氣,因為空氣是理想透射體,在整個可見光譜波段內(nèi)的透射率均為1,通過將透射物體與同樣厚度的空氣層相比較而測得光譜透射率。因而只需測出物體透射的輻射通量和入射的輻射通量,就可得出絕對光譜透射率。這種情況下,空氣層既是參照標(biāo)準(zhǔn),又是工作標(biāo)準(zhǔn)。一般可利用標(biāo)準(zhǔn)溶液或標(biāo)準(zhǔn)玻璃板作為工作標(biāo)準(zhǔn)。
物體的光譜反射系數(shù)定義為在給定的立體角、限定的方向上,待測物體反射的輻射通量與在相同照明、相同方向上完全反射漫射體反射的輻射通量之比。完全反射漫射體定義為反射率等于1的理想均勻漫射體,它無損地全部反射入射的輻射通量,且在各個方向具有相同的亮度。CIE公布用完全反射漫射體作為測量不透明物體的光譜反射系數(shù)的參照標(biāo)準(zhǔn)。但是,沒有一種材料表面具有完全反射漫射性質(zhì),然而卻可以根據(jù)反射率等于1的理想均勻漫射體標(biāo)定合適的工作標(biāo)準(zhǔn),稱此工作標(biāo)準(zhǔn)為“標(biāo)準(zhǔn)白”,它的光譜輻亮度系數(shù)或光譜反射比是已知的,反射比應(yīng)該比較高,大于0.8以上,而且不應(yīng)有透光的特性,在整個使用期間保持恒定不變的光譜反射系數(shù)。通常采用煙熏、壓粉或噴涂的氧化鎂、硫酸鋇白板作為工作標(biāo)準(zhǔn)。工廠有時也用陶瓷白板、乳白玻璃作為工作標(biāo)準(zhǔn),但不太理想。
顏色測量的條件:
顏色測量和測量儀器的研究是色度學(xué)最主要的工程應(yīng)用。它通過心理物理方法的研究,規(guī)定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),探討如何用數(shù)學(xué)方法來描述和計量顏色。顏色參數(shù)除了與被測顏色本身的特性有關(guān)之外,還與測量的幾何條件、照明光源的光譜特性有很大關(guān)系。為此,CIE推薦了幾種標(biāo)準(zhǔn)照明體和標(biāo)準(zhǔn)光源,制定了標(biāo)準(zhǔn)照明條件、測量條件和白色標(biāo)準(zhǔn),以便各國的顏色參數(shù)能夠交流、對比。
照明光源的光譜功率分布與物體呈現(xiàn)的顏色有密切的關(guān)系。同一物體,在不同的光源照明下具有不同的顏色。CIE推薦了幾種標(biāo)準(zhǔn)照明體和標(biāo)準(zhǔn)光源:標(biāo)準(zhǔn)照明體A、C、D65和另外一些照明體D,標(biāo)準(zhǔn)光源A和C。照明體D模擬各種日光時相,它們的相對光譜功率分布是在對日光進行實驗測量的基礎(chǔ)上獲得的,分別代表不同的相關(guān)色溫,如D65代表6500K相關(guān)色溫的標(biāo)準(zhǔn)照明體,D75代表相關(guān)色溫為7500K的標(biāo)準(zhǔn)照明體。CIE優(yōu)先推薦采用D65照明體進行顏色測量。
照明幾何狀態(tài)對測量結(jié)果會有很大的影響,絕大多數(shù)待測物體不是完全的漫反射體,它們的表面或多或少有光澤,即有部分的規(guī)則反射。照射在物體上的輻射通量一部分被吸收,一部分可能透射過去,其余部分被有方向性地反射出來。被吸收的輻射通量轉(zhuǎn)化為熱能,透射部分朝著離開眼睛的方向傳播,這兩部分輻射通量對眼睛都不起作用,只有由物體從一定方向反射而進入到眼睛的那部分輻射通量才構(gòu)成顏色刺激。因而同樣的物體在不同的方向上有不同的反射或透射。此外,照明光束的孔徑和測量光束的孔徑大小對顏色測量結(jié)果也有影響。將照明幾何狀態(tài)、照明光束的孔徑、測量光束的孔徑統(tǒng)稱為照明和測量(觀察)條件。
CIE正式推薦了四種用于反射樣品測量的標(biāo)準(zhǔn)照明和測量條件,如下圖所示。
1.垂直/45°(縮寫為 0/45):照明光束的光軸和樣品表面的法線間的夾角不應(yīng)超過10°。在與樣品表面法線成45°±5°的方向觀測,照明光束的任一光線和其光軸之間的夾角不超過 5°。觀測光束也應(yīng)遵守同樣的限制。將此條件下的光譜反射系數(shù)記為β0/45。
2.45°/垂直(縮寫為45/0):樣品可以被一束或多束光照明,照明光束的軸線與樣品表面的法線成45°±5°,觀測方向和樣品表面的法線之間的夾角不應(yīng)超過10°,照明光束的任一光束和照明光束軸之間的夾角不應(yīng)超過5°,觀測光束也應(yīng)遵守同樣的限制。將此條件下的光譜反射系數(shù)記為 β45/0。
3.垂直/漫射(縮寫為0/d):照明光束的光軸與樣品表面的法線之間的夾角不應(yīng)超過10°。反射通量借助于積分球來收集。照明光束的任一光線和其光軸之間的夾角不超過5°,積分球的大小可以隨意,一般認為測色標(biāo)準(zhǔn)積分球的直徑是200mm,但其開孔的總面積不能超過積分球內(nèi)反射總面積的10%,將此條件下的光譜反射系數(shù)記為ρ。
4.漫射/垂直(縮寫為d/0):用積分球漫射照明樣品。樣品的法線和觀測光束軸之間的夾角不應(yīng)超過10°,積分球可以任意大小,但其開孔的總面積不能超過積分球內(nèi)反射總面積的10%。觀測光束的任一光線和其光軸之間的夾角不應(yīng)超過5°。將此條件下的光譜反射系數(shù)記為βd/0。
對透射樣品的色度測量,CIE推薦了三種照明和測量條件:
垂直/垂直(縮寫為0/0):照明光束光軸與樣品法線的夾角不應(yīng)超過5°,照明光束的任何光線與其光軸之間的夾角不超過5°,觀測光束的幾何結(jié)構(gòu)與照明光束相同。安置樣品時,只讓規(guī)則透射部分光輻射進入探測器,這一條件下測得的光譜透射率稱為規(guī)則透射比τt。
垂直/漫射(縮寫為0/d):照明光束光軸與樣品法線的夾角不應(yīng)超過5°,照明光束的任何光線與其光軸之間的夾角不超過5°。用積分球收集半球形透射的光輻射通量,積分球球壁的反射比應(yīng)該一致。在積分球上設(shè)置光澤陷阱可以消除規(guī)則透射部分的光輻射通量的影響,這一條件下測得的光譜透射率稱為漫透射比τ0/d;此時,如將探測器和光源的位置互換,則得τd/0。
漫射/漫射(縮寫為d/d):樣品由積分球漫射照明,用積分球收集透射的光輻射通量。這一條件下測得的光譜透射率稱為雙漫透射比τd/d。