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技術(shù)---正確使用色差儀的幾個基本問題
閱讀：1837發(fā)布時間：2021-4-16
摘要：色差測量與常規(guī)的物理量測量由本質(zhì)的區(qū)別，針對色差管理容易出現(xiàn)的一些概念性問題，提出實用的解決辦法，包括顏色標(biāo)準(zhǔn)的建立、協(xié)商原則、保存、檢查、恢復(fù)及各方允許的色差的確定方法和管理。
關(guān)鍵詞：顏色單位；色差儀；顏色標(biāo)樣；色差管理
隨著色差儀的普遍應(yīng)用，人們在如何選擇、驗收、校準(zhǔn)、使用色差儀時有了許多問題和爭議，因為色差儀原理涉及色度學(xué)、光學(xué)、數(shù)學(xué)、材料學(xué)，還有生物學(xué)、心理學(xué)等方面的綜合的知識，而且有些是目前我們的大、中學(xué)教育中沒有涉及到的，所以出現(xiàn)困惑、疑問和爭議是很正常的。這里，針對多數(shù)使用者反映的情況，試圖就一些基本的概念性的問題作一簡單和實用的解疑。
首先，顏色是人的大腦對物體的外觀色彩特征產(chǎn)生的一種主觀感覺，用數(shù)學(xué)方法來描述這種感覺是一件很困難的事。顏色的測量和數(shù)據(jù)化管理是一個對視覺感受(包括生理和心理如心情、年齡作用)的測量和管理，由于人與人對顏色敏感度的差異，環(huán)境背景的變化以及對顏色、色差的溝通和管理文件了解不足，都會影響視覺對顏色的感受。所以也就只能通過按照國際上的顏色系統(tǒng)制造的各種測色儀器解決，由于現(xiàn)代色差儀所提供的數(shù)字信息已盡可能做到了與人們的視覺感覺相關(guān)連，所以使其在科研和生產(chǎn)活動中得到廣泛應(yīng)用。
顏色的測量與普通物理量的測量有很大的區(qū)別。比方說選購色差儀時，我們看到的反映儀器技術(shù)水平的統(tǒng)一指標(biāo)中就沒有我們平常習(xí)慣考察的項目如：誤差、精度、分辨率、測量范圍等，而是另外一些指標(biāo)如：重復(fù)性△E(標(biāo)準(zhǔn)白板上連續(xù)10次)、儀器間一致性△E(12塊BCRAII板上測量的平均值)等，這是在選購儀器時要了解的一點。
色差儀分為濾色片式色差儀和分光光度計式色差儀，三濾色片式色差儀模仿人眼感受，將通過紅綠藍三個濾色片分別接受的樣品反射光信號轉(zhuǎn)換成XYZ或Lab三刺激值。由于很難得到重現(xiàn)性好的濾色器，所以儀器之間的一致性很差，屬于入門級的儀器。
分光型色差儀是將樣品的反射光光譜與照亮樣品的入射光光譜之比—樣品的反射率，通過儀器內(nèi)的微電腦按照色度學(xué)數(shù)學(xué)模型計算轉(zhuǎn)換成與標(biāo)準(zhǔn)觀察的人眼所對應(yīng)的視覺感覺的色度學(xué)三刺激值。分光色差儀適合任何種類的應(yīng)用，能模擬所有的CIE規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)光源，能給出分光數(shù)據(jù)和同色異譜指數(shù)，有非常好的重復(fù)性和重現(xiàn)性，符合國際通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是當(dāng)今常用的技術(shù)。
對選擇CIE(國際照明委員會)的彩色系統(tǒng)，幾個基本的視覺感覺單位是L；代表亮度，反映從白到灰到黑的無彩色中性顏色給人明暗的感覺。+a代表紅色方向，-a代表綠色方向，+b代表黃色方向，-b代表藍色方向。三者構(gòu)成了描述顏色的正交的三維空間，這樣就給萬紫千紅的顏色給出了一個可以用解析幾何描述的顏色空間，L為縱軸，a，b構(gòu)成彩色平面。如果將a-b平面轉(zhuǎn)化為極坐標(biāo)形式，a和b的平方和再開方，是從原點出發(fā)的模長，正好描述了顏色三要素里的彩度C(也叫鮮艷度)，C越大，表示顏色越鮮艷，無彩色的中性色，C值就非常小。而a，b構(gòu)成的正弦角正好描述了顏色三要素里的色相角H，加上代表明暗的明度L(也可叫亮度)。用LCH或Lab三坐標(biāo)空間的數(shù)學(xué)方法就全面地描述了所有顏色的特征?，F(xiàn)在已經(jīng)有很多有關(guān)顏色的理論、測量技術(shù)和顏色標(biāo)準(zhǔn)，但是到目前為止，似乎還沒有一種人類感知顏色的理論被普遍接受，盡管如此，并沒有影響人們使用一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)(如CIE規(guī)定的)判斷綜合色差(△E)的大小，色偏(△L、△a、△b)的方向和大致程度。
問題1：為什么不用顏色標(biāo)準(zhǔn)板的Lab數(shù)值作為控制顏色品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)而用色差數(shù)據(jù)△？
人們通常習(xí)慣的品質(zhì)管理都會用一些數(shù)據(jù)指標(biāo)加上允許的上下限偏差，但是顏色卻不行，都要用真實的色板確定標(biāo)準(zhǔn)。這是因為：
1.如上所述，由于顏色理論現(xiàn)有的不足，加上光譜測量的復(fù)雜性和數(shù)學(xué)處理的復(fù)雜性，各國各公司按照國際標(biāo)準(zhǔn)研制的色差儀，測量從紅到藍各種同樣顏色的同一塊色板的結(jié)果總有一定的差異。
2.就是同一公司的同一型號儀器，目前采用氙燈或鹵素鎢絲燈照明的傳統(tǒng)的分光色差儀，就算新的、正常工作的色差儀。便攜式儀器間的一致性達到的水平：例如XTH一般平均是0.15△E，大要達到0.25△E。只有昂貴的雙光束(一束同時檢測點亮的照明燈的光譜)的參比級的臺式分光色差儀(必須每年定期維護和用傳遞標(biāo)準(zhǔn)的一套彩磚定標(biāo))才可達到0.08△E。這樣，測同樣一塊標(biāo)準(zhǔn)色板，兩臺儀器讀數(shù)就會不同。隨著儀器使用時間的推移，特別是各臺儀器使用者對隨機自帶的校準(zhǔn)白板保管使用的不同，這種差異還會擴大。所以，*采用Lab數(shù)值，即所謂“數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)”傳遞顏色標(biāo)準(zhǔn)的難度就很大。這既要求儀器有很高的儀器間一致性指標(biāo)，又要求儀器有*的長期穩(wěn)定性和短期穩(wěn)定性，儀器的白標(biāo)準(zhǔn)板也不能經(jīng)常使用(做到可以長期保持穩(wěn)定不變色)。所以使用傳統(tǒng)色差儀的用戶，到目前為止，傳遞顏色標(biāo)準(zhǔn)還大都使用標(biāo)準(zhǔn)色板傳遞。做不到用顏色標(biāo)準(zhǔn)板的Lab數(shù)值作為控制顏色品質(zhì)的傳遞標(biāo)準(zhǔn)。
3.盡管不同儀器測得的顏色三刺激值有偏差，但是用于同一塊參照標(biāo)準(zhǔn)與另外的樣板間比較色差，不同儀器測得的色差值：△E,△a,△b卻是非常接近的。這也正好是人們對顏色管理的基本要求。所以有了參照標(biāo)準(zhǔn)后，不同儀器測得的色差值就有了實際應(yīng)用價值。這也是色差儀得到普遍應(yīng)用的原因。下一個要解決的問題就是如何定義容許的色差，即可接受的允差。各方將通過協(xié)議，用參比標(biāo)準(zhǔn)色板和約定的可接受允差來共同建立對產(chǎn)品的顏色管理系統(tǒng)，避開用三刺激值Lab的具體值來管理。這就是顏色管理和大多數(shù)常規(guī)計量管理的區(qū)別。
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