CIE标准颜色测量的几何条件及颜色测量几何条件的选择

光源、物体、人眼是颜色知觉形成的三个要素,它们之间的相对位置关系称为几何条件。几何条件不同,测量结果一般会有差异,为了能使评价结果在不同部门之间具有可比性,几何条件必须标准化。本文介绍了颜色测量几何条件类型及选择的方法,感兴趣的朋友可以了解一下!

颜色测量几何条件

CIE标准颜色测量几何条件类型:

1.CIE1971年颜色测量几何条件

为了提高测量精度和统一测量方法,国际照明委员会(CIE)于1971年正式推荐了四种测量反射色的标准照明观测条件,分别为垂直/45°(0/45)、45/垂直(45/0)、垂直/漫射(0/d)、漫射/垂直(d/0)。当照明观测条件为0/45、45/0及0/d时所测得的数值称为光谱辐亮度因数,记作,β0/45,β45/0,β0/d,而在0/d条件下测得的数值称为光谱反射比ρ。为了便于讨论和选择,可将各种不同照明与观察条件减少成三种最普遍的几何条件,即漫射照明、8°观察角、包括镜面反射成分(缩写d/8:i),漫射照明、8°观察角、消除镜面反射成分(缩写d/8:e),以及45环形照明、垂直观察(缩写45/0:c)。CIE推荐了三种测量透射色的标准照明观测条件,分别为垂直/垂直(0/0)、垂直/漫射(0/d)、漫射/漫射(d/d),测量得到的透射比分别称为规则透射比、漫透射比、双漫射比。测量结果必须说明所采用的测量条件。

CIE在2004年推荐了新的几何条件,用“几何条件”代替“照明观测条件”的称呼,之前的标准照明观测条件不再推荐应用。

2.CIE2004年颜色测量几何条件

2004年CIE推荐了10种反射测量的几何条件和6种透射测量的几何条件应用于色度测量。

1.反射色度测量的几何条件:

CIE推荐的10种应用于反射色度测量的几何条件,如图下图所示。

反射色度测量的几何条件

(1)漫射照明,8°方向接收,包括镜面反射成分(符号di:8)。采样孔径被以其平面为界的半球内表面从各方向均匀地照明,测量区域过充满。探测器对采样孔径区域的响应均匀,反射光束轴线和样品中心法线成8°角,在接收光束轴线5°内所有方向上,采样孔径反射的辐射是均匀的。

(2)漫射照明,8°方向接收,排除镜面反射成分(符号de:8°)。满足di:8°的条件,但将单面的平面反射镜放置于采样孔径处时,孔径中心及1°以内均没有光反射到探测器方向。

(3)8°方向照明,漫反射接收,包括镜面反射成分(符号8:di)。几何条件同di:8°,但光路相反。采样孔径被与法线成8°角的光照明,以参考平面为界的半球收集采样孔径反射的各个角度的通量。

(4)8°方向照明,漫反射接收,排除镜面反射成分(符号8°:de)。

(5)漫射照明,漫反射接收(符号d:d)。照明满足di:8°的条件,且以参考平面为界的半球收集采样孔径反射的各个角度的通量。

(6)一个备选漫射几何条件(符号d:0°),出射方向沿着样品法线,严格地不包含镜面反射的几何条件。

(7)45°环形照明,0°方向接收(符号45°a:0°)。从顶点位于采样孔径中心,中心轴位于采样孔径法线上,半角分别为40°和50°的两个正圆锥之间各个方向射来的光均匀地照明采样孔径:探测器从顶点位于采样孔径中心,中心轴沿样品法线方向、半角为5°的正圆锥内均匀接收反射辐射。这种几何条件可以将样品质地和方向选择性反射的影响降至最低。如果这种照明几何条件是由多个光源以接近于圆形排列来近似得到的,或者由多根出光口排列成圆形且被单个光源照明的光纤束近似得到的,形成的几何条件叫做圆周/垂直几何条件(45°c:0°)

(8)0°方向照明,45°环形接收(符号0°:45°a)。几何条件同45°a:0°,但光路相反。采样孔径被垂直照明,反射辐射被中心与法线成45°角的环形接收。

(9)45°定向照明,0°方向接收(符号45°x:0°)。几何条件与45°a:0°相同,但照明方向只有一个,而不是环形。这种几何条件排除镜反射,突出样品质地和方向选择性反射的影响。“x”表示入射光束从某任意方位照射参考平面。

(10)0°方向照明,45°定向接收(符号0°:45°:x)。几何条件同45°x:0°,但光路相反。样品表面被垂直照明,从与法线成45°角的某个方位接收反射辐射。

2.透射色度测量的几何条件

CIE2004推荐的6种应用于透射色度测量的几何条件,如图下图所示。

透射色度测量的几何条件

(1)0°照明,0°接收(符号0°:0°)。入射与测量光束都是完全相同的正圆锥状,正圆锥的轴位于采样孔径中心的法线上,半径是5°,采用孔径的面辐射和角辐射以及探测器的面响应和角度响应都是均匀的。

(2)采样孔径被以第一参考平面为界的半球从各个方向均匀地照明(符号di:0°),测量光束同0°:0°几何条件的规定。

(3)漫射照明,0°接收(符号de:0°),几何条件满足di:0°,但当开放采样孔径(不放置样品),测量采样孔径中心及1°以内的范围时,没有直射到探测器上的光。

(4)0°方向照明,漫透射接收(符号0°:di),此几何条件与di:0°的光路相反。

(5)0°方向照明,漫透射接收,排除规则透射成分(符号0°:de),此几何条件与de:0°的光路相反。

(6)漫射照明,漫透射接收(符号d:d)。采用孔径被以第一参考平面为界的半球从各个角度均匀的照明,透射通量被以第二参考平面为界的半球从各个角度均匀的接收。

上述条件中,规则透射成分被排除的几何条件,给出的是透射因数,其余条件给出的是透射比。

CIE标准颜色测量几何条件的选择:

在制作测色仪器或对现有样品进行颜色评价时,选择几何条件十分重要,因为一般来说,几何条件对测试结果有影响。同一个样品,用不同的几何条件测试时,可能给出很不相同的结果。几何条件的差异是影响仪器之间测试结果一致性的重要原因。人们观测物体时,一般喜欢将样品表面的镜面反射光排除,这样可以获得有关颜色的最多信息。对高光泽和中等光泽样品用排除镜面反射成分的几何条件,测试结果与目视评价有较好的相关性。用45°/0°和d/0°两种几何条件对同样染料不同表面纹理和光泽的样品进行色差测试,45°/0°条件测得结果有明显色差,与目视感觉一致,而d/0°条件则几乎测不到差别。但45°/0°条件对样品表面结果的方向性比较敏感,会造成测试结果的不确定性。为减少这种影响,可用环形照明或环形接收的条件。

如前所述,当用积分球测量发光(荧光或磷光)样品时,照明光的光谱功率分布会被样品的反射和发射光改变,优先采用定向型的几何条件45°a:0°,45°x:0°或0°:45°a,0°:45°:x。不同行业有自己的行业标准和习惯,应予以遵守。计算机配色习惯用含镜面反射成分的积分球照明或积分球接收的几何条件,用软件扣除镜面反射成分,进行配色。不同厂家制造的仪器,即使都按CIE推荐的几何条件制作,测试结果也不可能完全一样,就几何条件而言,di:8°和8°:di一致性更好些,它们不受吸收阱差异的影响,对样品表面结果也不敏感。以上所述并不能当成必须遵守的规定,只能参考。具体情况和操作者的目的是很复杂的,需要灵活掌握。


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