四章节颜色评价.ppt

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1、第四章 颜色评价,4.1 显色性评价 4.1.1 光源显色性 我们认为在白炽灯和日光光源下看到的颜色是物体的“真实”颜色。人们在光源下所看到的物体颜色与在白炽灯和日光下所看到的颜色是不同的。 例如，在日光下观察一块花布，再把它拿到高压汞灯下观察，就会发现，某些颜色已变了色，如粉色变成了紫色，蓝色变成了蓝紫色。因此，我们说，在高压汞灯下，物体失去了“真实”颜色，或颜色有所失真。,4.1.1 光源显色性,按CIE的规定，我们把普朗克辐射体作为低色温光源的参照标准，把标准照明体D作为高色温光源的参照标准，用以衡量在其它各种光源照明下的颜色效果。 光源的显色性：指与参照标准下相比较，一个光源对物体颜色

2、外貌所产生的效果。 光源的光谱功率分布决定了光源的显色性。 日光、白炽灯都是连续光谱，具有与白炽灯和日光相似的连续光谱的光源均有较好的显色性。,三基色荧光灯,桑顿发现，用光谱430 nm(蓝)，540 nm(绿)，610 nm(红)的辐射以适当的比例混合所产生的白光，与连续光谱的日光或白炽灯具有同样优良的显色性。 三基色荧光灯就是根据上述原理研制的光源，它不仅显色性好，而且光效高，是一种新型节能灯。 实验发现：在不连续光谱的光源中，含有500 nm 和580 nm波长附近的光谱对颜色显现有不利影响，一些颜色会失真，称为干扰波长。另外，在消除450 nm，540 nm，616 nm波长功率时，显

3、色性明显下降。,三基色荧光灯光谱功率分布,4.1.2 CIE 光源显色指数计算方法,CIE规定14块测验用的标准颜色样品，CIE规定用普朗克辐射体或标准照明体D作为参照光源，并将其显色指数定为100； CIE规定以这些样品在参照光源下和另一色温为3000 K 标准荧光灯下的颜色色差E为尺度，约定标准荧光灯的显色指数为50。 CIE根据在参照光源下和待测光源下颜色样品的色差，导出计算光源显色指数的公式。 光源对某一颜色样品的显色指数称为特殊显色指数Ri ，光源对特定8个颜色样品的平均显色指数称为一般显色指数Ra。,1、参照照明体,待测光源的相关色温低于5000 K 时，参照照明体应是普朗克辐射体

4、的光谱功率分布， 高于5000 K时应是不同时相日光的光谱功率分布(标准照明体D)。 待测光源( 色度坐标 uk，vk )与参照照明体( 色度坐标 ur，vr )之间的色度差为 C = (uk - ur ) 2 + (vk - vr )2 1/2 所选用的参照照明体应与待测光源的色度相同或接近相同，它们的色度差C应小于 5.410-3。,2、颜色样品,计算光源显色指数用的14块孟塞尔颜色样品,2、颜色样品,计算光源显色指数用的14块孟塞尔颜色样品,1号：淡灰红色,2号：暗灰黄色,3号：饱和黄绿色,4号：中等黄绿色,5号：淡蓝绿色,6号：淡蓝色,7号：淡紫蓝色,8号：淡红紫色,9号：饱和红色,1

5、0号：饱和黄色,11号：饱和绿色,12号：饱和蓝色,13号：人的肤色,14号：树叶,3、待测光源及颜色样品色度坐标的计算,通过对待测光源的光谱辐射测量，计算待测光源的 xk、yk 和 uk、vk 色度坐标。然后算出在待测光源下14 块样品的 xk,I、yk,I 和 uk,I、vk,I 色度坐标。对色度坐标应给出小数点后四位数。 4、适应性色位移的考虑 由于待测光源 k 和所选用的参照照明体 r 的色度不完全相同，而使视觉在不同照明下受到颜色适应的影响。为了处理两种照明下的色适应，必须将待测光源的色度坐标 uk，vk调整为参照照明体的色度坐标 ur、vr，即 uk = ur ，vk = vr ，

6、这时各颜色样品i的色度坐标 uk,i，vk,i也要作相应的调整，成为 uk,i、vk,i。这种色度坐标的调整叫做适应性色位移。,适应性色位移,用以下系数关系式进行转换：,式中各c、d由下式计算： c = （4 u 10v）/ v， d =（1.708 v + 0.404 1.481u）/ v 上两式中下标“r”代表参照照明体；“k”代表待测光源；“k,i”代表待测光源照明下第i种标准样品。在计算显色指数时，就用调整后的色度坐标计算。,5、颜色样品的总色位移,CIE规定用CIE l964色差公式计算在待测光源k 和参照照明体r 照明下同一颜色样品i 的色差。 CIE l964 颜色空间坐标：,式

7、中uk = ur ，vk = vr 。,6、显色指数的计算,特殊显色指数：Ri = 100 - 4.6 Ei 一般显色指数：Ra = ( Ri ) / 8 ( i = 1, 2 , 8 ) 由于一般显色指数 Ra 是 8 个颜色样品 Ri 的平均值，所以即使两个光源有完全相同的 Ra，两光源下同一颜色样品的 Ri 之间也可能有较大差别。只有当两个光源的Ra都接近100 时，两光源下颜色样品的 Ri 差别才可能很小。,CIE光源显色指数是基于颜色样品的色差矢量长度的比较，即基于样品的色位移量的比较。应承认色位移的方向也是重要的，但CIE显色指数不包括色位移方向的度量。 基于上述原因，即使两个具有

8、相同 Ri 的光源，如颜色样品i 的色位移方向不同，这一样品的颜色在视觉上也不会相同。同理，在两个具有相同Ra的灯下观察颜色，也不保证它们有同样的颜色视觉效果。因此，在要求精确辨别颜色的实践中应该注意到，虽然不同的光源可能具有相同的特殊显色指数或一般显色指数，但这并不表明各种灯之间可以互相代替使用。,CIE第13号颜色样品是欧美妇女的面部皮肤色，人眼对肤色特别敏感，稍有失真便能察觉出来，而使人物的形象受到歪曲。我们应在显色指数的计算中补充中国人的面部肤色样品。,7、常用光源的一般显色指数 光源显色性的质量分类,常用光源的相关色温和一般显色指数,4.2 同色异谱评价,4.2.1 颜色的同色异谱概

9、念 同色同谱色：两个物体具有完全相同的光谱分布曲线。 同色异谱色：对于特定标准观察者和特定照明体，具有不同光谱分布而有相同三刺激值的颜色。,一对同色异谱颜色应满足以下条件：,1、改变观察者,CIE l964 补充 标准观察者,CIE l931 标准观察者,2、改变照明体,两种光源下均同色的异谱样品的光谱反射率因数曲线,4.2.2 颜色的同色异谱程度的评价,定性描述：如果样品间的光谱反射率因数曲线形状很不同、交叉点很少，那么同色异谱的程度就高；相反，样品间的光谱反射率因数曲线形状相似，或交叉点很多，就表明同色异谱程度低。 1、CIE“照明体同色异谱指数” 对于特定参照照明体和观察者具有相同的三刺

10、激值的两个同色异谱样品，用具有不同相对光谱功率分布的测试照明体所造成的两样品间的色差(E)作为照明体同色异谱指数Mi 。 CIE推荐：参照照明体：CIE标准照明体D65 测试照明体：A、 F1、F2、F3,举例：三种颜色样品，其光谱反射率因数曲线分别为 (0)()、 (1)()、 (2)()，它们对于CIE标准照明体D65和CIE 1931标准观察者是同色异谱刺激，有相同的三刺激值。,三种同色异谱样品的色差计算,2、观察者同色异谱指数,3、光谱模糊匹配评价同色异谱程度,(1) 视锥细胞对光刺激的响应 一百多年前，杨和赫姆霍尔兹设想在人眼的视网膜中存在着“红”、“绿”、“蓝”三种感色纤维，60

11、年代，生理学家证实了它们的存在。,其中感绿、感红、感蓝视锥细胞对光刺激的视觉响应可采纳韦斯泽斯基的立方根函数:,光谱视觉匹配方法的探讨 照明工程学报，2000，11(3):20,(2) 光谱反射率分布差异的模糊数学描述,定义：颜色视为模糊集， 颜色样品的光谱反射率视为模糊子集， 光谱反射率R()视为隶属函数。 同色异谱样品的光谱反射率分布差异可用平均Hamming 距离来描述，即 平均Hamming 距离越大，光谱反射率分布的差异越大；反之，光谱反射率分布的差异越小。,(2) 光谱反射率分布差异的模糊数学描述,评价在给定观察者下同色异谱程度，可采用平均加权Hamming 距离的概念。 权重函数

12、可取为： 其中 k为归一化常数。 在给定观察者下两样品间的视觉响应平均加权Hamming 距离为 ：,评价在给定照明体下同色异谱程度 权重函数可取为： 给定照明体的归一化光谱功率分布S()。 则在给定照明体下，两样品之间的视觉响应平均加权Hamming 距离为：,(2) 光谱反射率分布差异的模糊数学描述,(3) 同色异谱程度评价方法的比较,设有三种颜色样品，其光谱反射率分布曲线见图（1）。它们对于CIE 标准照明体D65 和CIE 1931 标准观察者是同色异谱刺激，有相同的三刺激值。,样品1与样品0的平均Hamming 距离为0.039， 样品2与样品0的平均Hamming 距离为0.065

13、。故样品2与样品0的异谱程度大于样品1与样品0的异谱程度，与图(1)中曲线形状差异相一致。,给定观察者下同色异谱程度的评价,模糊评价与同色异谱指数(改变照明体)比较 同色异谱 D65特殊同色异谱指数 模糊评价 （改变照明体） (2O观察者) MA MF1 MF2 MF3 1, 0 2.7 4.7 3.3 2.1 0.043 2, 0 11.2 13.8 5.1 0.2 0.049 可见，样品2与样品0的异谱程度大于样品1与样品0的异谱程度。此结果与用CIE“特殊同色异谱指数（改变照明体）”评价上述三种颜色样品的异谱程度结果相一致。,给定照明体下同色异谱程度的评价,表2、模糊评价与观察者同色异谱

14、指数比较 同色异谱 D65观察者同色异谱指数 模糊评价 (照明体D65) M2 M10 1, 0 0.9 1.1 0.039 2, 0 1.4 1.9 0.064 可见，样品2与样品0的异谱程度大于样品1与样品0的异谱程度。此结果与用“观察者同色异谱指数”评价上述三种颜色样品的异谱程度结果相一致。,结 论,通过上述的分析可见，光谱视觉模糊匹配评价方法作为颜色样品间的同色异谱程度评价是一种简便有效的方法，它不仅能全面评价样品间的同色异谱程度，而且能根据不同特定条件进行特殊同色异谱程度的评价。同时它也为计算机配色、优化色料配方提供了一个新的评价指标。,4.2.3 颜色的同色异谱差异,曲线l与曲线2

15、为明度上的差异，而色调和饱和度仍大致相同；曲线2和3是具有同色异谱差异样品。,4.2.3 颜色的同色异谱差异,由于两个颜色在参照照明体下不是完全匹配，计算两样品照明体同色异谱指数必须进行校正。 1、相加校正 在参照照明体下：X1X2，Y1Y2 ，Z1Z2， 则 X = X1 X2，Y = Y1 Y2，X = Z1 Z2。 对样品2的新三刺激值作如下相加校正： X2”= X2+ X，Y2”= Y2+ Y ，Z2”= Z2+ Z； 其中X2、Y2、Z2为样品2在测试照明体下的新三刺激值。然后用X2”、Y2”、Z2”与样品1在测试照明体下的新三刺激值X1、Y1、Z1计算色差E，最后用E作为两个样品在

16、参照照明体下的同色异谱程度的度量。,2、相乘校正,先计算：fX = X1 / X2，fY = Y1 / Y2，fZ = Z1 / Z2 校正样品2的三刺激值： X2” = fX X2， Y2” = fY Y2， Z2” = fZ Z2。 用X2”、Y2”、Z2”与样品1的X1、Y1、Z1计算色差E，最后用E作为两个样品在参照照明体下的同色异谱程度的度量。,3、修正方法的比较与选择,CIE推荐中规定可以任选一种修正方法， 研究结果表明： 当色样与标准原样色差较小时，乘法与加法修正相差不大； 当色样与标准样原色差较大时，乘法修正与加法修正相差较大。 当原色差较大时，特别是当Z值相差较大时，尤其不宜

17、采用加法修正。可能是基于此，在我国的国家标准中规定采用乘法修正。,4.3 白度评价,4.3.1 白度概念 “白”具有很高的光反射比(高明度)和很低的色饱和度(低彩度)的颜色属性。 对大多数色视觉正常的观察者来讲，可以将一定范围内的光反射比，色饱和度和主波长不同的白色，根据“白的程度”排列成一维的白色序列。但是由于人们生活的地理位置的不同，民族的差异，社会的历史进程和文化发展的不同，以及观察者、观察环境、观察时间的不同，造成人们对白色的不同的喜爱性，这些复杂的心理因素都直接影响对白度的目视判断。由于喜爱白的不定型性，因此色表面的白度亦就不成其固定属性。,代表性的白度公式：,1、ISO白度 该标准

18、采用以下定义： (1)反射因数R：物体的反射光与相同条件下完全漫反射物的反射光之百分比。 (2)内在反射因数R：物质在其厚度足以使它不透明时的反射值。 (3)蓝光漫反射因数(ISO白度)：用具有ISO2469所规定特性的反射计在有效波长457nm条件下测定的内在反射因数。在仪器部分规定滤色片与基准仪器的光谱特性结合，提供有效波长4570.5 nm，半宽度44 nm。 ISO白度公式：WISO = R457,Z 白度,根据ISO建议的关于三刺激反射率因数RX、RY、RZ的概念和定义：RX、RY、RZ是由具有CIE1931或CIE1964标准色度系统规定的几何和光谱特性的反射计所测得的反射率因数。

19、在45/0的条件下的RX、RY、RZ称为双定向三刺激反射率因数。 这样美国TAPPI和我国造纸、塑料等行业所使用的所谓Z白度WTAPPI表达式可表示为： WTAPPI = B = RZ = Z / c 常用的坦伯式可表达为： D65、10o WTAPPI = Z / 1.0733 = 0.9317 Z C、 2o WTAPPI = Z / 1.1822 = 0. 8459 Z,X、Y、Z 与 RX、RY、RZ 之间变换,X、Y、Z 与 RX、RY、RZ 之间变换,2、利用2或3个光谱区的光反射率的白度公式,目前这类白度公式是采用RX、RY、RZ制公式。 X、Y、Z 与 RX、RY、RZ有下列关

20、系： X = a RX + b RZ ， Y = RY ，Z = c RZ 若已知校准白度计的传递标准或工作标准白板的 X、Y、Z 则计算 RX、RY、RZ的公式为： RX = X / a b Z / a c RY = Y RZ = Z / c 这类白度公式的一般表达式为： W = RX + RY + RZ （ + + = 1）,比较著名的 RX、RY、RZ 制白度公式：,3、均匀颜色空间的白度公式,在 Lab 均匀颜色空间建立后，美国又发展了以下式为一般表达式的白度公式： W = L + b + a,4、CIE白度评价及白度公式,CIE TC-1.3对白度测量的规范取得如下的约定： (1)

21、应使用同样的标准光源(或照明体)来进行视觉的及仪器的白度测量。并推荐用D65光源为近似的CIE标准光源。 (2) 与（1）不一致的条件下得到的实验数据不能用于确立或检验白度公式。 (3) 推荐使用白度W = 100的完全反射漫射体(PRD)作为白度公式的参照标准，确立或检验白度公式都必须使得PRD的白度值等于100。 根据以上推荐，任何白色物体的白度是表示它对于完全反射漫射体白色程度的相对值。,CIE No.15.2 色度学关于白度评价的内容,CIE标准照明体D65 CIE1931标准色度观察者 白度：W = Y + 800 (xn - x) + 1700 (yn - y) 色泽：TW = 1

22、000 (xn x) - 650 (yn y) CIE1964补充标准色度观察者 W10 = Y10 + 800 (xn10 x10) + 1700 (yn10 y10) TW10 = 900 (xn10 x10) - 650 (yn10 y10) 式中：Y是样品的亮度， x、y是样品的色度坐标， xn、yn 是完全反射漫射体的色度坐标。,说明：,(1) W 或W10的值愈高，则表示白度较大。 TW 或 TW10 的值为正且较大时，则绿度愈大； 若 TW 或TW10 的值愈偏向负，则红度愈大。 对完全反射漫射体，则 W = W10 = 100，TW = TW10 = 0。 (2) 白度公式对于

23、带明显颜色的样品是无意义的。它们所适用的样品其W或W10及TW或TW10的值应在如下的权限范围之内： 40 W （5Y - 280） （- 3 Tw 3 ） 40 W10 （5Y10 - 280） （- 3 Tw10 3 ）,说明：,(3) 色泽公式是以实验结果为基础的。即等色泽线在x、y或x10、y10色度图上与466 nm主波长线近似平行。 (4) 相等的W或W10的差通常并不代表等知觉差，相等的TW 或TW10的差通常亦不代表白色内所带绿度或红度的等知觉差。 白度和色泽的测量与知觉间的相关一致性需要更复杂的公式予以表达，只不过目前的有关知识尚无足以准确地建立这种公式。,5、CIE白度评价

24、的改进,(1) CIE 白度公式的改进 我国于1987年也采用该CIE评价公式制定了纺织品白度的仪器评定方法。 研究表明： 运用CIE推荐白度公式W10测量某些白色纺织品(例如棉、毛织物试样)时白度值小于40，甚至出现负值，超出它的适用范围； CIE推荐白度公式测量结果与目视统计顺序仍存在一定的不一致性； 白度测量结果相对目视梯度不均匀等问题。,CIE推荐白度公式存在问题的原因：,(a) 对于任何光谱中性的白度样品，其白度W10都等于三刺激值Y10，即W10 = Y10。显然公式给出的白度值相对于目视知觉来说是不均匀的，即相等的白度差并不代表白度的相等的知觉差，白度数值等梯度并非对应知觉的等梯

25、度；反之亦然。其原因是甘茨在推导公式中假定W10/Y10 = 1，这显然不妥。 (b)甘茨在研究过程中采用x、y非均匀色度图上的等距离差来表示色饱和度和色泽差，显然存在较大的误差，这可能是其测量结果与目视顺序不一致的重要原因之一。也可能是CIE推荐白度公式适用范围被限制过小的原因。,作者提出了白度空间的模型：,采用CIE l976 u、v均匀色度图，以甘茨的研究结果为基础： (a)色品相同的白色样品，三刺激值Y10越大看起来越白，在较宽的范围内白度与明度(L)成正比，即W/L = 1。 (b)明度相同的白色样品，由无彩色点向蓝方向的距离S越大，看起来越白；向黄方向的距离越大看起来越不白。在同色

26、泽情况下，色度图上的距离S随白度的变化关系是近似均匀的，即有近似公式：W/S = 常数。,作者提出了白度空间的模型：,(c)色泽T相同的情况下，色饱和度增量SH小，但明度增量L大的白色样品，与L小、但SH大的白色样品，看起来同样白。于是等色泽的白度的斜率可表示为 =L /S = (W/S) / (W/L) 。 (d)关于色泽的影响是很难定量表示的，但是在白色附近很小范围内，色泽对白度的影响可看作为常数，即W/T = 0。色饱和度S是针对合适的主波长d线，色泽T垂直于d 线。,色度图上任何点 P 的色饱和度S和色泽的定义,白度公式推导：,白度增量近似表达式：,设白色试样A的明度为L，色饱和度为S

27、，白度为W，则与完全漫射体N的白度差为 W 100 = L 100 + S， 整理得：W = L + S,W = L + S,其中 = /2 + + ， L = L* = 116 (Y10 / Yn,10)1/3 16。 代入上式可得下式：,参量 p 、q 的确定,甘茨等人的研究结果主波长d 为464.7 nm，对于该主波长，D65照明体，可求得 为78.63。如果喜爱“中性”蓝色白，即喜爱角 取为0。 根据p和q表达式，计算得 p = 0.1971，q = 0.9804。 等白度斜率是通过W10在Y、x、y色空间的表达直接转换为在L、S、T色空间的表达。然后通过偏微分计算推算出在完全漫射体处

28、的 值为1320。则可导出在CIE1976均匀色度空间中爱好无彩色中性白的白度公式：,棉、毛织物样品的白度值与目视顺序,对于光谱中性的白度试样，其白度值WH = L*，它使白度值趋向均匀，从而改变白度测量与“白”这种知觉属性之间的相关一致性。 显然，至少对光谱中性的白度值是如此，因此WH白度公式克服了CIE推荐白度公式对于光谱中性白色试样的白度值相对于目视知觉来说不均匀的不足。 通过对爱好无彩色中性白的白度公式WH的理论和实验结果的分析，表明它在视觉相关性，均匀性及适用性等方面明显优于CIE推荐白度公式。,(2) CIE 色泽评价公式的改进,CIE色泽评价公式是由甘茨等人通过对纸和纺织品试样的

29、大量测试和目视评价的回归分析导出的。同样，由于CIE推荐的色泽公式TW采用（x，y）非均匀色度空间的等距离差表示色泽差，因此相等的TW值并不代表在所带绿度或红度的等知觉差，即色泽均匀性较差。同时，CIE推荐的色泽公式仅对偏红偏绿色泽进行评价而忽视偏黄偏蓝的色泽差异。实际上，当两个相同色泽TW值的等白度白色试样，其色泽还是可能有差异的，即偏黄或偏蓝程度有所差异。,白色试样的二元色泽评价公式,作者根据颜色理论提出了白色试样的二元色泽评价公式，即黄度公式和绿度公式，并从理论上明确了色泽评价经验公式TW和黄度评价的色度学含义。,YB轴和GR轴的建立及S、H 的定义,黄度、绿度定义,设白色试样P的色度坐

30、标为u10、v10， S为线段PN在YB轴上的投射分量， H为线段PN在GR轴上的投射分量。 定义：黄度 YI = KS (K为常数)； YI 0 ，表征白色试样P含黄量； YI 0 ，表征白色试样P含绿量； GI 0，表征白色试样P含红量。,根据甘茨等人的研究结果主波长d为464.7 nm，对于D65照明体，可求得 为78.63，,因此二元色泽公式即黄度和绿度公式分别为：,(a) 黄度公式与白度公式的关系,比较发现 (L* - WH )S的比值为常数，其值为1320，因此，选取常数K为1320，黄度公式： YI = 260 (u10 - un,10 ) + 1294 (v10 - vn,10

31、 ) 黄度YI与白度WH和明度L*三者之间的关系： WH = L* - YI,与其他黄度公式的比较,作者对CIBA-GEIGY白标板、丝绸和羊毛等纺织品进行了色度测量，计算了黄度YI和白度WH，并与ASTM E313-73规定的黄度公式 YI1 = 100 (A - B)G ASTM D1925规定的黄度公式 YI2 = 100 (1 - BG) 进行比较，实验结果发现： () 黄度YI的顺序与目视顺序相一致； () 黄度YI与b*值顺序及正负号完全相一致； () 黄度YI与YI1和YI2的顺序及正负号基本相一致。,黄度的色度含义,黄度YI关系式： WH = L* - YI 上式说明：明度对白

32、度起增加的作用，而黄度则对白度起下降的作用。较好地解释了黄度高，白度低的一般规律。 但并不严格遵循这一规律。因为在一般情况下当相同材料的白色试样的黄度较高时，明度并不会增大。说明了黄度仅从一个方面反映了对白度的影响，因此仅用黄度来衡量和评价白色试样的白度是不全面的，但它较好地反映了白色试样的泛黄特征，所以它是描述和评价白色试样色泽的一个重要指标。,(b) 绿度公式 GI 与 CIE 色泽 TW10 之间的关系,作者提出的绿度公式中常数K也选取为1320，则可表示为：,把上式转换到CIE l964(x10，y10)色度图中， 近似表达式：,(b) 绿度公式 GI 与 CIE 色泽 TW10 之间

33、的关系,根据,可求得在完全漫射体N点附近的,=0.6930,=-0.3744,=0.1480,=0.5306,= -862.4,= 624.7,GI 862.4 (xn,10, x10) - 624.7(yn,10, y10) = 0.96900 (xn,10, x10) - 650 (yn,10, y10) = 0.96 TW10,GI 0.96 TW10,由于色泽公式TW10是通过大量测试和目视评价回归分析导出的，因此，反过来表明绿度公式GI与目视评价的一致性。同时，也从理论上解释了经验色泽公式TW10的色度学含义。 为了检验二元色泽公式的适用性，作者对不同材料的白色试样进行了大量色度测量

34、并与目视评价结果相比。实验结果表明： （1）二元色泽评价与目视顺序相一致，符合白色试样的实际色泽评价，色泽评价更趋均匀； （2）建立了黄度与白度和明度之间的定量关系，解释了黄度高、白度低的一般规律。,CIE1976 均匀色度空间的白度公式,WH = L* + 260 (un,10 - u10) +1294 (vn,10 - v10) GI = 1294 (un,10 - u10) - 260(vn,10 - v10) YI = 260 (u10 - un,10 ) + 1294 (v10 - vn,10 ),最新进展,有关文献报道了对非荧光样品和荧光样品白度的研究和评价，发现CIE推荐的白度公

35、式与视觉评价并不相一致，其评价适用的范围也太狭窄；对于W10 5Y10 275 的荧光增白样品，其白度评价未定义，WH 评价同样也受到限制。 Hiroko Uchida 考虑色泽度、兴奋纯度对白度的影响，在CIE-XYZ色空间修正了CIE白度公式，提出了一个新白度公式。该公式的白度评价适用范围得到充分扩展，但由于仍采用CIE-XYZ色空间，其均匀性并未得到根本改善。另外，荧光增白样品白度的量值也有待商榷。,新白度公式W u v,作者根据 Hiroko Uchida 的研究结果，建立了CIELUV均匀色空间中的新白度公式W u v ： 当 40 3.37 L*10 - 185.35 时， W u

36、 v = P u v - 2 (T u v ) 2 式中P u v = 3.37 L*10 - 185.35 - 260 0.1902 + 0.0003537（100 L*10 ）- u10 + 1294 0.4311 +0.00176（100 - L*10 ）- v10 ； T u v = 1294( un , 10 - u10 ) 260( vn , 10 - v10 ),4.4 纺织品色牢度评级,4.4.1 色牢度视觉评价 色牢度视觉评价是用两种样卡即灰色样卡和沾色样卡来评价它们之间差异的等级。 我国国家标准GB 250-84评定变色用灰色样卡等同于ISO 105A 02-1978纺织品

37、-色牢度试验-评定变色用灰色样卡；我国国家标准GB 251-84评定沾色用灰色样卡等同于ISO 105A 03-1978纺织品-色牢度试验-评定沾色用灰色样卡.,GB 250-84评定变色用灰色样卡,GB 251-84评定沾色用灰色样卡,目视评级与仪器评级,在用灰卡评定牢度试验中的色差时，视觉的色差与灰卡上本身的色差并不能划等号，例一试样按3.4 CIELAB色差转换到灰色样卡等级3，由于CIELAB色空间的非均匀性，所以有严重的误差。 目光鉴定色差常借灰色样卡校正目光，目的是使各人能对同一样品得出相接近的结果，尽管如此鉴定结果仍将因人而异。 英国研究表明个人重现性约93 ，多人一致性约83

38、， 日本研究表明具有一年以上观察经验，年龄在3040岁的男性其平均误差最小。,目视评级与仪器评级,灰色样卡本身的级差虽由仪器色差控制，但因它在人们鉴定样品色差时只能起参考作用，最终还得由本人经历一个相当复杂的生理心理视觉过程来作为判断，因此，绝对不能简单地在灰卡本身的级差和所观察样品的色差之间划上等号，尤其是灰卡的灰色与彩色之间，色源也会影响人的视觉。造成偏离灰卡级差的结果。,FJ 560-86评定变色用彩色样卡,FJ 561-86评定沾色用彩色样卡,4.4.2 仪器评定变色的公式,1、SSR沾色等级公式 SSR = 7.05 1.43 ln (4.4 + ECIELAB) 用上述公式计算沾色

39、样卡上不同等级的SSR见表。,ISO / DIS 105-A05 公式：,EF = (L*)2 + (CF)2 + (HF)21/2， HF = HK /1 + (10CM / 1000)2， CF = CK /1 + (20CM / 1000)2 HK=H*ab -D，CK=C*ab - D，D =C*abCMeX /100， 若hM 280 180 ，X = (hM - 280) /302 若hM 280 180 ，X = (360 -hM 280) /302 CM = (C*abT + C*abO)2 若habT - habO 180，hM = (habT + habO)2； 若 180

40、 habT + habO 360， hM = (habT + habO)2 + 180； 若habT - habO 180 和habT + habO 360， hM = (habT + habO)2 180。,ISO / DIS 105-A05 公式：,式中L*T 、C*abT 、habT 为试样的明度、彩度和色相角；L*O 、C*abO 、habO 为原样的明度、彩度和色相角。 L* = L*T - L*O，C*ab = C*abT - C*abO， E*ab =(L*)2 + (a*)2 + (b*)21/2， H*ab = (E*ab)2 - (L*)2 - (C*ab)2 1/2 ，

41、H*ab的符号=（habT - habO）的符号 GS = 5 - EF1.7 ( EF 3.4) GS = 5 log (EF0.85)log(2) ( EF3.4) 式中GS Grey Scale (灰色级数)变色用灰色样卡级数。,2、寺主一成的沾色和褪色牢度评级公式,日本京都工艺纤维大学的寺主一成首先在孟塞尔表色体系的基础上建立了一个新的HC*B*表色体系，H仍为孟塞尔色相，C*为颜色的深度，B*为颜色的鲜艳度。 色深C*与孟塞尔系统表色值的换算关系为： 从C* = 21.72起 从C* = 0.6788起 式中C为孟塞尔彩度；V为孟塞尔明度。,2、寺主一成的沾色和褪色牢度评级公式,tg

42、 Ho = 0.01 + 0.001H5P 式中H5P为试样的H值与孟塞尔l00档色相分级制中距5P的最小档差 (以较小的档差数为准)；tgHo 为色相常数。 鲜绝度 B* = 0.4 Cmax 式中Cmax = 25CV(10 - V) 代表染制试样所用染料在理论上能达到的最高孟塞尔彩度。 寺主一成导出的沾色牢度评级公式： Ns = 5.5 lg (C*0.125) + 1lg2 式中C*系指沾色前后深度上的变化。得出Ns值后，即可从表查得沾色级数。,寺主一成所导出的变色褪色评级公式,Nc = 5.5 - lg(E*Co*)/0.015 + 1lg2 式中：E* = (1/2) (DH)2

43、+ (C*)2 + (DB*)21/2 ， DH = 2CoCi 1 cos (3.6H)1/2 ， DB* = B*Vi (10 Vi)25 其中：Co 为变褪色前试样的孟塞尔彩度； Ci 为变褪色后试样的孟塞尔彩度； H 为孟塞尔色相环上变褪色前后色相变 化的档数； Vi 为变褪色后试样的孟塞尔明度。,Ns 或 Nc 值与评级级数的关系,4.5 染料强度和颜色深度,印染厂选购染料通常要求4点： 染色牢度高，应用性能好，配色范围广，染料售价低。 如染色牢度，试样颜色越深，其湿洗牢度和摩擦牢度越低。染色时染料的提升力和染色条件的选定，必须根据染色深度。至于染料价值如何，我们不应光凭单价，还应结

44、合染料的强度。价格便宜而强度低者未必合算。 4.5.1 染料强度 染料强度：指染到标准深度所需之用量。所需之用量越低，强度越高。 但印染和染料行业习惯上往往采用与“标准”染料对比之相对值。这样可避免不同实验室因测试中的种种差别而得出不同的结果。,相对强度：指染到标准深度时所需的样品染料用量与标准染料用量对比的百分率；也可为样品与标准染料各以同等浓度染得之染色物在深度上的比率。,如果各批商品染料之间在强度上的差异仅系有效成分含量的不同所致，则强度实即纯度，可由溶液比色而确定： 相对强度() =,式中E为最大吸收波长上的光密度；c为浓度；下角sp为样品染料；std为标准染料。,如单一波长测定不够精

45、确，也可利用下式： 相对强度() =,式中Avis = ( X + Y + Z ) / c，称为全光谱的吸光度。X、Y、Z为染料溶液的补色三刺激值：,式中P()为CIE标准照明体光谱能量分布；E()为染料溶液在波长上的光密度；为CIE1931标准观察者配色函数。,严格讲，溶液比色法并不符合强度的定义，因为它既忽略了染色过程，也忽略了染料在纤维上的光学特性。因此，如果有测反射率的分光光度计的话，应先染织物，后经仪器测定，再由下式求出强度。 强度() = 式中KS = (1 R)2/2R - (1 Ro)2/2Ro ，而R为染色织物在最大吸收波长上的反射率；Ro为所用坯布的反射率。 如果用光电测色

46、仪，也可按此式求强度，只是测定时根据染液的颜色，选择与它成补色的三刺激值读数以代替式中的反射率R即可。 例如：黄色染料可选Z值(有的仪器为B值) 显然，上述方法的基础是样品染料的最大吸收波长须与标准染料相同，或至少很接近，即它们的色相近似。反之，如色相不太接近，则测定结果的误差增大。,4.5.2 颜色深度,颜色的深度如何，仅是一种感觉，它反映了染料的染色效果。在同等梁色浓度下，强度强的染料得色深，而强度弱的得色浅。 深度与明度不能等同，例如一块Y值为6的蓝色织物与另一块Y值为5.4的黄色织物在深度上有可能相同。 总之深度与颜色三属性之间关系比较复杂， 深度定义：颜色与白色之距离（韦氏大字典）,

47、标准深度样卡目光确定深度,至20世纪20年代，由德国和瑞士的染料厂联合制订了一套标准深度样卡，叫做“Hilfstypen”。它虽含18种颜色，却只含一档水平的深度，且依靠专家目光确定。 国际标准化组织(1SO)标准深度样卡： 2/1 、1/1 、1/3，1/6，1/12，l/25等六个档次，含18色。 标准深度样卡用毛织物染成。现在的样卡已用仪器监测复制，每套样卡附有在C光源和2o标准观察者条件下实测的Y、x、y值。 目光确定深度时，需要在各色泽的标准深度样卡间进行“内插”，这就给观察者带来困难，使人分辨不清是深度上的差别，还是色相或彩度上的差别。因此各人的鉴定结果仍有主观误差。,深度的仪器法

48、,1、戈德洛夫公式 深度值A：A = S + 0.025C (Hl0PB) 式中 S = (16v2 + C2)1/2，v = 10 V；V为孟塞尔明度；C为孟塞尔彩度；Hl0PB为试样的孟塞尔色相与孟塞尔100档色相分级制中距Hl0PB 最小档差。 由于孟塞尔H、V、C值从Y、x、y值换算相当麻烦，加以对18色1l 标准深度卡测定结果，所有A值不能保持常数，相反有较大的波动，因此这个以孟塞尔表色系为背景的深度公式没能广泛应用。但近来有些测色仪附有从三刺激值换算H、V、C值的计算机程序，获得A值就更为方便。,2、雷布-科奇公式,深度值 ： =（10 1.2D）S / 9 1.06D 此公式的基础是德国DIN表色系中求试样颜色与白色之间的色差。 DIN