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技术文章

塑料产品的色差标准

 

CA(ChromaticAberration)即色差,CA(Area)值用来衡量图像的色差水平,这个值越低说明颜色差异越小,颜色越接近。
0-0.5:可以忽略,肉眼难以辨认出。
0.5-1.0:很低,只有受过长期专业训练的人才能勉强发现。
1.0-1.5:中等,高倍率输出时时常看到。
大于1.5:严重,高倍率输出时非常明显。
由仪器测量的颜色座标系计算色宽容度和色差之业界标准
(本标准已获准用于美国国防部)

简 介
本标准*初是许多独立发行的色差的仪器评估方法合并的结果,正如在1979年修订的,它包括四个可用仪器测得颜色标量值的颜色空间,其中许多内容皆已废弃,不同色标值下的色差可由十个方程计算得出,根据现代颜色测量技术、仪器、校正标准和方法,测量程序只有很少的意义。1993年出版的修订版删去了这些章节,并把颜色空间和成熟的色差方程,限定为三个广泛应用于烤漆和相关涂装工业的方程;本次修订又增加了两个新的色宽容度方程,并为历史意义从1993年版本的色差方程中提出了两个列入附件中,Hunter的LH,aH ,bH和FMC-2色差方程不再推荐,本次修订也使本标准的地位从方法过度到业界标准。
1.范围
1.1本业界标准包括了两个不透明样本间,如烤漆板,不透明塑胶,纺织品样本等的,色宽容度和微小色差的计算,它基于采用日光光源的用仪器测量的颜色座标系,考虑到所测样本可能是同色异谱,通过视觉相似的颜色占有不同的光谱曲线,所以业界标准D4086用于证明仪器测量的结果,由这些程序测定的容差和差值根据CIE1976CIELAB对立颜色空间中近似一致的颜色感觉表达,如CMC的容度单位,CIE-94的容度单位,由DIN6167给出的DIN99色差公式或新的CIEDE2000色差单位,基于Hunter的LH, aH,bH相反颜色空间的色差或Friele-MacAdam-Chickering(FMC-2)颜色空间的色差,不再推荐用于工业标准。
1.2为了产品的规范,买方和卖方应就样品和参考样之间容许的色差以及计算色宽容度的程序达成一致,每种材料和每次使用的测试条件都需要明确的订出色宽容度,因为其他外观因素(例如样本的相近、光泽、质地)可能影响测量色差数据之间的相关性和商业接受性。
1.3本标准没有声称包含所有安全因素,即使要也须结合它的使用,本标准使用者有责任建立合适的安全和健康条件并注意适当的调整使用需求。
2.参考文件
2.1 ASTM标准(略)
2.2其他标准(略)
3.术语
3.1在E284中的术语和定义可用于此标准
3.2本标准特有术语的定义
3.2.1比色分光计n---分光计,它包含一个色散组件(例如棱镜、光栅、干涉过滤器,可调的或不连续的系列单色光源),通常有能力输出色度数据(如三刺激值,推导的颜色座标或表面品质系数)。另外,比色分光计也可以根据色度数据的来源报告潜在的光谱数据。
3.2.1.1讨论----曾经,紫外解析分光亮度计用于色度测量,现用于颜色测量的仪器有很多普通的组件,而紫外解析分光亮度计*适合用在色度量的解析中,这需要非常**的光谱位置和非常窄的带宽以及适度的基线稳定性,比色分光计被设计用于视觉色度计的数据仿真或作为计算机辅助颜色匹配系统的光谱和色度信息来源,数字比色法允许更多关于光谱等级和光谱带宽的容差,但需要更高的放射等级稳定性。
3.2.2色宽容度方程,n---由可接受性评估得到的一个数学表达式,它基于颜色空间座标系扭曲了该色空间的度量,关于一个参考颜色,为了使单个光泽通过。
3.2.2.1讨论---色宽容度方程将一对样品中的一个设定为标准样计算pass/fail值,这样在两个样本间可察觉的差异不变时,交互改变测试样与参考样将导致一个在可预见的接受水平上的色差变化,而色差方程用颜色空间里的尺度量化那个颜色空间里的距离,交互改变参考样与测试样既不改变可查觉的也不改变预知的色差。
4.标准摘要
4.1参考样与测试样本间的颜色差异由基于光谱或过滤器的色度计测量得来.据标准E308,从光谱仪器上读出的反射系数可经计算转化为颜色等级量,这些颜色等级量也可以从带自动计算的光谱仪器上直接读出;色差的单位是从这些颜色等级量中计算出来的,并近似等于参考和测试样间可察觉的色差。
5.意义和应用
5.1原始的基于X,Y,Z三刺激值和色品座标系x,y的CIE颜色标量并不是真正一致的,每个基于CIE值的后续颜色标量都有用于提供某种程度上的一致性的额外因素,这样在不同颜**域里的色差将更有可比性,另一方面,由不同颜色标量体系计算的相同样品的色差不可能一致,为避免混乱,样品的色差或相关的容差只有在它们从同一个颜色标量体系中得到时才可比较,在所有颜色样本中,没有简单的因素可被用于从一个差值或容差单位体系到另一个体系间**地转换色差和色宽容度。
5.2为了标准的一致,CIE在1976年推荐使用两套颜色公制,CIELAB公制以及与其关联的色差方程在涂料、塑胶、纺织物和相关工业中得到了广泛认可,同时它没有完全取代Hunter的LHaHbH和FMC-2标准;这两个等级标准的表现相对于有经验的视觉来说,实际是有所不足,相比*近的基于CIELAB调整优化的色宽容度方程,它们不再被推荐了,因此包括附件中的两个老标准,在本标准中只有历史意义,预期将来在修改本业界标准时,附件也会被同时删除,CIELAB公制,就其本身,在本业界标准中也不被推荐去描述小的,中等的色差(差值少于5.0ΔE*ab单位),四个*新定义的方程,这里是有文件可证明的,高度推荐用于0到5.0ΔE*ab单位范围内的色差。
5.3色宽容度方程的使用者发现,在每个体系中,总合三个色差元素向量组成一个单独的标量值,可以有效的判定样本颜色是否在一个标准指定的色宽容度内,然而为了控制产品的颜色,可能不仅要知道偏离标准的量,而且要知道偏离的方向,可以通过例出三个由仪器决定的色差元素来得到关于少量色差偏离方向的信息。
5.4在基于仪器测量值选择色宽容度时,因该小心地与关于颜色、光亮度差异的可接受性的视觉评估和用惯例D1729得到的饱和度相关,三个这里给出的宽容度方程已被广泛的验证,验证的对象包括纺织品和塑胶,显示出与视觉评估一致并在视觉判断的实验不确定性之内;这就是说,方程本身错误分类色差的草率不再超过*有经验的颜色匹配师。
5.5当色差方程和色宽容度方程按例用于多种不同的光源时,为了产品在日光下使用,他们已被推导或*优化,或二者都有,在其他光源下的计算结果,可能不具有与视觉判断好的相关性,不在日光下应用宽容度方程将需要在体节性水平上的视觉构造如标准D4086。
6. 色差和色宽容度的描述:
6.1CIE1931和1964的颜色空间----不透明样本的日光颜色由颜色空间中的点表示,该空间由三个互相垂直的轴表示,三个轴分别为代表光亮度的Y座标和色品座标x和y,其中:
X,Y和Z是1931年或1964年CIE标准观察者的三刺激值,它们遵守照明标准D65或其他日光相,这些标度没有提供可感知的统一颜色空间,结果是色差很少从x,y和Y的差异中直接计算出来。
6.2 1976年CIE统一颜色空间L* a*b*和色差方程,这是一个接近统一的颜色空间,它基于三刺激值的非线性扩展,提供差异以产生三个相反的轴,这三个轴分别近似于黑色--白色,红色--绿色和黄色--蓝色的视觉感觉;它在直角座标系上绘图产生,L*,a*,b*值的计算如下:
ΔE*ab=(ΔL*2+Δa*2+Δb*2)1/2
式中,三刺激值Xn、Yn、Zn定义了名义上的白目标色刺激的颜色,通常白目标色刺激由一个CIE标准光源的光谱辐射功率给出,例如C,D65光源或其它日光相,由良好的反射扩散体反射入观察者的眼内,在这些条件下,Xn、Yn、Zn是标准光源在Yn等于100时的三刺激值。
6.2.1 根据L*,a*,b*得到的两种颜色的总色差ΔE*ab的计算公式如下:
ΔE*ab=(ΔL*2+Δa*2+Δb*2)1/2
注意,所定义的颜色空间叫CIE1976 L*a*b*颜色空间并且色差方程是CIE1976L*a*b*色差公式,推荐使用缩写CIELAB(所有单词的首字母)。
6.2.21976年CIE公制(L*a*b*)在一个或多个X/Xn,Y/Yn,Z/Zn的比值小于0.008856时没有适当的收敛于零,在计算L*时,如果正常公式用于Y/Yn的值大于0.008856,那么当Y/Yn的值小于0.008856时原公式也许仍然可用,下述修正公式用于Y/Yn等于或小于0.008856时。
6.2.3
在计算a*和b*时,如果X/Xn,Y/Yn,Z/Zn都小于0.008856,可用以下修正方程代替正式方程:
6.2.4 ΔE*ab的量没有指出差异的特性因为它没有指出关于颜色,色度和光亮度差异的相对量和方向。
6.2.5 色差的方向由元素∆L*,∆a*和∆ b*的量和代数符号表示:
其中L*s,a* s和b* s代表参考或标准,L*B,a* B,b* B代表测量样品或测量批元素∆L*,∆a*和∆b*的符号大致有如下之标准:
+∆L*=明亮的
-∆L*=较暗的
+∆a*=较红的 (少绿的)
-∆a*=较绿的 (少红的)
+∆ b*=较黄的 (少蓝的)
-∆ b*=较蓝的 (少黄的)
6.2.6为了判断两种颜**差的方向,可以计算它们的CIE1976公制颜色角hab和CIE1976公制色度C*ab,公式如下:
除了非常深的颜色外,测试样品和参考样品间的颜色角hab差异可与视觉可察觉的颜色差异联系起来,同样的,色度差值ΔC*ab([C*ab]batch-[C*ab]standard) 可与视觉可察觉的色度差异联系起来。
6.2.7 为了判断两种颜色间的不同光亮度、色度和颜色对总色差的贡献,可用CIE1976公制色差来计算ΔH*ab,公式如下:
其中,,ΔE*ab在6.2.1中计算,ΔC*ab在6.2.6中计算;于是方程包含的项目显示了光亮度差异ΔL*,色度差异ΔC*ab和颜色差异ΔH*ab对总色差ΔE*ab的相对贡献,这种计算公制色差的方法没有包含关于色差符号(正或负)的信息,对于接近中性轴的一对颜色的判断可能不稳定,一个可改正这两种问题的选择性方法已被提出。
6.3 CMC色宽容度方程: - -The Colour Measuremant Committee of Society ofDyers andColourists英联邦染色师与配色师颜色测量委员会在英国J&P涂装线公司承担了改进JPC79公差方程结果的任务,它是CIELAB方程和当地*优的处于标准位置的产生了FMC-I的方程的结合,它更注重光亮度,色度和颜色改变引起的直接知觉,取代了老的注重光亮度,红绿和黄蓝色的方程,它的目的是用作单个色泽的判断方程,现在不需用感觉元素去分解原方程—CIELAB模型中的元素已经那样做了。
图1显示了CIELAB的色度板(a*,b*),有大量的CMC椭球画在板上,这个图形清楚地显示了椭球区域随CIELAB公制色度L*ab的增加和改变CIELAB公差颜色角而带来的改变,CMC元素和单个宽容度计算方式如下:
参数(l,c)是系统偏差或参数效应如质地和样本差别的补偿,*普通的值是(2:1),用于纺织品和通过成型模仿纺织材料的塑料,这就意味着光亮度的差异占到色度和色调差异重要性的一半,值(1:1)
通常代表一个仅仅能感觉到的差异,用于需要非常严格的容差或具有光泽的表面,对于不光滑的,无规粗糙的,有适度质地的,可用(1:1)到(2:1)之间的中间值;而值(1.3:1)*经常被引用,参数cf是一个商业参数,用于调整容差区域的总量,而接受或拒绝的决定也可以以色宽容度的单位量为基础,颜色依赖函数定义如下:
所有的角由角度给出,但通常需要转换成弧度,以便在数字电脑上处理。
6.4CIE94色宽容度方程,这个色宽容度方程的发展是由CMC色宽容度方程的成功促进的,它主要从汽车钢板烤漆的目视观察得来,正如CMC方程,它基于CIELAB颜色公制并用CIELAB颜色空间里的标准位置推导出一系列解析函数修正标准周围区域的CIELAB颜色空间,它的额外函数比CMC中的方程要简单得多,CIE94的色宽容度计算如下:
不像其它早先的色差方程,CIE94是由一系列良好定义的条件得来的,在这些条件下方程将提供*佳结果,而偏离这些条件将导致与目视评估的色差显着不同,这些测试条件由表1给出:
表1 CIE94色宽容度方程的基本条件
特性 要求
照明 D65光源
样品照明度 1000lx
观测 正常颜色视觉
背景 统一中性灰色
监视模式 目标
样品尺寸 >4°对象视角
样品分离 *小可能
色差大小 0到5个CIELAB单位
样品结构 视觉均一


 

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