颜色管理的标准化ysglbzh

颜色管理的标准化北方涂料工业研究设计院王晋海窦明本文扼要地讲述了国内涂料行业，在颜色管理方面的标准化进程和现状。并在遵循国家标准《涂膜颜色测量方法》的基础上，向读者介绍几种通用和最新的颜色表示系统。本文适合从事涂料配色、施工、以及检验人员阅读。一、发展及现状回顾四十年以前的国内涂料行业，在颜色管理方面是非常落后的，基本上处于无章可循的状态。涂料生产是凭借自制的色卡，来对产品的颜色进行管理。色卡的命名则采用日常用语，如大红、海蓝、湖绿、中灰等。众所周知，漆膜的颜色是千变万化的，采用简单的习惯用语来区分颜色显然是不妥的。另外，各个涂料厂所制备的同一名称的色卡，彼此之间存在着明显的颜色差别，有的差别之大，可令人啼笑皆非。为了改变上述的混乱局面，全国涂料和颜料标准化组织在二十余年前，起草了国家标准GB1881-82《漆膜标准样本》，用五十一个标准色样在全国涂料行业中来对漆膜的颜色进行规范（称之为标准色卡）。其色卡颜色的命名，除保留原习惯名称外，并在参照《孟塞尔系统表示颜色的方法》的基础上，加注了英文字母和数字。如大红R03、海蓝PB05、湖绿BG02、中灰B02等。通过上述系列工作，使得国内涂料行业在颜色管理方面，朝着标准化的道路上迈进了一步，这对规范涂料产品及颜色控制方面起到了积极作用。随着改革开放步伐的加快，采用国际标准及国外先进标准已定为我国基本国策的形势下，全国涂料和颜料标准化组织于上世纪九十年代，又相继起草了国家标准GB/T3181-1995《涂膜颜色标准》和国家色卡标准GB51001-94《漆膜颜色标准样卡》。其色卡的数量也由原来的五十一个增加为八十三个，其色卡颜色的命名，除保留原方式外，并在参照国家标准GB/T15608-1995《中国颜色样卡》的基础上，加注了H.V/CC（色调.明度/彩度值）。另外还在《涂膜颜色标准》的附录A中，列出了八十三个标准色样的三刺激值X10、Y10、Z10和色度坐标值x10、y10及L*、a*、b*值。举例见表一。表一：编号名称H.V/C值三刺激值色度坐标值X10Y10Z10x10y10L*a*b*R03大红7.5R.39/14.822.5413.635.020.54720.330943.7054.430.88PB05海蓝0.8PB.3.8/9.311.8214.2533.620.19800.238744.59-11.38-31.34BG02湖绿6.9G.7.0/2.944.2844.3763.510.29780.354572.47-15.064.54B02中灰1.8B.4.6/0.618.1919.5821.920.30480.328051.36-1.96-1.63随着测色仪器在国内涂料行业中的不断普及，采用更先进的颜色管理方法已势在必行。为此，全国涂料和颜料标准化组织及时起草了国家标准GB11186.1-89《涂膜颜色测量方法》第一部分原理，GB11186.2-89《涂膜颜色测量方法》第二部分颜色测量，GB11186.3-89《涂膜颜色测量方法》第三部分色差计算。至此，国内涂料行业在颜色管理方面已经全面完成了与国际标准化的接轨，这对于建立国内涂料行业的颜色质量管理体系，以及为国内产品打入国际市场奠定了基础。下面就国内外各种测色仪器能测得的、常用的几种表色系统、色差的计算方法以及在国内涂料行业中的应用做一扼要介绍。二、H.V/C表色系统为了便于了解颜色管理方面的基理，首先介绍色立体图（见图一）图一、颜色立体示意图色立体是利用三维坐标把颜色知觉的三个属性（色调、明度及彩度）完整的表示出来。图中的每个具体空间位置均代表着一个特定颜色。就颜色而言，它可分为非彩色和彩色两大类：非彩色是指白、黑及其中间不同程度的灰。而彩色是指非色彩之外的一切颜色。1、色调：又称色相，用H标号。他表示红、橙、黄、绿、青、蓝、紫或相邻中间色的颜色特征。在色立体图中用色调环来表述。（见图二）图二、颜色色调环色调环中的红（R）、黄（Y）、绿（G）、蓝（B）、紫（P）五色为主色。黄红（YR）、绿黄（GY）、蓝绿（BG）、紫蓝（PB）、红紫（RP）称为中间色。色调按需要还可以进一步细分，本文不再详述。在国家标准GB6749-86《涂膜颜色表示方法》中，将漆膜颜色的有彩色按其色调分成十类，另加无彩色共十一类。见表二表二：颜色红黄红黄绿黄绿蓝绿蓝紫蓝紫红紫无彩色符号RYRYGYGBGBPBPRPN2、明度：与亮度成正比，用V标号。他表示明暗程度，以理想白为10，理想黑为0。0-10之间按视觉的等距离划分，从0至10分为11级。（见图三左标尺）表三：明度等级与亮度因数之间关系V012345678910Y%0.000.913.046.7412.4320.5031.2644.8661.2079.85100白10/9/8/彩度C明7/度6//2/4/6/8/10V5/4/3/2/1/0/黑图三、明度标尺与彩度标尺3、彩度：又称饱和度，用C标号。它表示颜色的浓淡程度。在相邻彩度之间按视觉的等距离划分为0-20。（见图三右侧标尺）通过对颜色三个基本属性的认识，可以看到任何颜色都可以用H.V/C（彩色）或NV（非彩色）来加以表示。以国家色卡标准GSB51001-94《漆膜颜色标准样卡》的八十三个样卡中的四个为例；见表四所示表四：颜色标准H.V/C值大红7.5R3.9/14.8海蓝0.8PB3.8/9.3湖绿6.9G7.0/2.9中灰1.8B4.6/0.6根据H.V/C值，可以对颜色进行分析、比较。从而达到指导配色，控制产品的目的。三、Y10x10y10表色系统测色仪器所测得的颜色三刺激值是各种表色系统的计算基础。针对国内涂料行业，我们首先介绍Y10x10y101964补充标准色度系统。其条件是以观察视角为10o,在D65标准照明体下，被测物体的反射色。Y10为亮度系数，x10y10是CIE1964色度坐标图。（见图四）图四、CIE1964补充色度系统色度图色度坐标由下式确定：x10=X10/（X10+Y10+Z10）,y10=Y10/（X10+Y10+Z10）图四中扇形曲线为光谱颜色轨迹，直线部分为绛紫轨迹。所有颜色均处于由这两条轨迹所围成的马蹄形面积之中。图中D65为CIE所推荐的标准照明体D65在色度图中的色度坐标（x10=0.3138、y10=0.3310）O点。以标准中的湖绿色BG02(Y10=44.37,x10=0.2978,y10=0.3545)为例来说明图四的使用方法：1、主波长：在图中标出湖绿色的色度坐标点M。连接OM作直线延长交于光谱轨迹与F。F点位于498毫微米处，此波长即为湖绿色的主波长，它表示湖绿色在D65照明体下所呈现的颜色色调。色调与波长之间的关系见表五：表五：色调波长（毫微米）范围(毫微米)红700640─750橙620600─640黄580550─600绿510480─550蓝470450─480紫420400─450湖绿色的色调处于绿色范围内，并且主波长接近正绿色。2、饱和度：在图四中，求OM与OF线段长度之比，即为湖绿色在此主波长下的饱和度。OM=4,OF=50则OM/OF=0.08。饱和度表示颜色的浓淡程度，M点越靠近光谱轨迹，其饱和度越高，当M点落在光谱轨迹上时，其值为1。（即为100%）当M点越靠近0点时颜色的饱和度越低。湖绿色色样的饱和度是很低的，表示它的色感较弱。3、亮度：Y10为亮度因数，其值越高越明亮。湖绿色色样的Y10值为44.37，说明颜色比较明亮。附：补色主波长：以标准中的玫瑰红色RP03(Y10=13.02x10=0.4151y10=0.2701)为例，其色坐标点M’落在由光谱轨迹两端点与照明体D65的色度坐标点O所围成的三角区域内（见图四），连接OM’作直线延长交于绛紫轨迹与F”,可见它没有主波长，需用补色主波长来加以表示。反向做OM’直线延长交于光谱轨迹与F’,F’点即为玫瑰红色的补色主波长，位于493毫微米处。为了区别于主波长，规定在补色主波长前加以负号来表示，其饱和度用“OM’/OF””表示。采用主波长（或补色主波长），饱和度，亮度因数来对颜色进行评定，比只用X10,Y10,Z10三刺激值来表示颜色其效果更为直观，也有利于对颜色的分析，因此Y10,x10,y10表色系统一直被广泛地加以应用。四、L*、a*、b*表色系统在使用上述x10y10色度图时，图中两个色度坐标点之间的相等距离，并不能代表相等的人眼感觉之差，既存在着不均匀性。为此，CIE1976年推荐了L*、a*、b*均匀色空间，简称CIELAB色空间。目前L*、a*、b*表色系统已得到广大使用者的认可。国内涂料行业在国家标准《漆膜颜色测量》中也规定采用本系统。本系统最大优点在于它的均匀性，更为接近人眼的感觉之差，所以有利于色差比较。下面介绍L*、a*、b*色空间及色差⊿Eab*的计算：图五、L*、a*、b*色空间图中的中央轴L*表示明度，与L*轴垂直的色空间予以刨切的截面用a*、b*标度。a*、b*是以通过L*轴的中心来划分（+）侧和（-）侧。利用测色仪器可以直接测得L*、a*、b*值。由图五中可以看到L*值越大，其明度越高。a*在（+）侧数值越大，则表示红色程度越高，在（-）测，则表示绿色程度，b*在（+）测数值越大，则表示黄色程度越高，在（-）侧，则表示蓝色程度越高。在进行颜色比较时，其色差值按下式计算：⊿L*=L*T-L*R,⊿a*=a*T-a*R,⊿b*=b*T-b*R式中：L*T,a*T,b*T为试样测量值L*R,a*R,b*R为标准样测量值总色差值见下式：⊿Eab*=〔(⊿L*)2+(⊿a*)2+(⊿b*)2〕1/2色差对颜色管理来讲是非常重要的，色差值是指试样的颜色与标准样的颜色，在色度坐标中的几何距离之差，并用数据来加以表示。其单位为NBS。该数值与人眼感觉之间的相应关系如表六：表六：目视评价程度NBS单位可忽略0-0.5略有0.5-1.5稍明显1.5-3.0很明显3.0-6.0大的6.0-12.0极大12.0以上至于色差规定为多少较为合适，需根据具体情况而定。国内涂料行业控制产品的色差范围；除要考虑不同的产品的需要外，也可根据供需双方协商来加以确定。五，L*,C*,Ho表色系统L*,C*,Ho表色系统与L*,a*,b*表色系统在色空间及色差Eab*计算方面都是统一的。但在本系统中采用了明度L*（以直线表示)，彩度C*和色调角Ho（用极坐标表示）来表示颜色的色坐标。它的定义方程见下式：L*=L*C*=〔(a*)2+(b*)2〕1/2Ho=arctg(b*/a*)在进行颜色比较时总色差计算仍用下式计算：⊿Eab*=〔(⊿L*)2+(⊿a*)2+(⊿b*)2〕1/2明度差：⊿L*=L*T-L*R彩度差：⊿Cab*=Cab*T-Cab*R式中：L*T、Cab*T为试样测量值L*R、Cab*R为标样测量值当选用本表色系统计算色调差时，一般是不用色调角Ho的,而用色调H*，其色调差⊿H*由下式确定：⊿Hab*=〔(⊿Eab*)2–(⊿L*)2–(⊿Cab*)2〕1/2这样的规定是明度差，彩度差和色调差的平方和等于总色差的平方。为此国内涂料行业在执行国家标准《涂膜颜色测量》—色差计算的试验报告中，明确规定要以以下形式表示试验结果：—色差⊿Eab*。—有必要时也表示明度差⊿L*、彩度差⊿Cab*及色调差⊿Hab*。六、HunterL，a，b表色系统亨特(Hunter)L，a，b表色系统是1966年被推荐的，由于在色差的表述上更为符合人的感觉之差，所以被广泛的予以采用，尤以美、日等几十个国家更为如此。现介绍图六。图六、Hunter(a,b)管理图右侧标尺表示明度L，左图表示与L轴相垂直的颜色立体刨切的截面图。L,a,b值由下式确定：L=10(Y10)1/2a=17.2(1.0547X10-Y10)/(Y10)1/2b=6.75(Y10-0.9318Z10)/(Y10)1/2色样的L值越大，其明度越高。a,b值决定色度坐标的位置，即在0—360o之间的色调角hab=arctg(b/a)，以及彩度Cab=(a