色度測(cè)量的類(lèi)型及儀器
發(fā)布時(shí)間：2024-09-18 點(diǎn)擊：75
一、兩種色度測(cè)量方法比較
密度測(cè)量也是一種對(duì)色彩進(jìn)行測(cè)量的重要形式。密度計(jì)本身有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，這主要是對(duì)印刷過(guò)程控制而言。密度計(jì)價(jià)格便宜、讀數(shù)迅速，在許多方面超過(guò)其它精密制作測(cè)量?jī)x器，例如在控制墨層厚度中應(yīng)用，它們還被用在一些簡(jiǎn)單而有意義的測(cè)量中。但密度計(jì)有下列缺點(diǎn)：
①儀器之間的一致性差，這是由于光源、光電倍增管和濾色片之間光譜特性上的差異造成的。然而，技術(shù)上的進(jìn)步也提高了密度計(jì)的使用價(jià)值。現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)帶有頻閃氙光源、光電二極管傳感器和不接觸樣本面進(jìn)行測(cè)量的聯(lián)機(jī)密度計(jì)；裝有微處理器的密度計(jì)還可作簡(jiǎn)單的計(jì)算（如計(jì)算油墨疊印率）。
②密度計(jì)不能提供與人眼靈敏度相關(guān)的心理物理測(cè)量，其分析測(cè)量能力是有限的。
③密度測(cè)量不能以某種形式跟cie表色系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，而cie表色系統(tǒng)卻是公認(rèn)的色彩語(yǔ)言。
新型色度計(jì)和分光光度計(jì)已經(jīng)使印刷工業(yè)認(rèn)識(shí)到色度測(cè)量的潛力，這種測(cè)量跟人眼的光譜靈敏度密切相關(guān)并提供cie表色系統(tǒng)參數(shù)。
色度測(cè)量方法主要有兩種。第一種方法是利用光電色度計(jì)測(cè)色的方法，光電色度計(jì)在原理上非常類(lèi)似于密度計(jì)，其外觀、操作方法及價(jià)格也跟密度計(jì)相近。光電色度處在接顯示三刺激值x（λ）、y（λ）、z（λ），大多數(shù)還把三刺激值轉(zhuǎn)換成為勻色空間標(biāo)度，例如轉(zhuǎn)換成為cielab標(biāo)度，但大多數(shù)只有一或二種照明，所以用光電色度計(jì)測(cè)得的色彩并不總是表現(xiàn)視覺(jué)色彩，另外，cielab色彩空間對(duì)印刷復(fù)制來(lái)說(shuō)并不是最好的表色系統(tǒng)，因?yàn)樗荒芟馽ieluv那樣計(jì)算飽和度。光電色度計(jì)的精度在確定色差方面肯定是足夠的，可以在印刷車(chē)間用作色差比較的測(cè)量。許多光電色度計(jì)的精度也高到足以進(jìn)行絕對(duì)色彩和相對(duì)色差的測(cè)量，但是一般說(shuō)來(lái)，人們更喜歡用分光光度計(jì)去完成上述各項(xiàng)任務(wù)。
色度計(jì)可以看成是一個(gè)反射率計(jì)，或一個(gè)不帶對(duì)數(shù)變換器但帶有一套專(zhuān)門(mén)濾色片的密度計(jì)。當(dāng)然，這是一種能完成色度測(cè)量的方法。附加一套濾色片的目的是根據(jù)cie光譜三刺激值在色度計(jì)的每個(gè)通道中給光譜的各個(gè)波長(zhǎng)加權(quán)。但色度計(jì)不同于密度計(jì)，它涉及的主要是反射率問(wèn)題而不是一個(gè)對(duì)數(shù)問(wèn)題，但反射率很容易轉(zhuǎn)換成密度，反之也是可以的。色度計(jì)的光譜成分被認(rèn)為跟人的視覺(jué)靈敏度有良好的線性關(guān)系。但事實(shí)上這是不可能的（涉及到盧瑟條件問(wèn)題），因此光電色度計(jì)在原理上存在誤差。
第二種方法是利用分光光度計(jì)測(cè)量色彩的方法。正像三濾色片光電色度計(jì)可看成是一個(gè)專(zhuān)門(mén)的反射率測(cè)量?jī)x器一樣，分光光度計(jì)也可以這樣看，但它與光電色度計(jì)不同，分光光度計(jì)測(cè)量的是一個(gè)物體的整個(gè)可見(jiàn)反射光譜，分光光度計(jì)是在可見(jiàn)光譜域逐點(diǎn)測(cè)量，即在一些離散點(diǎn)上進(jìn)行測(cè)量，通常每隔10或20nm測(cè)量一個(gè)點(diǎn)，在400～700mm的范圍內(nèi)測(cè)量16～31個(gè)點(diǎn)。有些分光光度計(jì)是連續(xù)地對(duì)光譜進(jìn)行測(cè)量，而三濾色片光電色度計(jì)只對(duì)三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，所以杜光光度計(jì)能提供的信息要多得多，至少是對(duì)16個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。
分光光度計(jì)把色彩作為一種不受觀察者支配的物理現(xiàn)象進(jìn)行測(cè)量。為了獲得三刺激值它可以對(duì)反射光譜進(jìn)行積分，可以把色彩作為視覺(jué)響應(yīng)加以解釋?zhuān)且环N最靈活的色彩測(cè)量?jī)x器。
對(duì)于非熒光材料來(lái)說(shuō)，分光光度計(jì)提供的測(cè)量結(jié)果可以不依賴于所用的照明，可以在熒光燈下、白熾燈下及日光下評(píng)價(jià)調(diào)墨效果，因?yàn)榉止夤舛扔?jì)測(cè)量的是反射光譜，它可以自動(dòng)地、客觀地對(duì)調(diào)墨效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。事實(shí)上，如果兩個(gè)色樣的反射光譜是匹配的，那么就可以認(rèn)為這兩個(gè)物體具有相同的色彩，而在什么光源下進(jìn)行觀察是無(wú)關(guān)緊要的。
熒光材料在印刷工業(yè)中是常用的，許多紙張含有熒光材料（如增白劑），許多黃油墨也會(huì)產(chǎn)生一定程度的熒光，熒光對(duì)印刷材料的色彩是有影響的。
印刷工藝中的某些現(xiàn)象如紙上網(wǎng)點(diǎn)覆蓋率、油墨強(qiáng)度等本質(zhì)上就是在窄波段范圍內(nèi)發(fā)生的物理現(xiàn)象，當(dāng)然最好還是用窄帶測(cè)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。但是應(yīng)當(dāng)指出，窄密度測(cè)量（如a狀態(tài)密度）不能用于測(cè)量視覺(jué)色彩，但分光光度測(cè)量能解決這個(gè)問(wèn)題。因?yàn)樗鞯臏y(cè)量是窄帶測(cè)量，它對(duì)光譜的抽樣是充足的，所以可以做與視覺(jué)一致的色彩測(cè)量。為了進(jìn)行預(yù)期類(lèi)型的測(cè)量（窄帶或?qū)拵В梢詾榉止夤舛扔?jì)預(yù)先編寫(xiě)計(jì)算程序。許多新型分光光度計(jì)包含有計(jì)算機(jī)，根據(jù)程序去完成標(biāo)準(zhǔn)的印刷復(fù)制質(zhì)量控制和窄帶測(cè)量都是合適的，但它明顯的比密度計(jì)昂貴。
眾所周知，對(duì)顏色進(jìn)行測(cè)量展最基本的方法是主觀目視法。這種方法是根據(jù)色譜中的顏色用目視匹配未知的顏色，用分光光度計(jì)測(cè)得的色彩數(shù)據(jù)比人眼的分辨能力要精細(xì)，這對(duì)分析顏料的濃度是有用的，只需要根據(jù)一些公式進(jìn)行計(jì)算，便可以分析和控制原材料的份量。
根據(jù)分光光度計(jì)的測(cè)量數(shù)值可以計(jì)算密度值和色度值（但反向計(jì)算是不正確的）；可以分析同色異譜現(xiàn)象；新型分光光度計(jì)還可以把分光光度測(cè)量數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成其它表色系統(tǒng)的參數(shù)，轉(zhuǎn)換方法與色度計(jì)是一樣的。[next]
二、色度測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)化的三要素
照明、觀測(cè)的幾何條件、標(biāo)準(zhǔn)白是實(shí)現(xiàn)色彩測(cè)量近漁業(yè)到三個(gè)主要因素。
各表色系統(tǒng)參數(shù)值的計(jì)算取決于照明種類(lèi)。a、b、c和d65光源分別是模擬白熾燈、中午時(shí)分的日光、陰天的日光或多云的中午日光，特別是d65光源，它的輻射分布是對(duì)不同時(shí)間、不同氣候和不同地點(diǎn)的目光光譜作了許多測(cè)量之后，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的求平均值過(guò)程得出來(lái)的。c光源和d65光源對(duì)印刷工業(yè)是最有用的。
標(biāo)準(zhǔn)光源c在紫外線區(qū)的功率很小，對(duì)于不發(fā)熒光的色彩來(lái)說(shuō)，這是無(wú)關(guān)緊要的。但對(duì)于發(fā)熒光的色彩而言，采用c光源照明時(shí)，該色彩發(fā)生的熒光就比在真實(shí)的日光中發(fā)出的熒光少。伴隨著熒光添加劑在白色顏料中的廣泛應(yīng)用，很需要一種更能表達(dá)日光，包括紫外線區(qū)的光源，因此cie于1963年推薦了標(biāo)準(zhǔn)光源d65。為d65定義的光譜范圍是300～830nm，色溫6500k，是一系列d光源中的一種。因?yàn)樵S多油墨和紙張呈現(xiàn)熒光，所以對(duì)于印刷工業(yè)來(lái)說(shuō)d65光源是重要的，如果不需要紫外光，可用濾光片除去。
通過(guò)表2－2可以說(shuō)明熒光對(duì)測(cè)量結(jié)果帶來(lái)的影響。雖然紙和黃墨表現(xiàn)出較明顯的熒光性質(zhì)，但對(duì)總的測(cè)量結(jié)果沒(méi)有產(chǎn)生太大的影響。當(dāng)光源中含紫外線成分時(shí)，正如預(yù)料的那樣，紙張和黃墨顯得更藍(lán)一些，紙張的l值也稍微大一些，這種變化傾向是正確的，但黃墨的l微微下降，表現(xiàn)出錯(cuò)誤的變化傾向。
表2－2 紫外線對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的影響
參數(shù) 紙 青 品紅 黃 有紫外線 無(wú)紫外線 有紫外線 無(wú)紫外線 有紫外線 無(wú)紫外線 有紫外線 無(wú)紫外線 x（λ） 88.77 86.46 19.23 19.27 37.40 37.36 67.90 67.13 y（λ） 86.61 85.56 24.90 25.00 20.70 20.65 74.60 73.79 z（λ） 98.85 95.29 72.31 71.95 26.30 25．80 10.80 10.55 l 94.57 94.12 60.56 60.97 55.95 56.22 94.36 94.42 u －10.76 －10.44 -51．50 －59.97 107．92 109.66 25.85 25.44 v －12.09 －9.5 －15．79 -77.00 －20.86 －20.55 106.48 104.23
在印刷工業(yè)中，觀察原稿類(lèi)的透射樣本時(shí)推薦采用d50光源，觀察印刷品等反射樣本時(shí)推薦采用d65光源，兩種光湖的色溫不同，這是應(yīng)當(dāng)注意的。
在對(duì)半透明薄紙樣本進(jìn)行測(cè)量時(shí)，在樣本下面襯一白色表面具有特殊的意義。
對(duì)于大多數(shù)情況應(yīng)當(dāng)襯一白色表面，這樣最接近于標(biāo)準(zhǔn)觀察狀態(tài)。但對(duì)于一些質(zhì)量控制測(cè)量的情況而言，襯一黑色表面可能更可取。
如果觀察一個(gè)非常光滑的反射表面，那么物體的色彩取決于光相對(duì)于表面的入射角度和眼睛相對(duì)于入射光的觀察角度。如果光線只從一個(gè)方向射入，為了避免看到光源的鏡像，可以適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)動(dòng)一下表面，這樣就可以看到物體表面的色彩了。如果這個(gè)反射表面從不同的方向上被照明，在一個(gè)房間內(nèi)，物體的反射表面被來(lái)自許多窗子的光線照明或用許多人造光源照明，那么，想找到一個(gè)方向完全避免光源的鏡面反射是不可能的。如果在一個(gè)很大的光源下觀察這個(gè)反射表面，例如在陰天的日光下或在一個(gè)均勻照射的頂燈下面，那么總是在部分鏡面反射的情況下看到表面的色彩。鏡面反射是由物體表面產(chǎn)生的，除非物體是金屬，否則，反射的光總是和光源的色彩相像。如果照明的色彩是白色，鏡面反射一般總是把白光加到表面色彩中去，除非反射表面的本身就是白色，否則，其效果總是降低色彩的飽和度。這就是光澤表面在定向照射情況下比在慢射照明情況下看起來(lái)更飽和的原因。
對(duì)于一個(gè)完全粗糙的表面來(lái)說(shuō)，入射的每一束光不管其入射角度如何，如果沒(méi)有進(jìn)入表面就會(huì)有一些進(jìn)入眼睛，這部分光不受顏料影響（除非是金屬）。因此當(dāng)在白光中觀察粗糙表面時(shí)，由于表面反射，飽和度總是降低。由于這個(gè)原因，粗糙表面一般不像光澤表面那樣飽和，除非光澤表面是用非常擴(kuò)散的光照明的情況。
大多數(shù)表面既不是完全粗糙，也不是非常光澤，照明和觀察的幾何條件的影響處于上述兩種極端狀況之間，表現(xiàn)的色彩飽和度比光澤面的情況低、比粗糙面的情況高，表面性質(zhì)上的區(qū)別對(duì)物體的色彩感覺(jué)有很大的影響。
顯然，照明和觀察的幾何條件對(duì)色彩效應(yīng)起著重要的作用。國(guó)際照明委員會(huì)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要推薦了一些供色度測(cè)量應(yīng)用的照明與觀察的幾何條件。
在測(cè)量反射（透射）率參數(shù)時(shí)，國(guó)際照明委員會(huì)推薦理想漫反射（透射）體作為標(biāo)準(zhǔn)白色。理想沒(méi)反射體即理想的各向同性漫射體，在反射空間的各個(gè)方向具有相同的發(fā)光密度，因此標(biāo)準(zhǔn)白色是一個(gè)完全無(wú)光澤的白色面，它滿足下列條件：
①入射到該面上的光全部反射到空間，因此在可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)所有波長(zhǎng)的光都不被吸收；
②反射光完全是漫射的，無(wú)光澤、均勻地朝各個(gè)方向散射，1lx的照度在各個(gè)方向產(chǎn)生出的光亮度等于104cd／m2。
③上面兩個(gè)特性與入射光的方向完全無(wú)關(guān)。
標(biāo)準(zhǔn)白可以用硫酸鋇粉壓制而成，倘若硫酸鋇很純，光吸收率很低，只有2％左右，相當(dāng)近似于理想的漫反射標(biāo)準(zhǔn)白色，并且在可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，當(dāng)波長(zhǎng)短至小于410nm時(shí)吸收率才增加，用來(lái)制造這種白色標(biāo)準(zhǔn)的硫酸鋇有精確的規(guī)定。測(cè)量時(shí)用校正的方法補(bǔ)償理想無(wú)光澤白色面和實(shí)際白色標(biāo)準(zhǔn)之間的差別。必須強(qiáng)調(diào)，理想漫反射的y刺激值規(guī)定為100，在任何照明下一切彩色物體（非熒光體）中理想漫反射體的發(fā)光密度最高，是計(jì)算三刺激值的基準(zhǔn)參數(shù)。
就標(biāo)準(zhǔn)白色而言，理想漫反射體僅是一種選擇，通常用來(lái)評(píng)價(jià)紡織品、油漆也許是合適的，可是在某些應(yīng)用中，理想漫反射體作為標(biāo)準(zhǔn)白色可能是不合適的。例如在評(píng)價(jià)油墨的時(shí)候把所用的紙張作為標(biāo)準(zhǔn)白色一般來(lái)說(shuō)是更好的選擇。這是因?yàn)椋绻垙堓p微泛黃，那么一個(gè)非選擇性的中性油墨相對(duì)于理想漫反射體來(lái)說(shuō)也將帶淡黃色，但油墨本身并不是泛黃的，因此把未印刷的紙張作為標(biāo)準(zhǔn)白評(píng)價(jià)油墨更好；但理想漫反射標(biāo)準(zhǔn)白對(duì)評(píng)價(jià)紙張來(lái)說(shuō)是合適的。
就一個(gè)逼真的反射印刷品而言，用理想漫反射體作為標(biāo)準(zhǔn)白測(cè)量紙張是恰當(dāng)?shù)模谠u(píng)價(jià)圖像面的時(shí)候，用畫(huà)面上具有代表性的白色作為標(biāo)準(zhǔn)則是合適的。這個(gè)有代表性的白色（設(shè)刺激值為yn）不僅可能是一個(gè)不同的顏色，而且可能比理想漫反射體明顯的暗，理想漫反射體（設(shè)刺激值為y）就會(huì)有一個(gè)比單位值明顯要高的值y／yn，這說(shuō)明標(biāo)準(zhǔn)漫反射體的亮度比圖像中的白色的亮度要大。[next]
三、分光光度計(jì)與三濾色片色度計(jì)
當(dāng)前市售的分光光度計(jì)大多數(shù)不是真正的分光光度計(jì)，而是簡(jiǎn)化的分光光度計(jì)。用這種分光光度計(jì)只能對(duì)預(yù)先給定的波長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)量，而不能對(duì)可見(jiàn)光譜的全部波長(zhǎng)連續(xù)地進(jìn)行測(cè)量。
圖2－7是分光光度計(jì)光路簡(jiǎn)圖。分光光度計(jì)跟眼睛不同，眼睛是同時(shí)在感受的全部波長(zhǎng)上評(píng)價(jià)接受的光能，而反射曲線的測(cè)量必須逐波長(zhǎng)地進(jìn)行。這就必須把光源的光在各個(gè)波長(zhǎng)上進(jìn)行分解，這既可以在照射樣本之前分解成單色光，也可以在從樣本上反射之后進(jìn)行分解。幾乎所有的新型儀器都按后一種方式工作，只有這樣才能對(duì)具有熒光性質(zhì)的樣本進(jìn)行正確的測(cè)量。
（圖2－7）
1．光源。測(cè)量所用的照明必須包含可見(jiàn)光譜的全部波長(zhǎng)。測(cè)量發(fā)熒光的樣本時(shí)，反射率曲線和由反射率曲線算出的三刺激值要正確地再現(xiàn)視覺(jué)色彩，測(cè)量所用光源的輻射分布要符合彩色匹配要求的輻射分布。
2．光的色散。為了逐波長(zhǎng)地測(cè)量樣本的反射率，必須對(duì)樣本反射的光進(jìn)行色散。在散光的傳統(tǒng)元件是用棱鏡，但在現(xiàn)代儀器中則常用彎曲光柵。后者得到的不同波長(zhǎng)的間隔可以是相等的，這可以使光圈結(jié)構(gòu)不必是可變的。色散光的第三種可以選擇的元件是彩色干涉濾色片。
3．測(cè)量的幾何條件。人們用視覺(jué)評(píng)判樣本時(shí)，換句話說(shuō)，人們用視覺(jué)匹配樣本的色彩時(shí)，被評(píng)判的樣本應(yīng)放在臨北面窗口的桌子上被漫射的自然光照明。這時(shí)，只有在某個(gè)方向反射并達(dá)到眼睛的光被觀察到。測(cè)量色彩時(shí)不用日光照明，而是用模擬日光的光源照明，兩者關(guān)系是相似關(guān)系。
大多數(shù)分光光度計(jì)有一個(gè)稱(chēng)作積分球的元件。球的內(nèi)壁涂以白色，壁上開(kāi)有小孔，以便讓照明標(biāo)本所必需的光線出入。光源放在球內(nèi)或至少放在球旁邊，以便用擴(kuò)散的光照明球壁。所以，小球上有一或兩個(gè)小孔，以便放置被測(cè)樣本或標(biāo)準(zhǔn)白板。對(duì)著樣本的孔因測(cè)量?jī)x不同而有不同的尺寸，在大多數(shù)儀器中這個(gè)孔的孔徑是可以連續(xù)改變的，以便適應(yīng)被測(cè)樣本的大小。最常用的孔徑是2～3cm，孔徑小于0．5cm時(shí)只作為特別附件提供。由于技術(shù)上的原因，大于5cm的孔徑不常用。被測(cè)樣本的大小經(jīng)常是不一樣的，應(yīng)該使孔徑像樣本那樣大，但孔徑大于5cm時(shí)，測(cè)量結(jié)果容易出現(xiàn)不均勻性（不像較小的孔那樣穩(wěn)定）。
帶積分球的分光光度計(jì)，樣本通常是在慢射照明的狀態(tài)下，測(cè)量從樣本某個(gè)方向反射的光。一般是測(cè)量8°方向反射的光（圖2－8），其優(yōu)點(diǎn)是可以在積分球的另一個(gè)孔的旁邊安裝一個(gè)所謂光澤吸收餅的東西，借此使樣本避免來(lái)自8°的情況下照明，樣本的光澤在測(cè)量時(shí)被排除。然而，帶光澤吸收阱的測(cè)量方式只是在高光澤度樣本的情況下選用，通常總是同時(shí)測(cè)量光澤，然后用計(jì)算的方法把它扣除。扣除量取決于空氣與樣本界面的光學(xué)性質(zhì)，平均光澤校正量為4％。這對(duì)計(jì)算網(wǎng)點(diǎn)覆蓋率的場(chǎng)合具有特殊意義。
（圖2－8）
在用積分球測(cè)量的情況下，樣本上表面的結(jié)構(gòu)只是一個(gè)次要的因素。這就是說(shuō)當(dāng)樣本以不同的方向放在測(cè)量孔下測(cè)量時(shí)，測(cè)量值的變化是較小的。即使這樣，樣本還是應(yīng)當(dāng)保持相同的方向放置。
雖然積分球內(nèi)表面是涂白的，但它還是吸收一小部分光，導(dǎo)致光源的輻射分布發(fā)生變化，特別是在測(cè)量發(fā)熒光的樣本時(shí)更是如此。因而在一些新型分光光度計(jì)中，用45°環(huán)狀光源取代了積分球，而在0°方向進(jìn)行測(cè)量，這樣光澤總是被排除在外了。環(huán)狀光源具有積分球的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，克服了它的缺點(diǎn)。
有用于測(cè)量光澤樣本的分光光度計(jì)，用這種儀器，樣本被定向照明，與環(huán)形照明的情況不同。照明只從45°方向入射，在0°方向測(cè)量（見(jiàn)圖2－9），即用45°／0°幾何條件測(cè)量。該圖清楚地表明在此種測(cè)量方式下光澤被排除的原因，只要樣本的光澤度小，對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響是可以忽略不計(jì)的。對(duì)于光澤樣本一般是用計(jì)算的方法排除光澤的影響。45°／0°幾何條件應(yīng)用較少，因?yàn)闇y(cè)量結(jié)果明顯地受樣本上表面的無(wú)規(guī)律性影響，結(jié)果的重復(fù)性不像用積分球測(cè)量那樣好。
圖2－9
4．傳感器。在分光光度計(jì)中，傳感器是用光電池、光電二極管或光電倍增管裝配成的。以前通常只用一個(gè)傳感器，單色光按時(shí)間順序地照射在傳感器上并被量化。為了改善測(cè)量速度，一些新式儀器配備了16個(gè)傳感器，可以同時(shí)對(duì)16個(gè)波長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)量（從400～700nm，間距20nm）。
5．儀器的標(biāo)定。現(xiàn)在儀器的標(biāo)定比以前簡(jiǎn)單得多，因?yàn)閹缀跛型ㄟ^(guò)機(jī)械調(diào)節(jié)并用數(shù)學(xué)方法校正的方式都已被取代。盡管如此，也不要忘記標(biāo)定，因?yàn)橐粋€(gè)分光光度計(jì)的測(cè)量值在很大程度上取決于仔細(xì)的、定期的標(biāo)定。
標(biāo)定的內(nèi)容有100％線定標(biāo)（標(biāo)準(zhǔn)白色定標(biāo)）、0％線定標(biāo)，如果可能的話還要進(jìn)行波長(zhǎng)和光電梯尺定標(biāo)。
100％線是用標(biāo)準(zhǔn)白色標(biāo)定的，這是要再度校準(zhǔn)到絕對(duì)白色上。常用的標(biāo)準(zhǔn)白是用硫酸鋇粉壓制的，其絕對(duì)反射率在全部波長(zhǎng)范圍內(nèi)總計(jì)達(dá)到98％。雖然現(xiàn)在的分光光度計(jì)都能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定，但每天至少還要標(biāo)定一次，最好每天校正多次。
0％線校正是用與上述類(lèi)似的方法完成的，一般是用一個(gè)黑體作0％線定標(biāo)，由于黑體吸收全部入射的光能，其反射率為0。零線定標(biāo)同樣每天進(jìn)行，也有一些儀器不做0％標(biāo)定，但這是不推薦的。
波長(zhǎng)檢查和光電梯尺檢測(cè)在新型儀器中一般不再進(jìn)行。[next]
6．分光光度計(jì)的精度。儀器的精度可用短時(shí)間可重復(fù)性、長(zhǎng)時(shí)間可重復(fù)性及絕對(duì)精度等指標(biāo)衡量。
一個(gè)儀器的短時(shí)間可重復(fù)性是重要的，特別在質(zhì)量控制中測(cè)量色差時(shí)是這樣。一個(gè)短時(shí)間重復(fù)性不好的儀器是不符合技術(shù)要求的，可以把樣本放在檢測(cè)頭下連續(xù)地進(jìn)行測(cè)量，得到的反射率值木應(yīng)有大于 0．02～0．03％的差別，然后用測(cè)得的值計(jì)算色差δe（指δe cielab值），可用全部測(cè)量值的平均值或第一次測(cè)量值作基準(zhǔn)值，δe的值不應(yīng)大于0.05～0.01，現(xiàn)代測(cè)色系統(tǒng)一般都能滿足這個(gè)要求。如果在檢查的時(shí)候測(cè)量值是連續(xù)變動(dòng)的，這不是儀器的問(wèn)題，而是樣本造成的。樣本放在檢測(cè)頭下被光照射會(huì)變熱，樣本受熱時(shí)其顏色會(huì)發(fā)生變化，用戶應(yīng)注意購(gòu)買(mǎi)探測(cè)頭釋放能量小的儀器，如選購(gòu)采用氛閃光燈的儀器。現(xiàn)代儀器測(cè)量速度很快，由于樣本變熱造成的影響比以往的儀器小得多了。
長(zhǎng)時(shí)間可重復(fù)性對(duì)于配方計(jì)算是重要的，因?yàn)橹珓┖蜆颖疽诓煌臅r(shí)間進(jìn)行測(cè)量（放置時(shí)間甚至不只一年）。
長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性可以通過(guò)一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的樣本進(jìn)行檢查，色差應(yīng)該不大于1。對(duì)于好的儀器來(lái)說(shuō)δe＝0．5。對(duì)檢查和監(jiān)督長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性的意義往往強(qiáng)調(diào)得不夠。對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的儀器來(lái)說(shuō)，在做配萬(wàn)計(jì)算時(shí)可以省卻校正步驟，只用統(tǒng)計(jì)質(zhì)量管理即可，這時(shí)測(cè)量值只受生產(chǎn)條件影響而不受儀器的影響。
測(cè)色儀器的絕對(duì)精度遠(yuǎn)不如它的重復(fù)性那么好，絕對(duì)精度的檢查可以用校正好的標(biāo)準(zhǔn)樣本進(jìn)行。如果用不同的儀器測(cè)量同一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的樣本，就會(huì)得出一個(gè)不一致的結(jié)果。在標(biāo)準(zhǔn)制定之前，標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)一直在對(duì)由不同系統(tǒng)測(cè)得的色值進(jìn)行比較，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，用同類(lèi)型儀器測(cè)量同一樣本時(shí)能表現(xiàn)出幾個(gè)單位色差。被測(cè)樣本越暗和越亮，則偏差越大，在比較不同類(lèi)型的儀器時(shí)偏差更大，降低絕對(duì)偏差目前是無(wú)望的。
根據(jù)這些事實(shí)推斷，如果僅把反射率值和三刺激值作為樣本傳送，以希望的精確度匹配色彩是不可能的。
這里還必須提出一個(gè)與儀器的絕對(duì)精確度無(wú)關(guān)的警告，因?yàn)檫€涉及其它一些不易確定的因素，所以對(duì)色譜中的某個(gè)色彩來(lái)說(shuō)想取得一致的色彩匹配是不可能的。
7．色度計(jì)（三濾色片測(cè)色儀器）的精度。三濾色片測(cè)色儀器在過(guò)去是工業(yè)上應(yīng)用范圍很廣的測(cè)色儀器。為了模仿人的視覺(jué)過(guò)程以便提供符合標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量值，必須采用標(biāo)準(zhǔn)光源（光源輻射分布的轉(zhuǎn)換是用濾色片）照明要評(píng)判的樣本，傳感器的靈敏度也要用濾色片轉(zhuǎn)換成與觀察者的視覺(jué)靈敏度相吻合，然而多數(shù)只安裝一組濾色片，同時(shí)完成這兩項(xiàng)任務(wù)。色度計(jì)通常只有一個(gè)傳感器，在傳感器前面并置3個(gè)、最好4個(gè)濾色片〔4個(gè)濾色片是為了更好地調(diào)節(jié)短波部分的x（λ）曲線〕，在儀器標(biāo)定正確有情況下，讀取的值容易換算成三刺激值，有時(shí)也直接讀取三刺激值或一個(gè)轉(zhuǎn)換色空間的值。這種儀器的優(yōu)點(diǎn)是具有很好的短時(shí)間可重復(fù)性，缺點(diǎn)在于，由于視覺(jué)靈敏度跟濾色片一傳感器的關(guān)系難以調(diào)節(jié)正確，所以這種儀器的絕對(duì)精度不好。雖然色差測(cè)量的絕對(duì)精度是作為高階偏差考慮的，但在有些色度計(jì)中，這種偏差是如此之大，以致于只能用它測(cè)量色差較小和同色異譜很小的樣本。通常產(chǎn)品質(zhì)量控制就屬于這種情況，在這種場(chǎng)合下，較老的三濾色片色度計(jì)也能取得好的效果。
由于現(xiàn)代電子學(xué)和現(xiàn)代器件如光導(dǎo)纖維的發(fā)展，制造小型可攜帶的三濾色片色度計(jì)是完全可能的，它們雖有上述的缺點(diǎn)，但價(jià)格是便宜的。
由于測(cè)量精確度和樣本精度的限制，計(jì)算結(jié)果不要以太多的位數(shù)輸出，反射率值（％）、三刺激值、a，b和l值及色差值通常精確到小數(shù)點(diǎn)后面兩位，最后一位已經(jīng)是靠不住的了。
四、步距、光澤度與測(cè)量誤差的關(guān)系
如果色彩測(cè)量誤差不是由被測(cè)樣本造成的。那么儀器精度對(duì)色差數(shù)據(jù)的影響很小。
sttocka 1973年已經(jīng)指出，對(duì)于飽和度高的樣本來(lái)說(shuō)，以20nm的步距測(cè)量也可以正確地計(jì)算色差。例如：分別以10nm和20nm的步距測(cè)量一對(duì)同色異譜樣本的色差。由排列在表2－3中的數(shù)值可知，差別是很小的。
必須認(rèn)識(shí)到，對(duì)于一對(duì)反射曲線具有明顯差別的樣本而言，色差作為步距的函數(shù)僅有微小的變化。這個(gè)變化遠(yuǎn)比改變光源和改變觀察者所起的影響作用要小，計(jì)算時(shí)不僅色差仍然相同，而且三刺激值仍然相同，大多數(shù)情況只在小數(shù)點(diǎn)后面第二位出現(xiàn)差別。因此一再提出制造符合技術(shù)水準(zhǔn)的步距10nm的簡(jiǎn)化分光光度計(jì)的要求肯定不是緊迫的事。
表2－3 步距對(duì)測(cè)量的影響 同色異譜樣本對(duì) δe（10nm） δe（20nm） 1 0.04 0.03 2 0.11 0.23 3 0.33 0.16 4 0.05 0.17 5 0.04 0.02
表2－4帶或不帶光澤校正的比較d65／10° 被測(cè)樣本的色別 rmin a b 樣本與基準(zhǔn)樣本之間的色差δecielab 帶 帶 不帶 帶 不帶 帶 不帶 紅 23.8 38.6 40.9 14.0 15.2 0.73 0.81 黃1 8.3 －14.7 －15.2 70.4 75.4 1.59 1.71 黃2 7.8 0.3 0.3 76.6 84.5 0.33 0.34 藍(lán) 16.8 －5.3 -5.8 －36.3 －38.7 0.46 0.50
光澤樣本常常在排除光澤的情況下進(jìn)行觀察。經(jīng)常是一起測(cè)量光澤，再用計(jì)算方法扣除，根據(jù)表面的光澤情況降低三刺激值，降低的數(shù)值不大于4，以增加飽和度。如果在計(jì)算色差時(shí)不考慮光澤修正問(wèn)題直接用三刺激值計(jì)算，這時(shí)三刺激值就太大（大約大4）。雖然在同一色空間內(nèi)，三刺激值色空間的轉(zhuǎn)換是非線性的，但這個(gè)誤差對(duì)色差沒(méi)有大的影響，如果不作光澤校正計(jì)算色差，則色差值最多降低0．1。表2－4表示考慮光澤校正和不考慮光澤校正計(jì)算得到的色差，二者區(qū)別不大；表內(nèi)也給出了a、b值，變化比較明顯；色度計(jì)算值幾乎沒(méi)有不同（樣本與基準(zhǔn)樣本在色度方面的不同總是微不足道的）。盡管如此，不推薦用帶光澤吸收阱的積分球色度計(jì)測(cè)量具有中等光澤的樣本，因?yàn)樵谶@種情況下被比較的樣本可能有不同量的光澤被消除掉。
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密度測(cè)量也是一種對(duì)色彩進(jìn)行測(cè)量的重要形式。密度計(jì)本身有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，這主要是對(duì)印刷過(guò)程控制而言。密度計(jì)價(jià)格便宜、讀數(shù)迅速，在許多方面超過(guò)其它精密制作測(cè)量?jī)x器，例如在控制墨層厚度中應(yīng)用，它們還被用在一些簡(jiǎn)單而有意義的測(cè)量中。但密度計(jì)有下列缺點(diǎn)：
①儀器之間的一致性差，這是由于光源、光電倍增管和濾色片之間光譜特性上的差異造成的。然而，技術(shù)上的進(jìn)步也提高了密度計(jì)的使用價(jià)值。現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)帶有頻閃氙光源、光電二極管傳感器和不接觸樣本面進(jìn)行測(cè)量的聯(lián)機(jī)密度計(jì)；裝有微處理器的密度計(jì)還可作簡(jiǎn)單的計(jì)算（如計(jì)算油墨疊印率）。
②密度計(jì)不能提供與人眼靈敏度相關(guān)的心理物理測(cè)量，其分析測(cè)量能力是有限的。
③密度測(cè)量不能以某種形式跟cie表色系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，而cie表色系統(tǒng)卻是公認(rèn)的色彩語(yǔ)言。
新型色度計(jì)和分光光度計(jì)已經(jīng)使印刷工業(yè)認(rèn)識(shí)到色度測(cè)量的潛力，這種測(cè)量跟人眼的光譜靈敏度密切相關(guān)并提供cie表色系統(tǒng)參數(shù)。
色度測(cè)量方法主要有兩種。第一種方法是利用光電色度計(jì)測(cè)色的方法，光電色度計(jì)在原理上非常類(lèi)似于密度計(jì)，其外觀、操作方法及價(jià)格也跟密度計(jì)相近。光電色度處在接顯示三刺激值x（λ）、y（λ）、z（λ），大多數(shù)還把三刺激值轉(zhuǎn)換成為勻色空間標(biāo)度，例如轉(zhuǎn)換成為cielab標(biāo)度，但大多數(shù)只有一或二種照明，所以用光電色度計(jì)測(cè)得的色彩并不總是表現(xiàn)視覺(jué)色彩，另外，cielab色彩空間對(duì)印刷復(fù)制來(lái)說(shuō)并不是最好的表色系統(tǒng)，因?yàn)樗荒芟馽ieluv那樣計(jì)算飽和度。光電色度計(jì)的精度在確定色差方面肯定是足夠的，可以在印刷車(chē)間用作色差比較的測(cè)量。許多光電色度計(jì)的精度也高到足以進(jìn)行絕對(duì)色彩和相對(duì)色差的測(cè)量，但是一般說(shuō)來(lái)，人們更喜歡用分光光度計(jì)去完成上述各項(xiàng)任務(wù)。
色度計(jì)可以看成是一個(gè)反射率計(jì)，或一個(gè)不帶對(duì)數(shù)變換器但帶有一套專(zhuān)門(mén)濾色片的密度計(jì)。當(dāng)然，這是一種能完成色度測(cè)量的方法。附加一套濾色片的目的是根據(jù)cie光譜三刺激值在色度計(jì)的每個(gè)通道中給光譜的各個(gè)波長(zhǎng)加權(quán)。但色度計(jì)不同于密度計(jì)，它涉及的主要是反射率問(wèn)題而不是一個(gè)對(duì)數(shù)問(wèn)題，但反射率很容易轉(zhuǎn)換成密度，反之也是可以的。色度計(jì)的光譜成分被認(rèn)為跟人的視覺(jué)靈敏度有良好的線性關(guān)系。但事實(shí)上這是不可能的（涉及到盧瑟條件問(wèn)題），因此光電色度計(jì)在原理上存在誤差。
第二種方法是利用分光光度計(jì)測(cè)量色彩的方法。正像三濾色片光電色度計(jì)可看成是一個(gè)專(zhuān)門(mén)的反射率測(cè)量?jī)x器一樣，分光光度計(jì)也可以這樣看，但它與光電色度計(jì)不同，分光光度計(jì)測(cè)量的是一個(gè)物體的整個(gè)可見(jiàn)反射光譜，分光光度計(jì)是在可見(jiàn)光譜域逐點(diǎn)測(cè)量，即在一些離散點(diǎn)上進(jìn)行測(cè)量，通常每隔10或20nm測(cè)量一個(gè)點(diǎn)，在400～700mm的范圍內(nèi)測(cè)量16～31個(gè)點(diǎn)。有些分光光度計(jì)是連續(xù)地對(duì)光譜進(jìn)行測(cè)量，而三濾色片光電色度計(jì)只對(duì)三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，所以杜光光度計(jì)能提供的信息要多得多，至少是對(duì)16個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。
分光光度計(jì)把色彩作為一種不受觀察者支配的物理現(xiàn)象進(jìn)行測(cè)量。為了獲得三刺激值它可以對(duì)反射光譜進(jìn)行積分，可以把色彩作為視覺(jué)響應(yīng)加以解釋?zhuān)且环N最靈活的色彩測(cè)量?jī)x器。
對(duì)于非熒光材料來(lái)說(shuō)，分光光度計(jì)提供的測(cè)量結(jié)果可以不依賴于所用的照明，可以在熒光燈下、白熾燈下及日光下評(píng)價(jià)調(diào)墨效果，因?yàn)榉止夤舛扔?jì)測(cè)量的是反射光譜，它可以自動(dòng)地、客觀地對(duì)調(diào)墨效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。事實(shí)上，如果兩個(gè)色樣的反射光譜是匹配的，那么就可以認(rèn)為這兩個(gè)物體具有相同的色彩，而在什么光源下進(jìn)行觀察是無(wú)關(guān)緊要的。
熒光材料在印刷工業(yè)中是常用的，許多紙張含有熒光材料（如增白劑），許多黃油墨也會(huì)產(chǎn)生一定程度的熒光，熒光對(duì)印刷材料的色彩是有影響的。
印刷工藝中的某些現(xiàn)象如紙上網(wǎng)點(diǎn)覆蓋率、油墨強(qiáng)度等本質(zhì)上就是在窄波段范圍內(nèi)發(fā)生的物理現(xiàn)象，當(dāng)然最好還是用窄帶測(cè)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。但是應(yīng)當(dāng)指出，窄密度測(cè)量（如a狀態(tài)密度）不能用于測(cè)量視覺(jué)色彩，但分光光度測(cè)量能解決這個(gè)問(wèn)題。因?yàn)樗鞯臏y(cè)量是窄帶測(cè)量，它對(duì)光譜的抽樣是充足的，所以可以做與視覺(jué)一致的色彩測(cè)量。為了進(jìn)行預(yù)期類(lèi)型的測(cè)量（窄帶或?qū)拵В梢詾榉止夤舛扔?jì)預(yù)先編寫(xiě)計(jì)算程序。許多新型分光光度計(jì)包含有計(jì)算機(jī)，根據(jù)程序去完成標(biāo)準(zhǔn)的印刷復(fù)制質(zhì)量控制和窄帶測(cè)量都是合適的，但它明顯的比密度計(jì)昂貴。
眾所周知，對(duì)顏色進(jìn)行測(cè)量展最基本的方法是主觀目視法。這種方法是根據(jù)色譜中的顏色用目視匹配未知的顏色，用分光光度計(jì)測(cè)得的色彩數(shù)據(jù)比人眼的分辨能力要精細(xì)，這對(duì)分析顏料的濃度是有用的，只需要根據(jù)一些公式進(jìn)行計(jì)算，便可以分析和控制原材料的份量。
根據(jù)分光光度計(jì)的測(cè)量數(shù)值可以計(jì)算密度值和色度值（但反向計(jì)算是不正確的）；可以分析同色異譜現(xiàn)象；新型分光光度計(jì)還可以把分光光度測(cè)量數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成其它表色系統(tǒng)的參數(shù)，轉(zhuǎn)換方法與色度計(jì)是一樣的。[next]
二、色度測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)化的三要素
照明、觀測(cè)的幾何條件、標(biāo)準(zhǔn)白是實(shí)現(xiàn)色彩測(cè)量近漁業(yè)到三個(gè)主要因素。
各表色系統(tǒng)參數(shù)值的計(jì)算取決于照明種類(lèi)。a、b、c和d65光源分別是模擬白熾燈、中午時(shí)分的日光、陰天的日光或多云的中午日光，特別是d65光源，它的輻射分布是對(duì)不同時(shí)間、不同氣候和不同地點(diǎn)的目光光譜作了許多測(cè)量之后，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的求平均值過(guò)程得出來(lái)的。c光源和d65光源對(duì)印刷工業(yè)是最有用的。
標(biāo)準(zhǔn)光源c在紫外線區(qū)的功率很小，對(duì)于不發(fā)熒光的色彩來(lái)說(shuō)，這是無(wú)關(guān)緊要的。但對(duì)于發(fā)熒光的色彩而言，采用c光源照明時(shí)，該色彩發(fā)生的熒光就比在真實(shí)的日光中發(fā)出的熒光少。伴隨著熒光添加劑在白色顏料中的廣泛應(yīng)用，很需要一種更能表達(dá)日光，包括紫外線區(qū)的光源，因此cie于1963年推薦了標(biāo)準(zhǔn)光源d65。為d65定義的光譜范圍是300～830nm，色溫6500k，是一系列d光源中的一種。因?yàn)樵S多油墨和紙張呈現(xiàn)熒光，所以對(duì)于印刷工業(yè)來(lái)說(shuō)d65光源是重要的，如果不需要紫外光，可用濾光片除去。
通過(guò)表2－2可以說(shuō)明熒光對(duì)測(cè)量結(jié)果帶來(lái)的影響。雖然紙和黃墨表現(xiàn)出較明顯的熒光性質(zhì)，但對(duì)總的測(cè)量結(jié)果沒(méi)有產(chǎn)生太大的影響。當(dāng)光源中含紫外線成分時(shí)，正如預(yù)料的那樣，紙張和黃墨顯得更藍(lán)一些，紙張的l值也稍微大一些，這種變化傾向是正確的，但黃墨的l微微下降，表現(xiàn)出錯(cuò)誤的變化傾向。
表2－2 紫外線對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的影響
參數(shù) 紙 青 品紅 黃 有紫外線 無(wú)紫外線 有紫外線 無(wú)紫外線 有紫外線 無(wú)紫外線 有紫外線 無(wú)紫外線 x（λ） 88.77 86.46 19.23 19.27 37.40 37.36 67.90 67.13 y（λ） 86.61 85.56 24.90 25.00 20.70 20.65 74.60 73.79 z（λ） 98.85 95.29 72.31 71.95 26.30 25．80 10.80 10.55 l 94.57 94.12 60.56 60.97 55.95 56.22 94.36 94.42 u －10.76 －10.44 -51．50 －59.97 107．92 109.66 25.85 25.44 v －12.09 －9.5 －15．79 -77.00 －20.86 －20.55 106.48 104.23
在印刷工業(yè)中，觀察原稿類(lèi)的透射樣本時(shí)推薦采用d50光源，觀察印刷品等反射樣本時(shí)推薦采用d65光源，兩種光湖的色溫不同，這是應(yīng)當(dāng)注意的。
在對(duì)半透明薄紙樣本進(jìn)行測(cè)量時(shí)，在樣本下面襯一白色表面具有特殊的意義。
對(duì)于大多數(shù)情況應(yīng)當(dāng)襯一白色表面，這樣最接近于標(biāo)準(zhǔn)觀察狀態(tài)。但對(duì)于一些質(zhì)量控制測(cè)量的情況而言，襯一黑色表面可能更可取。
如果觀察一個(gè)非常光滑的反射表面，那么物體的色彩取決于光相對(duì)于表面的入射角度和眼睛相對(duì)于入射光的觀察角度。如果光線只從一個(gè)方向射入，為了避免看到光源的鏡像，可以適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)動(dòng)一下表面，這樣就可以看到物體表面的色彩了。如果這個(gè)反射表面從不同的方向上被照明，在一個(gè)房間內(nèi)，物體的反射表面被來(lái)自許多窗子的光線照明或用許多人造光源照明，那么，想找到一個(gè)方向完全避免光源的鏡面反射是不可能的。如果在一個(gè)很大的光源下觀察這個(gè)反射表面，例如在陰天的日光下或在一個(gè)均勻照射的頂燈下面，那么總是在部分鏡面反射的情況下看到表面的色彩。鏡面反射是由物體表面產(chǎn)生的，除非物體是金屬，否則，反射的光總是和光源的色彩相像。如果照明的色彩是白色，鏡面反射一般總是把白光加到表面色彩中去，除非反射表面的本身就是白色，否則，其效果總是降低色彩的飽和度。這就是光澤表面在定向照射情況下比在慢射照明情況下看起來(lái)更飽和的原因。
對(duì)于一個(gè)完全粗糙的表面來(lái)說(shuō)，入射的每一束光不管其入射角度如何，如果沒(méi)有進(jìn)入表面就會(huì)有一些進(jìn)入眼睛，這部分光不受顏料影響（除非是金屬）。因此當(dāng)在白光中觀察粗糙表面時(shí)，由于表面反射，飽和度總是降低。由于這個(gè)原因，粗糙表面一般不像光澤表面那樣飽和，除非光澤表面是用非常擴(kuò)散的光照明的情況。
大多數(shù)表面既不是完全粗糙，也不是非常光澤，照明和觀察的幾何條件的影響處于上述兩種極端狀況之間，表現(xiàn)的色彩飽和度比光澤面的情況低、比粗糙面的情況高，表面性質(zhì)上的區(qū)別對(duì)物體的色彩感覺(jué)有很大的影響。
顯然，照明和觀察的幾何條件對(duì)色彩效應(yīng)起著重要的作用。國(guó)際照明委員會(huì)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要推薦了一些供色度測(cè)量應(yīng)用的照明與觀察的幾何條件。
在測(cè)量反射（透射）率參數(shù)時(shí)，國(guó)際照明委員會(huì)推薦理想漫反射（透射）體作為標(biāo)準(zhǔn)白色。理想沒(méi)反射體即理想的各向同性漫射體，在反射空間的各個(gè)方向具有相同的發(fā)光密度，因此標(biāo)準(zhǔn)白色是一個(gè)完全無(wú)光澤的白色面，它滿足下列條件：
①入射到該面上的光全部反射到空間，因此在可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)所有波長(zhǎng)的光都不被吸收；
②反射光完全是漫射的，無(wú)光澤、均勻地朝各個(gè)方向散射，1lx的照度在各個(gè)方向產(chǎn)生出的光亮度等于104cd／m2。
③上面兩個(gè)特性與入射光的方向完全無(wú)關(guān)。
標(biāo)準(zhǔn)白可以用硫酸鋇粉壓制而成，倘若硫酸鋇很純，光吸收率很低，只有2％左右，相當(dāng)近似于理想的漫反射標(biāo)準(zhǔn)白色，并且在可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，當(dāng)波長(zhǎng)短至小于410nm時(shí)吸收率才增加，用來(lái)制造這種白色標(biāo)準(zhǔn)的硫酸鋇有精確的規(guī)定。測(cè)量時(shí)用校正的方法補(bǔ)償理想無(wú)光澤白色面和實(shí)際白色標(biāo)準(zhǔn)之間的差別。必須強(qiáng)調(diào)，理想漫反射的y刺激值規(guī)定為100，在任何照明下一切彩色物體（非熒光體）中理想漫反射體的發(fā)光密度最高，是計(jì)算三刺激值的基準(zhǔn)參數(shù)。
就標(biāo)準(zhǔn)白色而言，理想漫反射體僅是一種選擇，通常用來(lái)評(píng)價(jià)紡織品、油漆也許是合適的，可是在某些應(yīng)用中，理想漫反射體作為標(biāo)準(zhǔn)白色可能是不合適的。例如在評(píng)價(jià)油墨的時(shí)候把所用的紙張作為標(biāo)準(zhǔn)白色一般來(lái)說(shuō)是更好的選擇。這是因?yàn)椋绻垙堓p微泛黃，那么一個(gè)非選擇性的中性油墨相對(duì)于理想漫反射體來(lái)說(shuō)也將帶淡黃色，但油墨本身并不是泛黃的，因此把未印刷的紙張作為標(biāo)準(zhǔn)白評(píng)價(jià)油墨更好；但理想漫反射標(biāo)準(zhǔn)白對(duì)評(píng)價(jià)紙張來(lái)說(shuō)是合適的。
就一個(gè)逼真的反射印刷品而言，用理想漫反射體作為標(biāo)準(zhǔn)白測(cè)量紙張是恰當(dāng)?shù)模谠u(píng)價(jià)圖像面的時(shí)候，用畫(huà)面上具有代表性的白色作為標(biāo)準(zhǔn)則是合適的。這個(gè)有代表性的白色（設(shè)刺激值為yn）不僅可能是一個(gè)不同的顏色，而且可能比理想漫反射體明顯的暗，理想漫反射體（設(shè)刺激值為y）就會(huì)有一個(gè)比單位值明顯要高的值y／yn，這說(shuō)明標(biāo)準(zhǔn)漫反射體的亮度比圖像中的白色的亮度要大。[next]
三、分光光度計(jì)與三濾色片色度計(jì)
當(dāng)前市售的分光光度計(jì)大多數(shù)不是真正的分光光度計(jì)，而是簡(jiǎn)化的分光光度計(jì)。用這種分光光度計(jì)只能對(duì)預(yù)先給定的波長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)量，而不能對(duì)可見(jiàn)光譜的全部波長(zhǎng)連續(xù)地進(jìn)行測(cè)量。
圖2－7是分光光度計(jì)光路簡(jiǎn)圖。分光光度計(jì)跟眼睛不同，眼睛是同時(shí)在感受的全部波長(zhǎng)上評(píng)價(jià)接受的光能，而反射曲線的測(cè)量必須逐波長(zhǎng)地進(jìn)行。這就必須把光源的光在各個(gè)波長(zhǎng)上進(jìn)行分解，這既可以在照射樣本之前分解成單色光，也可以在從樣本上反射之后進(jìn)行分解。幾乎所有的新型儀器都按后一種方式工作，只有這樣才能對(duì)具有熒光性質(zhì)的樣本進(jìn)行正確的測(cè)量。
（圖2－7）
1．光源。測(cè)量所用的照明必須包含可見(jiàn)光譜的全部波長(zhǎng)。測(cè)量發(fā)熒光的樣本時(shí)，反射率曲線和由反射率曲線算出的三刺激值要正確地再現(xiàn)視覺(jué)色彩，測(cè)量所用光源的輻射分布要符合彩色匹配要求的輻射分布。
2．光的色散。為了逐波長(zhǎng)地測(cè)量樣本的反射率，必須對(duì)樣本反射的光進(jìn)行色散。在散光的傳統(tǒng)元件是用棱鏡，但在現(xiàn)代儀器中則常用彎曲光柵。后者得到的不同波長(zhǎng)的間隔可以是相等的，這可以使光圈結(jié)構(gòu)不必是可變的。色散光的第三種可以選擇的元件是彩色干涉濾色片。
3．測(cè)量的幾何條件。人們用視覺(jué)評(píng)判樣本時(shí)，換句話說(shuō)，人們用視覺(jué)匹配樣本的色彩時(shí)，被評(píng)判的樣本應(yīng)放在臨北面窗口的桌子上被漫射的自然光照明。這時(shí)，只有在某個(gè)方向反射并達(dá)到眼睛的光被觀察到。測(cè)量色彩時(shí)不用日光照明，而是用模擬日光的光源照明，兩者關(guān)系是相似關(guān)系。
大多數(shù)分光光度計(jì)有一個(gè)稱(chēng)作積分球的元件。球的內(nèi)壁涂以白色，壁上開(kāi)有小孔，以便讓照明標(biāo)本所必需的光線出入。光源放在球內(nèi)或至少放在球旁邊，以便用擴(kuò)散的光照明球壁。所以，小球上有一或兩個(gè)小孔，以便放置被測(cè)樣本或標(biāo)準(zhǔn)白板。對(duì)著樣本的孔因測(cè)量?jī)x不同而有不同的尺寸，在大多數(shù)儀器中這個(gè)孔的孔徑是可以連續(xù)改變的，以便適應(yīng)被測(cè)樣本的大小。最常用的孔徑是2～3cm，孔徑小于0．5cm時(shí)只作為特別附件提供。由于技術(shù)上的原因，大于5cm的孔徑不常用。被測(cè)樣本的大小經(jīng)常是不一樣的，應(yīng)該使孔徑像樣本那樣大，但孔徑大于5cm時(shí)，測(cè)量結(jié)果容易出現(xiàn)不均勻性（不像較小的孔那樣穩(wěn)定）。
帶積分球的分光光度計(jì)，樣本通常是在慢射照明的狀態(tài)下，測(cè)量從樣本某個(gè)方向反射的光。一般是測(cè)量8°方向反射的光（圖2－8），其優(yōu)點(diǎn)是可以在積分球的另一個(gè)孔的旁邊安裝一個(gè)所謂光澤吸收餅的東西，借此使樣本避免來(lái)自8°的情況下照明，樣本的光澤在測(cè)量時(shí)被排除。然而，帶光澤吸收阱的測(cè)量方式只是在高光澤度樣本的情況下選用，通常總是同時(shí)測(cè)量光澤，然后用計(jì)算的方法把它扣除。扣除量取決于空氣與樣本界面的光學(xué)性質(zhì)，平均光澤校正量為4％。這對(duì)計(jì)算網(wǎng)點(diǎn)覆蓋率的場(chǎng)合具有特殊意義。
（圖2－8）
在用積分球測(cè)量的情況下，樣本上表面的結(jié)構(gòu)只是一個(gè)次要的因素。這就是說(shuō)當(dāng)樣本以不同的方向放在測(cè)量孔下測(cè)量時(shí)，測(cè)量值的變化是較小的。即使這樣，樣本還是應(yīng)當(dāng)保持相同的方向放置。
雖然積分球內(nèi)表面是涂白的，但它還是吸收一小部分光，導(dǎo)致光源的輻射分布發(fā)生變化，特別是在測(cè)量發(fā)熒光的樣本時(shí)更是如此。因而在一些新型分光光度計(jì)中，用45°環(huán)狀光源取代了積分球，而在0°方向進(jìn)行測(cè)量，這樣光澤總是被排除在外了。環(huán)狀光源具有積分球的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，克服了它的缺點(diǎn)。
有用于測(cè)量光澤樣本的分光光度計(jì)，用這種儀器，樣本被定向照明，與環(huán)形照明的情況不同。照明只從45°方向入射，在0°方向測(cè)量（見(jiàn)圖2－9），即用45°／0°幾何條件測(cè)量。該圖清楚地表明在此種測(cè)量方式下光澤被排除的原因，只要樣本的光澤度小，對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響是可以忽略不計(jì)的。對(duì)于光澤樣本一般是用計(jì)算的方法排除光澤的影響。45°／0°幾何條件應(yīng)用較少，因?yàn)闇y(cè)量結(jié)果明顯地受樣本上表面的無(wú)規(guī)律性影響，結(jié)果的重復(fù)性不像用積分球測(cè)量那樣好。
圖2－9
4．傳感器。在分光光度計(jì)中，傳感器是用光電池、光電二極管或光電倍增管裝配成的。以前通常只用一個(gè)傳感器，單色光按時(shí)間順序地照射在傳感器上并被量化。為了改善測(cè)量速度，一些新式儀器配備了16個(gè)傳感器，可以同時(shí)對(duì)16個(gè)波長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)量（從400～700nm，間距20nm）。
5．儀器的標(biāo)定。現(xiàn)在儀器的標(biāo)定比以前簡(jiǎn)單得多，因?yàn)閹缀跛型ㄟ^(guò)機(jī)械調(diào)節(jié)并用數(shù)學(xué)方法校正的方式都已被取代。盡管如此，也不要忘記標(biāo)定，因?yàn)橐粋€(gè)分光光度計(jì)的測(cè)量值在很大程度上取決于仔細(xì)的、定期的標(biāo)定。
標(biāo)定的內(nèi)容有100％線定標(biāo)（標(biāo)準(zhǔn)白色定標(biāo)）、0％線定標(biāo)，如果可能的話還要進(jìn)行波長(zhǎng)和光電梯尺定標(biāo)。
100％線是用標(biāo)準(zhǔn)白色標(biāo)定的，這是要再度校準(zhǔn)到絕對(duì)白色上。常用的標(biāo)準(zhǔn)白是用硫酸鋇粉壓制的，其絕對(duì)反射率在全部波長(zhǎng)范圍內(nèi)總計(jì)達(dá)到98％。雖然現(xiàn)在的分光光度計(jì)都能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定，但每天至少還要標(biāo)定一次，最好每天校正多次。
0％線校正是用與上述類(lèi)似的方法完成的，一般是用一個(gè)黑體作0％線定標(biāo)，由于黑體吸收全部入射的光能，其反射率為0。零線定標(biāo)同樣每天進(jìn)行，也有一些儀器不做0％標(biāo)定，但這是不推薦的。
波長(zhǎng)檢查和光電梯尺檢測(cè)在新型儀器中一般不再進(jìn)行。[next]
6．分光光度計(jì)的精度。儀器的精度可用短時(shí)間可重復(fù)性、長(zhǎng)時(shí)間可重復(fù)性及絕對(duì)精度等指標(biāo)衡量。
一個(gè)儀器的短時(shí)間可重復(fù)性是重要的，特別在質(zhì)量控制中測(cè)量色差時(shí)是這樣。一個(gè)短時(shí)間重復(fù)性不好的儀器是不符合技術(shù)要求的，可以把樣本放在檢測(cè)頭下連續(xù)地進(jìn)行測(cè)量，得到的反射率值木應(yīng)有大于 0．02～0．03％的差別，然后用測(cè)得的值計(jì)算色差δe（指δe cielab值），可用全部測(cè)量值的平均值或第一次測(cè)量值作基準(zhǔn)值，δe的值不應(yīng)大于0.05～0.01，現(xiàn)代測(cè)色系統(tǒng)一般都能滿足這個(gè)要求。如果在檢查的時(shí)候測(cè)量值是連續(xù)變動(dòng)的，這不是儀器的問(wèn)題，而是樣本造成的。樣本放在檢測(cè)頭下被光照射會(huì)變熱，樣本受熱時(shí)其顏色會(huì)發(fā)生變化，用戶應(yīng)注意購(gòu)買(mǎi)探測(cè)頭釋放能量小的儀器，如選購(gòu)采用氛閃光燈的儀器。現(xiàn)代儀器測(cè)量速度很快，由于樣本變熱造成的影響比以往的儀器小得多了。
長(zhǎng)時(shí)間可重復(fù)性對(duì)于配方計(jì)算是重要的，因?yàn)橹珓┖蜆颖疽诓煌臅r(shí)間進(jìn)行測(cè)量（放置時(shí)間甚至不只一年）。
長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性可以通過(guò)一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的樣本進(jìn)行檢查，色差應(yīng)該不大于1。對(duì)于好的儀器來(lái)說(shuō)δe＝0．5。對(duì)檢查和監(jiān)督長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性的意義往往強(qiáng)調(diào)得不夠。對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的儀器來(lái)說(shuō)，在做配萬(wàn)計(jì)算時(shí)可以省卻校正步驟，只用統(tǒng)計(jì)質(zhì)量管理即可，這時(shí)測(cè)量值只受生產(chǎn)條件影響而不受儀器的影響。
測(cè)色儀器的絕對(duì)精度遠(yuǎn)不如它的重復(fù)性那么好，絕對(duì)精度的檢查可以用校正好的標(biāo)準(zhǔn)樣本進(jìn)行。如果用不同的儀器測(cè)量同一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的樣本，就會(huì)得出一個(gè)不一致的結(jié)果。在標(biāo)準(zhǔn)制定之前，標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)一直在對(duì)由不同系統(tǒng)測(cè)得的色值進(jìn)行比較，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，用同類(lèi)型儀器測(cè)量同一樣本時(shí)能表現(xiàn)出幾個(gè)單位色差。被測(cè)樣本越暗和越亮，則偏差越大，在比較不同類(lèi)型的儀器時(shí)偏差更大，降低絕對(duì)偏差目前是無(wú)望的。
根據(jù)這些事實(shí)推斷，如果僅把反射率值和三刺激值作為樣本傳送，以希望的精確度匹配色彩是不可能的。
這里還必須提出一個(gè)與儀器的絕對(duì)精確度無(wú)關(guān)的警告，因?yàn)檫€涉及其它一些不易確定的因素，所以對(duì)色譜中的某個(gè)色彩來(lái)說(shuō)想取得一致的色彩匹配是不可能的。
7．色度計(jì)（三濾色片測(cè)色儀器）的精度。三濾色片測(cè)色儀器在過(guò)去是工業(yè)上應(yīng)用范圍很廣的測(cè)色儀器。為了模仿人的視覺(jué)過(guò)程以便提供符合標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量值，必須采用標(biāo)準(zhǔn)光源（光源輻射分布的轉(zhuǎn)換是用濾色片）照明要評(píng)判的樣本，傳感器的靈敏度也要用濾色片轉(zhuǎn)換成與觀察者的視覺(jué)靈敏度相吻合，然而多數(shù)只安裝一組濾色片，同時(shí)完成這兩項(xiàng)任務(wù)。色度計(jì)通常只有一個(gè)傳感器，在傳感器前面并置3個(gè)、最好4個(gè)濾色片〔4個(gè)濾色片是為了更好地調(diào)節(jié)短波部分的x（λ）曲線〕，在儀器標(biāo)定正確有情況下，讀取的值容易換算成三刺激值，有時(shí)也直接讀取三刺激值或一個(gè)轉(zhuǎn)換色空間的值。這種儀器的優(yōu)點(diǎn)是具有很好的短時(shí)間可重復(fù)性，缺點(diǎn)在于，由于視覺(jué)靈敏度跟濾色片一傳感器的關(guān)系難以調(diào)節(jié)正確，所以這種儀器的絕對(duì)精度不好。雖然色差測(cè)量的絕對(duì)精度是作為高階偏差考慮的，但在有些色度計(jì)中，這種偏差是如此之大，以致于只能用它測(cè)量色差較小和同色異譜很小的樣本。通常產(chǎn)品質(zhì)量控制就屬于這種情況，在這種場(chǎng)合下，較老的三濾色片色度計(jì)也能取得好的效果。
由于現(xiàn)代電子學(xué)和現(xiàn)代器件如光導(dǎo)纖維的發(fā)展，制造小型可攜帶的三濾色片色度計(jì)是完全可能的，它們雖有上述的缺點(diǎn)，但價(jià)格是便宜的。
由于測(cè)量精確度和樣本精度的限制，計(jì)算結(jié)果不要以太多的位數(shù)輸出，反射率值（％）、三刺激值、a，b和l值及色差值通常精確到小數(shù)點(diǎn)后面兩位，最后一位已經(jīng)是靠不住的了。
四、步距、光澤度與測(cè)量誤差的關(guān)系
如果色彩測(cè)量誤差不是由被測(cè)樣本造成的。那么儀器精度對(duì)色差數(shù)據(jù)的影響很小。
sttocka 1973年已經(jīng)指出，對(duì)于飽和度高的樣本來(lái)說(shuō)，以20nm的步距測(cè)量也可以正確地計(jì)算色差。例如：分別以10nm和20nm的步距測(cè)量一對(duì)同色異譜樣本的色差。由排列在表2－3中的數(shù)值可知，差別是很小的。
必須認(rèn)識(shí)到，對(duì)于一對(duì)反射曲線具有明顯差別的樣本而言，色差作為步距的函數(shù)僅有微小的變化。這個(gè)變化遠(yuǎn)比改變光源和改變觀察者所起的影響作用要小，計(jì)算時(shí)不僅色差仍然相同，而且三刺激值仍然相同，大多數(shù)情況只在小數(shù)點(diǎn)后面第二位出現(xiàn)差別。因此一再提出制造符合技術(shù)水準(zhǔn)的步距10nm的簡(jiǎn)化分光光度計(jì)的要求肯定不是緊迫的事。
表2－3 步距對(duì)測(cè)量的影響 同色異譜樣本對(duì) δe（10nm） δe（20nm） 1 0.04 0.03 2 0.11 0.23 3 0.33 0.16 4 0.05 0.17 5 0.04 0.02
表2－4帶或不帶光澤校正的比較d65／10° 被測(cè)樣本的色別 rmin a b 樣本與基準(zhǔn)樣本之間的色差δecielab 帶 帶 不帶 帶 不帶 帶 不帶 紅 23.8 38.6 40.9 14.0 15.2 0.73 0.81 黃1 8.3 －14.7 －15.2 70.4 75.4 1.59 1.71 黃2 7.8 0.3 0.3 76.6 84.5 0.33 0.34 藍(lán) 16.8 －5.3 -5.8 －36.3 －38.7 0.46 0.50
光澤樣本常常在排除光澤的情況下進(jìn)行觀察。經(jīng)常是一起測(cè)量光澤，再用計(jì)算方法扣除，根據(jù)表面的光澤情況降低三刺激值，降低的數(shù)值不大于4，以增加飽和度。如果在計(jì)算色差時(shí)不考慮光澤修正問(wèn)題直接用三刺激值計(jì)算，這時(shí)三刺激值就太大（大約大4）。雖然在同一色空間內(nèi)，三刺激值色空間的轉(zhuǎn)換是非線性的，但這個(gè)誤差對(duì)色差沒(méi)有大的影響，如果不作光澤校正計(jì)算色差，則色差值最多降低0．1。表2－4表示考慮光澤校正和不考慮光澤校正計(jì)算得到的色差，二者區(qū)別不大；表內(nèi)也給出了a、b值，變化比較明顯；色度計(jì)算值幾乎沒(méi)有不同（樣本與基準(zhǔn)樣本在色度方面的不同總是微不足道的）。盡管如此，不推薦用帶光澤吸收阱的積分球色度計(jì)測(cè)量具有中等光澤的樣本，因?yàn)樵谶@種情況下被比較的樣本可能有不同量的光澤被消除掉。
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