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探討：顏色測(cè)量技術(shù)的局限性及相關(guān)方法

2010-09-28

                                           探討：顏色測(cè)量技術(shù)的局限性及相關(guān)方法

       它通過探測(cè)樣品的光譜成分確定其顏色參數(shù)，不僅可以給出X、Y、Z的絕對(duì)值和色差值△E，還可以給出物體的分光反射率值，并可以畫出物體色的分光反射率曲線。因此被廣泛用于顏色的配色及色彩分析中去，采用此類儀器可實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確度的色測(cè)量，可對(duì)光電積分測(cè)色儀器進(jìn)行定標(biāo)，建立色度標(biāo)準(zhǔn)等，故分光式儀器是顏色測(cè)量中的權(quán)威儀器。

一、光電積分法

　　長(zhǎng)期以來，密度法在顏色測(cè)量中占有很高的地位，但是隨著CIE1976L*，a*，b*的應(yīng)用逐漸普遍，并已遍及從印前到印刷的整個(gè)工作流程，以及密度測(cè)量已不足以滿足印刷或其它行業(yè)的需要，人們?cè)絹碓揭庾R(shí)到色度的重要性，并且現(xiàn)代色度學(xué)的迅速發(fā)展也為光電積分儀器客觀地評(píng)價(jià)顏色奠定了基礎(chǔ)。

　　光電積分法是20世紀(jì)60年代儀器測(cè)色中采用的常見方法。它不是測(cè)量某一波長(zhǎng)的色刺激值，而是在整個(gè)測(cè)量波長(zhǎng)區(qū)間內(nèi)，通過積分測(cè)量測(cè)得樣品的三刺激值X、Y、Z，再由此計(jì)算出樣品的色品坐標(biāo)等參數(shù)。通常用濾光片覆蓋在探測(cè)器上，把探測(cè)器的相對(duì)光譜靈敏度S(λ)修正成CIE推薦的光譜三刺激值x(λ)、y(λ)、z(λ)。用這樣的三個(gè)光探測(cè)器接收光刺激時(shí)，就能用一次積分測(cè)量出樣品的三刺激值X、Y、Z。濾光片需滿足盧瑟條件，以精確匹配光探測(cè)器。

　　此類型儀器的測(cè)色準(zhǔn)確度是與儀器符合盧瑟條件的程度有直接關(guān)系的，要做到完全符合上述條件是很困難的。在實(shí)際的濾色修正中，由于色玻璃的品種有限，儀器不可能完全符合盧瑟條件，只能近似符合應(yīng)用部分濾光片法可使x(λ)和z(λ)曲線的匹配積分誤差小于2%，y(λ)曲線的匹配積分誤差小于0.5%。

　　光電積分式儀器不能精確測(cè)量出色源的三刺激值和色品坐標(biāo)，但能準(zhǔn)確測(cè)出兩個(gè)色源的色差，因而又被稱為色差計(jì)。國(guó)外色差計(jì)從上世紀(jì)60年代開始大量生產(chǎn)，如日本日本臺(tái)式色差儀CR-400/410、色彩色差計(jì)CR-321。我國(guó)從上世紀(jì)80年代初開始研制這類儀器，現(xiàn)在已使用比較好的有北京光學(xué)儀器廠生產(chǎn)的TG-PIIG全自動(dòng)測(cè)色色差計(jì)，但和國(guó)外相比，我國(guó)研制的不同色差計(jì)的一致性不夠。彩色亮度計(jì)也是一種光電積分式儀器，通過望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)對(duì)遠(yuǎn)距離目標(biāo)進(jìn)行顏色參數(shù)測(cè)量。

二、分光光度法

　　分光光度法又叫測(cè)色光譜光度計(jì)，它是通過樣品反射(透射)的光能量與同樣條件下標(biāo)準(zhǔn)反射(透射)的光能量進(jìn)行比較得到樣品在每個(gè)波長(zhǎng)下的光譜反射率，然后利用CIE提供的標(biāo)準(zhǔn)觀察者和標(biāo)準(zhǔn)光源按如下公式計(jì)算，從而得到三刺激值X、Y、Z，再由X、Y、Z按CIE Yxy，CIE Lab等公式計(jì)算色品坐標(biāo)x．y，CIELAB色度參數(shù)等。
三、目視法

　　目視法是一種傳統(tǒng)的顏色測(cè)量方法。它是一種完全主觀評(píng)價(jià)方法，同時(shí)也是簡(jiǎn)單的一種方法。它將印刷品與標(biāo)準(zhǔn)樣張直接進(jìn)行人為比對(duì)，評(píng)價(jià)印刷品與標(biāo)準(zhǔn)樣張呈色差異，同時(shí)還借助放大鏡來細(xì)微地觀察各色網(wǎng)點(diǎn)的形狀和疊印狀況，對(duì)網(wǎng)點(diǎn)的調(diào)值作定性評(píng)估。其實(shí)質(zhì)是一種目視光度測(cè)定法，原理是利用加色混合定律，將各個(gè)分量的未知色加在一起，以描述所得的未知色。雖然對(duì)于色彩評(píng)價(jià)來說可靠的方式是借助人眼，而且簡(jiǎn)單靈活，但是由于觀測(cè)人員的經(jīng)驗(yàn)和心理、生理因素的影響，使得該方法可變因素太多，并且無法進(jìn)行定量描述，從而影響到評(píng)估的準(zhǔn)確性和可靠性。

四、密度檢測(cè)法

　　密度測(cè)量實(shí)際上并不直接測(cè)量密度值，只是測(cè)量反射光量和入射光量的大小，其中假設(shè)了反射光和密度計(jì)提供的光之間的差別是光的吸收量，也即印刷表面油墨層的吸收光量大小。密度測(cè)量考慮的是整個(gè)反射光譜的總體光量特性，實(shí)質(zhì)上是評(píng)價(jià)印刷表面各色的亮度因數(shù)，而與色調(diào)無關(guān)。在彩色印刷中，印刷油墨呈色實(shí)際上就是，油墨印在反射率較高的白紙上，從照射其上的光線中選擇性地吸收了一部分波長(zhǎng)的光，而反射剩余的光，此時(shí)密度反映了油墨對(duì)光波的吸收特性。習(xí)慣上所指的“彩色密度”是指測(cè)量時(shí)，通過紅、綠、藍(lán)三種濾色片分別來測(cè)量黃、品、青油墨的密度。密度只是物理吸收特性的度量，只表示黑或灰的程度。從這個(gè)意義上說彩色密度測(cè)量也只是黑度的測(cè)量，是同一種油墨飽和度的相對(duì)值的反映。密度測(cè)量法中使用的密度計(jì)有透射和反射兩種，透射密度計(jì)測(cè)量透過膠片的光量或透過率，反射密度計(jì)測(cè)量從測(cè)試表面反射的光量或反射率。由于印刷品上油墨膜層由濕到干過程中反射光的強(qiáng)弱是不一樣的，故測(cè)定密度有一定誤差，而加有偏振濾光鏡的密度計(jì)可以克服墨膜的干濕造成的密度變化。彩色反射密度計(jì)已經(jīng)成為印刷車間不可或缺的工具，它直觀地反映了C、M、Y、K四色印刷的密度、網(wǎng)點(diǎn)百分比、油墨疊印率等，被廣泛用于顏色和墨層厚度控制當(dāng)中。
    顏色測(cè)量的根本任務(wù)是測(cè)定色刺激函數(shù)φ(λ)，對(duì)于光源的測(cè)量，實(shí)際上是要測(cè)定光源的相對(duì)光譜功率分布P(λ)；對(duì)于物體色的測(cè)量，則是測(cè)定物體的光譜光度特性，如反射物體的光譜輻亮度因數(shù)β(λ)和光譜反射比P(λ)、透射物體的光譜透射比τ(λ)等。在測(cè)得了色刺激函數(shù)φ(λ)之后，就可以根據(jù)色度學(xué)的三個(gè)基本方程求出被測(cè)顏色的CIE三刺激值X、Y、Z，將所選擇的標(biāo)準(zhǔn)照明體的Y值調(diào)整到100。
　　顏色測(cè)量包括光源顏色的測(cè)量與物體色的測(cè)量?jī)纱箢悺Ｎ矬w色測(cè)量又分為熒光物體測(cè)量和非熒光物體測(cè)量。在實(shí)際生產(chǎn)和日常生活中，涉及到大量的非熒光物體測(cè)色顏色測(cè)量的方法分為目視測(cè)色和儀器測(cè)色兩大類。其中，儀器測(cè)色又包括密度法、光電積分法和分光光度法。