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      測色儀如何測量顏色

      比色法顏色測量的科學,被廣泛地應用在商業,工業和實驗室來表達數字的形式和色彩來衡量樣本之間的色差。應用包括油漆,油墨,塑料,紡織品和服裝,食品和飲料,藥品和化妝品,顯示器以及反映或傳播顏色的其他部件和產品。

      隨著全球制造和加工的增加,比色法的使用和重要性也在增長。例如,當在一個大陸生產的塑料汽車裝飾件**與在另一個大陸上涂漆的金屬表面相匹配時,客觀和**地描述顏色成為**的必要條件。

      不幸的是,人類顏色的感知變化很大,受照明,樣本大小,周圍顏色和觀察角度的影響。比色儀器提供了一套有助于確保一致性和重復性的標準化條件。

      雖然術語比色法通常用于一般意義上是指顏色測量,但它不同于分光光度法,相關但不同的顏色測量方法。

      在比色法中,顏色的量化是基于顏色視覺的三組分理論,其中指出人眼具有三原色(紅色,綠色和藍色)的受體,并且所有顏色被視為這些顏色的混合物初選。在比色法中,這些組件被稱為XYZ坐標。色差計基于這種顏色感知理論,使用三個光電池作為受體,以與人眼大致相同的方式看到顏色。

      另一方面,分光光度法使用更多的傳感器(在一些分光光度計中為40或更多)將反射或透射光束分解成其分量波長。它測量可見光譜連續譜上每個波長的物體的光譜反射率。分光光度法提供高精度,通常用于研究和配色應用。色差儀通常用于生產和質量控制應用。

      色差儀的解剖學

      測色儀包括光源,固定幾何觀察光學元件,與**際上建立的標準觀察者相匹配的三個光電管,以及到處理器/顯示單元或計算機的車載處理器或電纜連接。

      在操作中,比色計的傳感器透鏡通常直接放置在要測量的樣品的區域上,例如,一塊染色布或彩色塑料芯片。對于**測量透射光的液體或有色膠片樣品,將樣品放置在儀器的透光室或特殊樣品架中。接下來,操作者激活從樣本反射并通過三個光電管的光源,這三個光電管確定紅色,綠色和藍色分量,并將數據傳送到微型計算機。微機計算XYZ三刺激值并捕獲顯示或打印的數據。

       

      雖然三刺激值對于定義顏色很有用,但它們不容易顯示顏色。因此,在**際法委員會(CIE)的主持下,已經開發了一些數學模型和繪圖方法。這些概念化被稱為顏色空間。顏色空間更加緊密地表示諸如亮度/黑暗,飽和度(色度)和色相之類的顏色的相對屬性。它們在測量和比較兩個樣品之間的色差方面特別有用 - 例如,**在生產過程中重復再現的目標顏色。

      圖1:與人眼對應的光譜靈敏度(1931年標準觀察者的色彩匹配功能)

      1931 X,Y色度圖

      圖2: 1931 X,Y色度圖

      色調是用于顏色的一般分類的術語 - 可見光譜(380**700nm)的區域,其中發生**大的反射率。感覺為藍色的色調傾向于反射光譜低端的光線,中部區域呈綠色,向**紅色。圖1顯示了與人眼對應的光譜靈敏度。

      亮度/黑度可以獨立于色相測量。例如,檸檬的亮度可以與櫻桃的亮度進行比較。飽和度描述了感知顏色的鮮明/黯淡,而且像亮度一樣可以獨立于色相測量。

      用于定義和數學表達這些屬性的**廣泛使用的顏色空間是CIE的Yxy顏色空間,建立于1931年; 1976 L * a * b *顏色空間; 和L * C * h色彩空間。還有其他色彩空間,如CIELUV,Hunter Lab,Richard S. Hunter開發的,以及Munsell彩色符號系統。

      從那時起,顏色空間表示已經被改進,以更接近地對應于由持續的實驗和統計平均定義的人眼的色差感知。

      XYZ值和Yxy顏色空間

      較早的色彩空間表示之一是CIE 1931 X,Y色度圖,如圖2所示。該圖用于顏色的二維圖形,與亮度無關。X和Y是從三刺激值XYZ計算的色度坐標。在該圖中,無彩色朝向中心,色度朝向邊緣增加。色度坐標為X = 0.4832和Y = 0.3045的比色測量紅蘋果可以位于A位置(藍色圓圈)的此顏色空間中。

      a *,b *色度圖

      圖3: a *,b *色度圖

      也被稱為CIELAB,L * a * b *顏色空間于1976年頒布,以調整原始Yxy色彩空間的一個問題。X,Y色度圖上的等距離并不對應于同樣感知的色差。在L * a * b *圖中,球面色固體L *表示亮度,a *和b *是色度坐標。這里a *和b *表示顏色方向(+ a *是紅色方向,-a *是綠色方向)。

      L * C * h顏色空間使用與L * a * b *顏色空間相同的圖,但采用圓柱形而不是直角坐標。L *與L * a * b *圖的L *相同。C *是色度,h是色調角。C *的值在中心處為無色的顏色為零,并且根據距離中心的距離而增加。色調角(h)被定義為在+ a *軸處開始,并且隨著色度軸逆時針旋轉而以度數表示。

      來自色差儀的測量輸出用測量樣品的XYZ值表示,以及以其他可接受的均勻色彩空間為單位表示。通過將目標顏色的測量與樣本樣本進行比較,用戶不僅可以獲得顏色的數值描述,還可以表示兩個測量樣本之間的色差的性質。色差儀指出了目標和樣品之間的亮度,色度和色調的差異。

      在一個位置進行的顏色測量并以給定色彩空間為單位表示,然后可以與在另一個位置或在另一個時間進行的測量進行比較,并以**際公認的語言進行傳達。以這種方式,比色測量消除了顏色感知和色差判斷的主觀性。

      如今的色差計

      現在可以使用各種三刺激色差計進行顏色采樣,檢測和色彩質量控制。許多是便攜式,電池供電的設備,允許在生產車間或遠程位置進行客觀的顏色測量。它們具有針對特定應用的各種孔徑和照明/觀察幾何形狀,各種級別的數據處理能力以及眾多附件。

      顯微鏡配置中的色差計用于**測量小物體,如藥丸和藥物試劑。非接觸式色差儀在生產線上提供紡織品,紙張和涂層線圈的在線顏色測量。小型掌上儀器甚**被設計用于非常具體的應用,如烘烤,油炸和加工食品的對比度測量。

       

      通過密切監測生產和加工操作中顏色的一致性,企業和行業大大降低了廢物和產品排放的成本,同時提高了運營的效率和生產率。

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