顏色測量的參照標準是什么?顏色測量的條件有哪些?
2023-04-20
顏色測量是色度學研究的重點,為了統(tǒng)一顏色測量的標準,探討如何用數(shù)學方法來描述和計量顏色,色度學對顏色測量的參照標準及測量條件做了規(guī)定。那么,顏色測量的參照標準是什么?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知識感興趣的朋友可以了解一下!
顏色測量的參照標準:
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中具有重要意義,它是建立色度基準或?qū)怆姺e分式色度儀器定標的基礎(chǔ)。分光光度法通過定量地比較“標準”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準透射率樣品及標準反射率白板定標后,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準是空氣,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,空氣層既是參照標準,又是工作標準。一般可利用標準溶液或標準玻璃板作為工作標準。
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)的參照標準。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定合適的工作標準,稱此工作標準為“標準白”,它的光譜輻亮度系數(shù)或光譜反射比是已知的,反射比應該比較高,大于0.8以上,而且不應有透光的特性,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準。工廠有時也用陶瓷白板、乳白玻璃作為工作標準,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最主要的工程應用。它通過心理物理方法的研究,規(guī)定統(tǒng)一的標準,探討如何用數(shù)學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推薦了幾種標準照明體和標準光源,制定了標準照明條件、測量條件和白色標準,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推薦了幾種標準照明體和標準光源:標準照明體A、C、D65和另外一些照明體D,標準光源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)色溫的標準照明體,D75代表相關(guān)色溫為7500K的標準照明體。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準照明和測量條件,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超過5°,觀測光束也應遵守同樣的限制。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,一般認為測色標準積分球的直徑是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。