Лекция 8 2012 Колориметрия

На отечественном рынке цветоизмерительные приборы (а также камеры для ви­зуального сравнения цвета) представляют фирмы: X-RITE (в настоящее время ши­роко известная фирма GretagМасbeth входит в нее), Dataсо1ог, Hunter. Они по­ставляют как портативные, так и стационарные приборы, в том числе, приборы высшего класса по точности и долговременной воспроизводимости результатов, с двухлучевыми оптическими схемами с двумя спектральными анализаторами, типа спектрофотометра Со1ог Еуе 7000 Масbeth или Spectraflash SF 600 Рlus Dataсо1оr. Также имеются приборы для измерения цвета покрытий с металлическим, перла­мутровым и другими эффектами, типа многоуглового гониоспектрофотометра Со1ог Еуе 740 GL. Приборы различаются по назначению, конструкции, программ­ному обеспечению, стоимости.

В последнее время широкое распространение получили спектрофотометры для калибровки мониторов и принтеров. Эти приборы, их программное обеспечение представляют большой интерес для фотографов и дизайнеров и могут помочь им в творческой работе с цветом.

Поскольку восприятие цвета зависит от условий освещения и наблюдения, для визуальной спецификации совершенно необходимым является применение стан­дартных источников освещения. Чаще всего такие источники используют в составе так называемых цветовых камер. Цветовые камеры представляют собой набор стан­дартных источников освещения смонтированных в корпусе, обеспечивающим стан­дартный серый фон наблюдения образца и предотвращающий попадание в поле зрения постороннего «окрашенного» света (рис. 56). Качество самих цветовых камер опре­деляется по индексам цветопередачи используемых в них источниках искусствен­ного дневного света.

(а) (б)

Рис. 56. Цветовая камера с разными источниками света (а), работа с цветом в кабинете SpectraLight (б)

Камеры для визуального сравнения цвета предлагаются в виде портативных, типа Judge II или больших цветовых кабинетов, типа, SpectraLight. Камера Sky Light позволяет проводить наблюдение образцов с различными эффектами поверх­ности под разными углами (от 10 до 110°) к направлению зеркального отражения.

Стандарт на измерение цвета. Измерение цвета и расчет цветовых различий лакокрасочных материалов и покрытий следует проводить в соответствии с национальными стандартами Российской федерации на колориметрию, части 1, 2, 3 [53-55]. В соответствии с этим стандартом можно проводить измерения цвета любых отражающих материалов, за исключением тех, в которых присутствуют эффекты (типа, металлик, хамелеон и т.п.)

Методы инструментального определения координат цвета и цветовых различий предназначены для:

а) объективной оценки цвета;

б) объективной оценки цветовых различий между образцами;

в) определения отклонений в цвете при изготовлении окрашенных изделий;

г) объективного описания цветовых изменений, вызванных влиянием атмосферных условий, а также других химических или физических воздействий.

Стандарты устанавливают основные положения, методы определения координат цвета X, Y, Z и расчета координат цветности х, у, координат цвета L^*, a^*, b ^*, формулы расчета различий в цвете, светлоте, цветовом тоне и чистоте (насыщенности) цвета испытуемого образца и образца сравнения, требования к выбору освещения и условий наблюдения образцов с разными видами поверхности (текстурированной, нетекстурированной, с разным блеском), аппаратуре, отбору проб и подготовке образцов для испытания, эталонам отражения, проведению измерений и протоколам испытаний.

При выборе стандартного наблюдателя и стандартного ис­точника в качестве предпочтительных рекомендуется использовать:

• дополнительную стандартную колориметрическую систему ХYZ МКО 1964 г. (10° наблюдателя), в связи с тем, что 10° поле зрения более точно соответ­ствует практическим условиям наблюдения, чем 2° (система ХУZ МКО 1931г.). Это поле зрения также устанавливается стандартами на ви­зуальное сравнение цвета ИСО и Российской Федерации;

• стандартный источник света D65, так как его спектральное распределе­ние энергии, по сравнению с источником света С, лучше соответствует дневному свету, осо­бенно, в ультрафиолетовой области.

Визу­альный метод определения цвета ЛКМ устанавлива­ется ГОСТ 29319-92 «Мате­риалы лакокрасочные. Метод визуального сравнения цвета» путем прямого применения международного стандарта ИСО 3668 -76 «Лаки и краски. Визуальный метод определения цвета кра­сок». Эти требования необходимо знать дизайнерам при проведении визуальной оценки цвета материалов.

Устанавливаются требования к:

• естественному дневному освещению и искусственному освещению в ка­мере для сравнения цвета;

• камерам для визуального сравнения цвета;

• условиям срав­не­ния;

• экспертам;

• испытуемым образцам;

• методике сравнения образцов;

• оценке метамеризма;

• протоколу испытания.

В качестве источника искусственного дневного света рекомендуется ис­пользо­вать стандартный источник света МКО D65, обеспечиваю­щий лучшую воспроизводимость при сравнении цвета, чем ранее использовавшийся источник света С.

Стандарт допускает использовать естественное или искусственное дневное освещение. Неоднократно повторяется, что «в случае разногласий контрольное испытание всегда проводят при искусственном освещении … с помощью стандартного источника освещения МКО D₆₅, если по согласованию заинтересованных сторон не предусмотрен другой источник света». Это объясняется тем, что «качество естественного дневного света различно и на мнение эксперта могут оказывать влияние окружающие окрашенные предметы», поэтому «для арбитражных целей используют точно контролируемое искусственное освещение в камере для сравнения цвета…На эксперте должна быть одежда нейтрального цвета, а в поле его зрения не должно быть ярких предметов, за исключением испытуемых образцов».

Очень важна цветность окружающего фона: «исходящий дневной свет не должен отражаться от каких-либо интенсивно окрашенных объектов, таких как красная кирпичная сиена или зеленое дерево. Освещение должно быть равномерным в радиусе нахождения панелей и не менее 2000 люкс. Прямого попадания солнечных лучей следует избегать».

Согласно этому стандарту освещенность при искусственном дневном осве­щении должна быть от 1000 до 4000 люкс. Приводятся требования к внутренней поверхности камеры и стола, на котором размещаются сравниваемые образцы: «поверхность камеры общего назначения должна быть окрашена в матовый нейтральный цвет с коэффициентом отражения около 15%». Однако при сравнении светлых и близких к белому цветов, коэффициент отражения поверхности должен быть 30% и выше, а для очень темных цветов с целью снижения контраста по яркости внутренняя поверхность камеры должна быть черного цвета и матовой (для исключения бликов).

Чтобы обеспечить соответствующие условия для сравнения цветов, поверхность стола в камере должна быть нейтрального серого цвета с коэффициентом отражения равным (близким) коэффициенту отражения образцов, подлежащих сравнению.

Визуально сравниваемые образцы цвета должны быть размером не более 150´100 мм и не менее 120´50 мм. Рассмот­рение образца такого размера захва­тывает поле зрения 10° и выше, обеспечи­вая тем самым более высокую корре­ляцию результатов визуальной и инстру­ментальной оценок.

Приведена методика сравнения цветов: образцы следует располагать рядом, при этом они или соприкасаются или заходят один на другой в одной плоскости на расстоянии приблизительно 500 мм от глаз. Обращается внимание на необхо­димость время от времени менять образцы местами для обеспечения большей точности сравнения. Образцы следует осматривать под углом зрения, который обеспечивает минимальные различия в блеске. Например, взгляд должен попадать на поверхность почти перпендикулярно, чтобы зеркальное отражение от об­разцов не попадало в глаза.

Чтобы избежать искаженного восприятия цвета вследствие утомления глаза, пастельные или оттеночные цвета не следует оценивать сразу же после интенсивных цветов. Если при сравнении ярких, интенсивных цветов невозможно провести быструю оценку, эксперт должен перевести взгляд на несколько секунд на нейтральное серое поле, прежде чем перейти к дальнейшему сравнению. Качество визуального анализа значительно снижается при длительной непрерывной работе. Поэтому в работе каждого эксперта должны быть частые перерывы на несколько минут. Экспертов следует выбирать с осторожностью, так как «значительное число людей неправильно воспринимают и различают цвета», поэтому эксперты должны проходить тесты (Фарнсворта или на аномалоскопе).

Что важно, в этом стандарте так же, как и в стандарте на измерение цвета, указывается на необходимость оценки метамеризма. В приложении к стан­дарту содержится информация о метамерных соответствиях. Такое явление как метамеризм может оказать негативное влияние на результаты визуальной и инструментальной оценок соответствия цвета сравниваемых образцов. Рассмотрим этот вопрос подробнее.

Метамеризм. Существует явление, которое имеет большое значение при оценке соответствия двух образцов цвета при разных источниках освещения или двумя разными экспер­тами. Это явление метамеризма, при котором два цвета, так называемая метамерная пара, при данных условиях освещения и для данного на­блюдателя обнаруживают равенство или сильное сходство, но при изменении осве­щения или наблюдателя показывают различие в цвете (рис. 57).. Например, одному наблюда­телю два предмета могут показаться одинаковыми по цвету, а для другого они бу­дут различными даже при том же самом источнике освещения. Либо не сохраня­ется ра­венство двух цветов для одного и того же наблюдателя при переходе к дру­гому ис­точнику освещения.

Рис. 57. Иллюстрация явления метамеризма

Понятие метамеризма свя­зано с двумя и более образцами и их сравнением ме­жду собой. Многие ошибочно считают метамеризмом свойство одного образца ме­нять свой цвет при смене источника освещения. Однако это свойство называется цветовым непостоянством (color inconstancy). Цветовое непостоянство отражает за­висимость цвета од­ного образца от смены источника освещения, а метамеризм - из­менение сте­пени соответствия друг другу двух и более образцов при смене источ­ника ос­вещения (или наблюдателя).

Оба явления, метамеризм и цветовое не­постоянство, являются следствием того, что при визуальном наблюдении на цвет исследуемых объектов влияет цвет­ность источника освещения или различие в восприятии цвета наблюдателей, а в расчете координат цвета принимает участие кривая спектрального распределения энергии источника освеще­ния и несколько различающиеся функции стандартных колори­метрических наблюдателей. Из этого следует, что при смене источника ос­вещения образец может изменить свои координаты цвета, а у метамерной пары рав­ные коор­ди­наты становятся неравными.

Степень метамеризма показывает, насколько сильно будут различаться мета­мерные образцы при смене источника освещения. Количественным вы­ражением является индекс метамеризма MI, опре­деляющий ожидаемое отклонение цвета испытуемого образца от стандартного, которое наступит при изменении осве­щения или наблюда­теля. Он равен цветовому различию ΔЕ между ко­ординатами цвета метамерной пары при замене источника освещения. Индекс цве­тового непо­стоянства – это различие между координатами цвета одного образца при разных ис­точниках освещения.

Индекс метаме­ризма относится к двум конкретным условиям наблюде­ния; обычно используют ус­ловия D65/10 (дневной свет/десятиградусный наблюдатель) и А/10 (лампа накаливания/десятиградусный наблюдатель): MI = ΔЕ (D65/10) + ΔЕ (А/10).

* Психофизика – наука, изучающая взаимоотношения между физически измеряемыми стимулами и ощущениями, вызываемыми этими стимулами.