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测色与计算机配色（第二版）第四章第五章作者：刘建勇Email:jianyong1964@126.comTel:02224528430—第四章颜色的测定方法与常用测色仪器本章介绍两个主要内容颜色的测量常用测色仪器计算式中：k、S()x()、y()、z()等都是已知或人为规定的，只要知道ρ()即可一、测量方法三刺激值X、Y、Z的计算基本公式：X=k∫S()x()ρ()d()Y=k∫S()y()ρ()d()Z=k∫S()z()ρ()d()X10=k10∫S()x10()ρ()d()Y10=k10∫S()y10()ρ()d()Z10=k10∫S()z10()ρ()d()780780780780780780380380380380380380第一节颜色的测量ρ()的测定：测量不透明物体的分光反射率ρ()是以完全反射漫射体作为参照标准。完全反射漫射体就是反射率在各个波长下均等于1的理想的均匀反射体,它无损失,全部反射入射光，并且在各个方向上亮度均相等。不透明物体的分光反射率ρ()是在同样标准照明体和观察条件下与完全反射体相比较而确定的。分光反射率ρ()的严格定义：分光反射率ρ()是一种特定条件下的分光反射因数,b()—CIE有严格的定义。在给定的立体角、限定的方向上，待测物体反射的辐通量ΦλΔ与相同照明、相同方向上完全反射漫射体的辐通量Φ0λΔ之比，即：b()=ΦλΔ/Φ0λΔ因此,分光反射率ρ()的测试需要两个条件，一是完全反射漫射体的确定，二是测试条件。颜色测量的基准——标准白板常用的新鲜氧化镁烟雾面，380780nm的最低反射率为98.7%。但稳定性差，时间延长，反射率下降（数小时x、y变化0.1%）。工业标准白板——硫酸钡粉末，由PTB和Zeiss共同开发，首先被德国工业标准采用。特点是稳定性好（数周时间x、y变化0.1%）。～作为标准白板一般应该满足如下条件：有良好的化学和机械稳定性，使用期间分光反射率因数应该保持不变。有良好的反射性。各个波长下的分光反射率一般都在90%以上，且在380～780nm内平坦。通常，标准白板只是作为校准之用。日常应用的是容易保存、清洁、经久耐用的工作白板——由陶瓷、搪瓷等材料制成。分光反射率的测试方法（直接法、单光束分光光度计法）：1.直接法：使用双光束分光光度计，首先测定样品对工作白板的分光反射率ρ″()，然后计算:ρ()=ρ″()ρw()ρ0()标准白板的分光反射率工作白板对标准白板的分光反射率2.适用于单光束分光光度计的方法：首先测定工作白板ρ″w()，然后用样品代替工作白板测定ρ″()，最后计算：ρ()=ρ″w()[ρ″()/ρw″()]ρ0()二、测色条件绝大多数被测样品不是完全反射漫射体，存在不均匀的吸收、透射、各种不同角度的反射。如：因此，照明（角度）和观测（角度）条件对测色很重要。镜面光反射散射光反射固定式的穿透散射式的穿透A观察者B观察者高镜面光反射物体表面光源镜面光反射A观察者B观察者光源散射光反射低光泽表面光反射物体表面织物表面A观察者B观察者少量的镜面光效果光源不同照明（角度）和观测（角度）条件下，被测样品表面的分光反射率因数ρ()是不同的。CIE于1971年正式推荐了四种测色的“标准照明和观测条件”。垂直/45（记作0/45）45/垂直（记作45/0）垂直/漫射（记作0/d）漫射/垂直（记作d/0）————分光反射率分光辐亮度因数四种测色的“标准照明和观测条件”图例：实际测试仪器使用漫射/垂直（记作d/0）的观察方式。第二节常用测色仪器常用测色仪器有两种。分光光度测色仪光电积分式测色仪一、分光光度测色仪通过对物体进行测量，测得其光谱反射率或光谱透射率，进而得出物体色的三刺激值和色度坐标的仪器称为分光光度仪。主要组成部分：光源、单色仪、积分球、光电检测器、数据处理装置。1.分类按照测量方法分类，可分成两种。Ⅰ.机械扫描式分光光度仪：利用单色仪对被测光谱进行机械扫描，逐点测出每个波长对应的辐射能量，由此达到光谱功率分布的测量属于机械扫描式分光光度法。Ⅱ.电子扫描式分光光度仪：采用光二极管阵列检测器的多通道检测技术，通过探测器内部的电子自动扫描实现全波段光谱能量分布的属于电子扫描式分光光度法。分光光度仪按照光路设计分类以试样受到的照明光是单色光还是复色光来区分：Ⅰ.正向光路设计:先经单色器分光,单色光按照波长顺次进入积分球照射在试样上进行光电检测。特点：不需要CIE标准光源；计算三刺激值时，可以按照需要选用。Ⅱ.逆向光路设计：来自光源的复色光进入积分球照射试样，由单色仪对反射光分光，进行光电检测。特点：使用符合CIE标准的光源，可以测试含荧光样品。根据光路组成分类I.单光束测量II.准双光束测量III.真双光束测量单光束测量工作白板和测试样品分别依次测试。特点：抗外界干扰能力差；对环境变化敏感。例如电压波动、温度变化、电路中元件的漂移等都可能造成测试误差。这是由于没有另外的光路监视上述条件瞬间变化引起的对测量值的影响程度。光源电子信号光电二极管阵列组合单光侦测器色样单光束分光测色仪准双光束测量双光束：一束测试白板（参比光束），另一束测试样品（试样反射光束）。每次测试时，都根据校正时的数据对样品光路测试值进行修正。所谓“准”是指将单光束在非常短的时间内对工作白板和样品一先一后进行测试。相当于有两束光的效果。由于减少了一条光路，降低了成本，但是测试精度变差。真双光束测量工作白板和测试样品同时进行测试。参比光束、试样反射光束分别通过独立的检测器接受。特点：随时对样品的测试值进行修正，从而排除了外界条件干扰所造成的误差。光源电子信号积分球內部球壁所反射出的白色光源色样双光束分光测色仪2.光源通常有卤素钨丝灯和高强度脉冲氙灯（如图）。高强度脉冲氙灯——瞬间光强度大、寿命长、信噪比高、测试分辨率高；电容器间歇放电闪光，光稳定，样品被照射时间短，不易变化。卤素钨丝灯——碘钨灯，色温3000K，光强度低，紫外线含量低，预热后比较稳定，测试重复性好，但是长时间开机烘烤积分球，加速老化，不适合热敏感样品。现代仪器多采用高强度脉冲氙灯加滤光片模拟D65光源（右图）。现代的测色仪将单色器和检测器做成一个部件，如Datacolor的MC—90是光栅和双128元光电检出器集成的部件。SP2000分析仪配备双排256个光二极管阵列和高分辨全息光栅。3.单色器主要分光部件，过去使用棱镜，现用光栅或窄带滤光片。色样光源红绿蓝滤镜光感侦测器电压计色差计原理介绍光栅的优劣直接影响波长精度和测色精度。一般采用凹面光栅（用刻蚀球形反射面的方法制成）。两种单色器原理图干涉滤光片及其透射特性干涉滤光片典型干涉滤光片的透射特性4.积分球（兼工作白板）内壁用硫酸钡等材料刷白的空心球体。直径60～200mm，开孔面积不超过反射面10%。积分球刷白剂配方见教材中表4-2。5.检测器检测器是检测光谱辐射通量的元件。把光能转变为电能后检测（现代测色仪将光栅和检测器集成为一个部件）。类型：光电倍增管：灵敏度高，但是测量速度慢，m个波长点至少需要m次检出。阵列光敏硅二极管：一次检出各个波长下的光信号。DatacolorM—90集成元件包含：光栅、阵列光敏硅二极管、光导纤维。检测波长间隔：10nm、5nm、3nm、1nm128元的阵列光敏硅二极管检出器配合脉冲氙灯，1s测试一个样品，且测试的波长精度高（测试点密，反射率曲线精确）。6.分光光度计校正7.测色仪器介绍SPECTRAFLASF600PLUS分光光度仪系统介绍色样SF600PLUS系统介绍色样覆盖一层硫酸钡的152mm直径的积分球SF600PLUS系统介绍色样包含镜面光输出口覆盖一层硫酸钡的152mm直径的积分球SF600PLUS系统介绍色样氙灯包含镜面光输出口覆盖一层硫酸钡的152mm直径的积分球SF600PLUS系统介绍色样氙灯D65滤镜包含镜面光输出口覆盖一层硫酸钡的152mm直径的积分球SF600PLUS系统介绍色样氙灯D65滤镜紫外线滤镜包含镜面光输出口覆盖一层硫酸钡的152mm直径的积分球SF600PLUS系统介绍色样氙灯D65滤镜紫外线滤镜挡板挡板包含镜面光输出口覆盖一层硫酸钡的152mm直径的积分球SF600PLUS系统介绍色样氙灯D65滤镜紫外线滤镜80挡板挡板包含镜面光输出口覆盖一层硫酸钡的152mm直径的积分球SF600PLUS系统介绍色样80氙灯D65滤镜紫外线滤镜80变焦镜头挡板挡板包含镜面光输出口覆盖一层硫酸钡的152mm直径的积分球SF600PLUS系统介绍镜面光包含SCI,通常纺织品（粗糙面）的测试都包含镜面光色样80氙灯D65滤镜紫外线滤镜80变焦镜头挡板挡板覆盖一层硫酸钡的152mm直径的分球SF600PLUS系统介绍镜面光输出口自动包含与不包含镜面光不包含SCE当测试塑料等光面物体时,可以将导致颜色变浅的镜面光去除色样80氙灯D65滤镜紫钱线滤镜80反射光镜头变焦镜头挡板挡板参考光束覆盖一层硫酸钡的152mm直径的积分球SF600PLUS系统介绍镜面光输出口不包含色样80氙灯D65滤镜紫外线滤镜80反射光镜头变焦镜头挡板挡板光栅镜光缆光缆参考光束MC—90覆盖一层硫酸钡的152mm直径的积分球SF600PLUS系统介绍镜面光输出口不包含色样80氙灯D65滤镜紫外线滤镜80反射光镜头变焦镜头挡板挡板光栅镜光缆光缆参考光束MC—90覆盖一层硫酸钡的152mm直径的积分球SF600PLUS系统介绍镜面光输出口不包含色样80氙灯D65滤镜紫外线滤镜80反射光镜头变焦镜头挡板挡板光栅镜光缆光缆参考光束阵列组合MC—90覆盖一层硫酸钡的152mm直径的积分球SF600PLUS系统介绍镜面光输出口不包含色样80氙灯D65滤镜紫外线滤镜80反射光镜头变焦镜头挡板挡板光栅镜参考光束阵列组合输出至控制器色样光束阵列组合输出至控制器光缆光缆参考光束阵列组合MC—90覆盖一层硫酸钡的152mm直径的积分球SF600PLUS系统介绍镜面光输出口不包含MC—90分光量测计光电摄影分光镜纵切口MC—90分光量测计光电摄影分光镜纵切口360nm-128PHOTODIODEARRAY-700nm参考光束MC—90分光量测计光电摄影分光镜纵切口360nm-128个光电感应阵列-700nm参考光束纵切口MC—90分光量测计光电摄影分光镜纵切口360nm-128个光电感应阵列-700nm参考光束纵切口360nm-128个光电感应阵列-700nm色样光束MC—90分光量测计参考光束的阵列组合输出至计算机360nm-128个光电感应阵列-700nm色样光束的阵列组合输出至计算机360nm-128个光电感应阵列-700nm光电摄影分光镜参考光束色样光束纵切口纵切口MC—90分光量测计分光光度仪系列产品携带方便型如：MF—100、MF—200基本简单型如：DF—100经济型如：SF—300精密型如：SF—600最新产品SF—600型SF—600型的性能指标重现性重现性:0.01ΔECIELAB白光紧公差,严格的容限:0.15ΔECIELAB最大值0.10ΔECIELAB平均值漂移校正:真双光束*积分球含内藏式镜面测色仪配套软件介绍ColorToolsQC和Datamatch和DCImatch什么是ColorToolsQC?基于Windows操作系统的软件，用于：颜色控制/管理颜色质量保证ColorToolsQC软件颜色控制/管理(ColourQualityControl)ΔΔΔ颜色质量保证（ColourQualityAssurance)使用者可以快速地确定和选择需要输出的项目，如光源、观测者、色差等ColorToolsQC软件ColorToolsQC软件CIELab色差图示点击这里可以打印ColorToolsQC软件点击这里可以重新得到标准样的数据ColorToolsQC软件这里是生产样的数据获得历史数据