色差仪使用过程中几个常见的易混淆的色度参数介绍

色差仪在使用过程中会涉及到一些色度参数，包括标准观察者角度2°和10°、表色体系Lab和L*a*b*、色调角hab和色调差△H*ab、几何结构以及镜面光泽包含（SCI）和镜面光泽排除（SCE）。掌握好这些概念的区别和联系，将有助于测量颜色时进行测试参的选择。本文对这几个易混淆的色度参数做了详细的介绍，感兴趣的朋友可以了解一下！

SCI（包含镜面反射）和SCE（排除镜面反射）：

特别注意，只有积分球才会区分镜面光泽包含和镜面光泽排除，这是很多初学者经常容易忽略的概念。当人们在观察光泽样品时，他们总是旋转样品以消除镜面反射，从而能看到样品的真实颜色。因此，光泽排除的积分球应运而生。测色时除去光镜面反射，得到的结果与目视测量有更好的一致性。它的原理是在积分球上开一个孔，该孔放在镜面反射的方向，可根据测量需要，分别将与球的内壁相同的材料或黑色光阱放在镜面开孔处，这样就可将镜面反射光包含在测量中，也可以将镜面反射光从测量中除去。缩写形式“SCI”（Specular Component Included）用于表示包含镜面光泽的积分球测量，而“SCE”（Specular Component Excluded）用于表示排除镜面光泽的积分球测量。测色时最好指明使用的是哪种模式。

包含镜面光泽的测量方法，可以把样品表面的影响降至最低，特别适合颜色质量监控和计算机配色，反映的是样品材质的颜色，与样品表面条件无关；而排除镜面光泽的测量方法，所测量的结果和肉眼观察的比较相似，考察了样品表面状态和纹理的影响。这2种模式被广泛应用在材料性能测试过程中。

d/8°和45/0°几何结构：

光与材料的相互作用产生了镜面反射和漫反射、定向透射和散射透射以及光吸收，每种成分的特定组合取决于光源、材料的性能以及它们的几何关系。

1931年CIE在定义标准观察者、标准照明体时，就提出了把与法向成45°角的入射和沿着法向观察，作为测量反射率的标准几何条件。这种几何条件标记为45°/0°，该写法表示照射角度/观察角度，通常将法向定义为0°。

另一种常用的几何条件是漫射/垂直，它要用到积分球。积分球是一个直径是十几厘米或更大的中空金属球，它的内表面涂有高漫反射物质，如硫酸钡或聚四氟乙烯。为测色设计的积分球，球体会有多个开孔。其中有1个观测孔，即接收器孔，它在测量孔对面，一般与法线呈8°角，用于采集物体的反射光。因此这种几何条件标记为d/8°，含义是漫射照明，8°观察。

光线是可逆的，上面2种几何条件就可以衍生出0°/45°和8°/d两种几何条件。

在某一时期CIE推荐了以上4种几何条件，那时当在整个漫射角范围内旋转样品时，大多数材料具有一致的体色。目前，许多材料都具有随角异色性，它们颜色的改变是照明条件和观察几何条件的函数。含有金属片或珠光颜料的涂料就是一个典型的例子。因此，多角几何条件应运而生。多角测量是以逆定向反射角（与镜面反射光的夹角）来定义的。下图从左至右分别为0°/45°、积分球和多角度几何结构的示意图。

对应上面的几何条件，发展出来的测色仪分别为45°/0°（0°/45°）测色仪、积分球分光测色计和多角度分光测色计。其中积分球分光测色计又可以区分为便携式和台式，值得一提的是，台式分光测色计可以测量透明样品的颜色参数。

2°和10°标准观察者：

标准观察者是一个专有名词，了解颜色体系的发展过程，就不难理解2°标准观察者和10°标准观察者（以下简称观察者）。2°观察者和10°观察者的实质是一组标准观察者的配色函数。这组配色函数是通过一些正常色观察者统计得出的，它与人眼的结构相关。

2°观察者的配色函数是1931年建立起来的，而10°观察者的配色函数是1964年在2°观察者的统计数据的基础上发展起来的，10°观察者的视场包含了2°观察者的视场。10°观察者具有更为严密的统计基础，因为它是建立在更多位正常色观察者的统计数据基础之上的。2°和10°观察者的视场如下图所示。

CIE1931-XYZ标准观察者的各个参数，都是适用于 2°视场的中央观察条件（适用10-4°视场），此视场角下观察物体，主要是人眼的中央凹椎体细胞起作用。故小于 1°的极小视场的颜色观察和大于40的视场颜色观察条件，CIE1931-XYZ标准色度观察者不适用。因此，为了适应大视场的颜色观察，人们在大量实验的基础上，又建立了“CIE1964-XYZ 色度学系统”。

在“CIE1964-XYZ补色色度学系统”中观察被测物体，既覆盖了视网膜中心的椎体细胞，也覆盖了视网膜中央凹周围的杆体细胞，它适合于10°大视场。人的眼睛在2°的视场条件下，识别物体颜色的能力较低，在10°的视场条件下，判断颜色的精度和重现性较高。目前颜色测量大多采用，10°的视场。

Lab和L*a*b*表色系统：

Lab指的是Hunter Lab，它是建立在颜色对立理论基础上的三维直角坐标系，是不带星号的。CIEL*a*b*（CIELAB）是惯常用来描述人眼可见的所有颜色的最完备的色彩模型。L、a和b后面的星号（*）是全名的一部分，因为它们表示L*、a*和b*，不同于L、a和b。这2种表色系统都是建立在颜色对立理论基础上的，应用都比较广泛，区分这2种表色系统还是很有必要的。

Hunter Lab和CIELAB颜色体系的计算公式不同，虽然都是由X、Y、Z经数学计算而来，但是色度量的取值不同。比如同样是瓷砖的颜色——黄色，Hunter Lab体系的颜色参数值为L=61.42，a=+18.11，b=+32.23，而CIELAB体系的颜色参数值则分别为L*=67.81，a*=+19.56，b*=+58.16。

2个色度空间与视觉感官的均匀性都存在差异。

比如虽然CIELAB色空间是 CIE 推荐的均匀颜色空间，而实际上CIELAB空间对于人眼的色彩感觉来说也还是不均匀的。在该空间的某个区域（如红色区域）取2个色样点与另一区域（如绿色区域）同等距离的2个色样点作比较，会发现在红色区域的2个色样的视感觉差别和绿色区域的2个色样的视感觉差别不一样，即在不同颜色区域，色彩的宽容量数值是不相等的。HunterLab和CIELAB的色空间示意图如下图所示。

色调角hab和色调差△H*ab：

根据CIELAB计算公式得到L*、a*、b*值，一组L*、a*、b*数据对应CIELAB色空间中的一个点，为了表述任意2种颜色在色空间的相对位置，引入了饱和度C*ab、色调角hab和色调差△H*ab。

CIEL*a*b*（CIELAB）色空间方程如下式所示。

经过换算后得到下式：

式中，X、Y、Z——物体的三刺激值，无单位；Xn、Yn、Zn——参比白色的三刺激值，无单位；L*——明度，无单位；a*、b*——色度坐标，无单位；C*ab——饱和度，无单位；hab——色调角，（°）；△E*ab——色差值，无单位；△H*ab——色调差，无单位；C*S——标准样的饱和度，无单位；C*B——批次样的饱和度，无单位。

因此，色调角的写法是hab取值范围为0°～360°；色调差的写法是△H*ab，单独的H*是不存在的。色调差△H*ab；可以通过标准样的饱和度C*S、批次样的饱和度C*B以及色调角差△hab快速计算出来。