光源由于光谱能量分布的不同,因此我们在不同的光源条件下对样品进行颜色测量,就会存在差异。因此为了统一颜色测量的光源环境和测量条件,国际照明委员会CIE对颜色测量的光源和条件做了相应的规定。本文对颜色测量观测光源的要求及颜色测量照明观测条件的类型做了介绍,对颜色测量知识感兴趣的朋友不妨了解一下!
物体的颜色与照明光源有着密切的关系,同一物体在不同光源的照明下会呈现不同的颜色,这一因素给颜色测量的可重现性带来了不便,也影响了颜色信息的交流。为了统一颜色的评价标准和进行色度计算,CIE对于颜色的测量和计算推荐了几种标准照明体和标准光源,其中包括标准照明体A、B、C和D50、D55、D65、D75等多种照明体D,以及标准光源A、B和C。这样,对颜色的评价可以在CIE规定的照明体或光源下进行,具有了统一的标准。
1.标准照明体
标准照明体A代表了绝对温度2856K(1968年国际实用温标)的完全辐射体的辐射,它的色品坐标落在CIE1931的黑体轨迹上。
标准照明体B代表相关色温约为4874K的直射阳光。
标准照明体C则代表相关色温大约为6774K的平均昼光,它的光色近似于阴天的天空光。
标准照明体D代表各时相日光的相对光谱功率分布,也被称之为典型日光或重组日光。由于其与实际日光具有很相近的相对光谱功率分布,因此 CIE 优先推荐D50、D55、D65、D75的相对光谱功率分布作为代表日光的标准照明体。下图给出了D照明体的相对光谱功率分布曲线。
CIE标准照明体D65是以在地球上不同地点对日光进行光谱辐射检测的大量数据为基础,总结出的一组相对光谱功率分布数据,它的相关色温是6500K标准照明体Dss近似平均自然昼光,与整个天空的散射光和阳光同时照射在一个水平面上的情况有很好的一致性。
2.标准光源
CIE规定的标准照明体是指特定的光谱能量分布,是规定的光源颜色标准。标准照明体不一定必须出一个光源直接提供,也并不一定用某一光源来实现。为了实现CIE规定的标准照明体要求,还规定了相关的标准光源,以具体实现标准照明体所要求的光谱能量分布。CIE推荐的标准光源A、B、C的光谱功率分布如下图所示。
标准光源A由分布温度为2856K的充气钨丝灯实现。如果要求更准确地实现标准照明体A的紫外辐射光谱分布,推荐使用熔融石英或玻璃壳带石英窗口的灯。
标准光源B由A光源加罩B型戴维斯一吉伯逊(Davis-Gibson)液体滤光器组成,其光色相当于中午日光。
标准光源C则由A光源加C型戴维斯一吉伯逊(Davis-Gibson)液体滤光器实现,以产生分布温度为6774K的光谱辐射。
颜色测量必须在CIE标准照明体或标准光源下进行,这样可使测量的结果便于国际对比。必须指出,照明几何状态对测量的结果会有很大的影响,因为由于样品表面的结构特性,同样的物体在不同的方向上有不同的反射或透射。照明光束的孔径和测量光束的孔径大小对颜色测量的结果也有影响,这些条件称为照明条件。
1971年CIE正式推荐了四种用于反射样品测量的标准照明和测量(观察)条件,见下图 。
(1)垂直/45°(符号为0/45)
垂直样品表面方向照明,照明光束光轴与样品法线夹角不应超过10°,在与样品表面法线成45°±2°角的方向上测量,照明光束和测量光束的任一光线与其光轴间的夹角不应超过8°(见图a)。
(2)45°/垂直(符号为45/0)
照明光束光轴方向与样品法线成45°±2°角,测量方向光轴和样品法线的夹角不应超过10°,照明光束和测量光束的任一光线与其光轴间的夹角不应超过 8°(见图b)。
(3)垂直/漫射(符号为0/d)
照明光束光轴和样品法线之间的夹角不超过10°,反射辐射通量用积分球收集,照明光束的任一光线与其光轴之间的夹角不应超过5°,积分球的直径可以任意选择,其开孔的总面积不应大于积分球总面积的 10%(见图c)。
(4)漫射/垂直(符号为d/0)
用积分球漫射照明样品,样品的法线与测量光束光轴之间的夹角不应超过10°,积分球的直径可以任意选择,其开孔面积不应超过积分球总面积的 10%,测量光束的任一光线与光轴之间的夹角不应超过 5°(见图d)。