牙科比色影响视觉辨色的因素

牙科比色：影响视觉辨色的因素关于牙科比色几个色彩学方面的基本知识，包括光与色彩、感知色彩的三要素（光源、被观察物体、观察者的感知系统）、色彩的三个属性（色相、明度、饱和度）、表色系统（孟塞尔表色系统、L*a*b*表色系统、L*C*h表色系统）。临床上的比色板牙科比色本质是采用特殊的色板进行视觉牙科比色的过程，本讲将在以上基本知识的基础上，和大家一起分析影响视觉辨色的几个因素。一、光源没有光线就根本无法看到物体；在光线不足的条件下，虽然可以看到物体的轮廓形态，但无法感知颜色；相同的物体，在不同的光源条件下，人眼所感知到的颜色可能不同，这称之为同物异色现象。因此，光源的种类、强度对于正确的视觉辨色有着重要作用。在牙科比色中使用正确的光源，也是达到良好颜色效果的重要因素。理想的视觉辨色光源的基本要求包括适宜的色温、足够的显色指数、适宜的照度，为牙科比色创造良好的牙科比色光源条件。1、色温：环境光源的平均波长叫做色温，其单位是开尔文（K）。标准的阳光的色温为5500K-6500K，物体在这样的太阳光照射下所体现的颜色是最真实、最自然的颜色。并不是任何时间的太阳光都是标准的阳光。清晨和黄昏的阳光中红色光占优势，色温偏低；正中午或在高山、极地的阳光蓝色光占优势，色温偏高。在这样的阳光下，我们看到的颜色都不准确。很多人工光源的色温不是5500k-6500k。有些光源只用人的肉眼就可以感受到不是白光，很多光源发出的光线通过光谱分析可以看到与理想太阳光谱的区别（图1-3）。图1：太阳光谱图2：荧光灯光谱图3：白炽灯光谱2、显色性：光源对物体的显色能力称为显色性。光谱内容决定光源的光色，但相同光色的光源可能会有相异的光谱组成。相比较而言，光谱组成较广的光源有可能提供较佳的显色品质。除适宜的色温即光源的平均波长外，光源包含各种波长的光谱而没有缺漏是非常重要的。具体来说，如果光源发出的光中缺少某种波长的光，那么物体就不可能反射出这个波长的光，因此，即使物体具有这种颜色，人的眼睛也不可能感知到。比如一束纯绿的光照射在一个纯红的物体上时，人的眼睛是感知不到红色的。显色指数（Ra）描述的就是指光源光谱的完整性。Ra-100表示光源涵盖了整个可见光和近紫外光的光谱。为了利于人们辨色，需要显色指数比较高的光源，以免因光源的缺色而影响辨色。3、照度：照度是被照物表面在单位面积上受到的光通量，以“&#x;烛光”或“勒克司”为单位表示。“&#x;烛光”是指发光强度为1烛光的光源，在距离光源一&#x;、面积为一平方&#x;的垂直面上所产生的光照度。如果光源的照度过弱，肉眼难以分辨物体的细节，也难以辨别颜色；如果光源的照度足够，肉眼就可以辨别物体的颜色；如果光源的照度过强，也会影响视觉神经的功能，对视觉辨色的准确性产生影响。因此，适意的照度是准确进行视觉辨色的重要条件。对于口腔临床牙科比色来讲，光源要适宜照度为175&#x;烛光（1500勒克司）。综上所述，临床比色适宜采用的理想光源须具备适宜的色温、足够的显色性、适宜的照度三个条件。牙科椅上自带的手术灯由于存在色温偏低（约为3800k）、显色性低（Ra75）、照度过高等问题，不宜用作临床比色的光源。二、被观察物体被观察的物体本身的状态符合一定的条件时，进行视觉辨色的准确更高，也就有利于牙科比色的准确性。对被观察物体的要求包括适宜的背景环境、足够的大小和静止时间。1、适宜的背景环境物体的环境、背景，也就是物体周围的颜色会对辨色产生很大影响。将相同的颜色，放在不同颜色的背景上，我们会发现呈现出不同的感觉。这种对比主要包括三类：（1）牙科比色的色相对比：将相同的橙色放在红色或黄色上，会发现在红色上的橙色会有偏黄的感觉，因为橙色是由红色和黄色调成的，当它和红色并列时，相同的成份被调和而相异部份被增强，所以看起来比单独时偏黄。（图4）（2）牙科比色的明度对比：将相同的色彩，放在明度不同的色彩背景上，比较色彩的感觉，会发现放在明度较低的背景上的色彩感觉比较亮，放在明度较高的背景上的色彩感觉比较暗。（图5）（3）牙科比色的饱和度对比：色彩和另一彩度较高的色彩并列时，会觉得本身彩度变低，而和另一个彩度较低的色彩时，会觉得彩度变高。（图6）（4）补色对比：两个互为补色的色彩在一起时，会使色彩色感更强。（图7）视觉辨色时，被观察的物体处于以上四类对比环境的任何一种之中时，都会对辨色结果产生不利的影响。同样，在对牙齿进行视觉辨色牙科比色时，要时刻避免各种不利的对比环境。图4：色相对比图5：明度对比图6：饱和度对比图7：补色对比2、足够的大小：物体具有足够的大小可以使观察物体是具有足够的视角，这对正确辨色是非常重要的。3、足够的静止时间：对于静止的物体进行辨色相对容易，而对运动着的物体进行辨色也是困难的。三、观察者的感知系统即使有了标准的光源、适宜的被观察对象，也不一定能准确地把颜色辨别出来，因为观察者的感知系统是一个更关键的影响因素。视信息在视网膜内形成视觉神经冲动，由三级神经元传递，即光感受细胞-双极细胞-神经节细胞。神经节细胞轴突，即神经纤维将视信息传递到视中枢，形成视觉。光感受细胞是视网膜上的第一级神经元，包括约1200多万个视杆细胞和约700多万个视锥细胞。（图8）图8：视觉信息的传导视杆细胞对明度敏感，主要分布在视网膜的周边部，在中央凹处无分布。在照度不强时，分辨两种颜色的差异主要依靠视杆细胞对明度的感知。在照度较高的情况下，由于人眼的瞳孔收缩，光线不能刺激到视网膜周边的视杆细胞，因此就不能对明度有准确的判断。视锥细胞对色相、饱和度敏感，在视网膜中央凹分布密集，而在周边区相对较少。视锥细胞分为三种类型，每一种都有自己的颜色辨别范围。其中一种对长波光线（红色和橙色）感受能力较强，另一种对中波光线（黄色和绿色）感受能力较强，第三种则能很好地感受波长更短的蓝色和紫色。三种感光色素均由视黄醛和视蛋白构成，其中视黄醛基本相同，而视蛋白结构中存在微小差异，因而对色光的敏感性也存在差别。视锥细胞只在高照度下才能发挥作用，当照度较强时，分辨两种颜色的差异是依靠其色相和饱和度的差异。用于视觉辨色的“孟塞尔表色系统”要求的牙科比色顺序是“明度-彩度-色相”，就是利用视杆细胞对明度敏感的特点，首先辨别物体的明度；然后再利用视锥细胞对彩度和色相敏感的特点，来分别辨别物体的彩度和色相，最终确认物体的颜色。由于口腔内环境属于较暗环境，容易被分辨的颜色偏差是明度上的偏差。因此，在牙科比色过程中应该进行正确的明度匹配。正确的牙科比色顺序应当首先在较低照度下选择牙齿的明度，再在较高照度下选择牙齿的饱和度和色相。这正是孟塞尔表色系统要求的牙科比色顺序。四、牙科比色系统口腔修复临床最常用的牙科比色方法是采用比色板比色，其本质是采用特制的色标进行视觉辨色的过程。每一套特制的色标都可以称为一个牙科比色系统。这些比色系统的设计是否符合色彩学原理，决定着比色系统的科学性，也会在很大程度上影响牙科比色的难度和准确性。选择牙科比色系统需要考虑以下几个因素：1、对色彩描述的全面性及牙科比色顺序：首先，从孟塞尔表色系统的结构可以看出，通过视觉辨色确定颜色需要对色彩的三要素进行定位，即从色相、明度、饱和度三个属性进行描述。这就要求我们采用的牙科比色系统（比色板）应该能够对牙齿颜色的三个属性进行分别的描述与定位。VITAPANClassical(VITA,Germany)是最传统的牙科比色板，是以色相为分类核心的比色系统（图9）。这个比色板共有16块色板，首先以色相分为ABCD四组，分别代表橙黄、黄、灰黄、灰红等四种不同色相；在每组中再根据饱和度和明度不同分为1、2、3、3.5、4等几个级别，级别低表示明度高、饱和度低，级别高表示明度低、饱和度高。这一类牙科比色板中明度、饱和度成为被捆绑的因素，不能单独进行准确描述，仅从对色彩的描述角度，就可以看到采用这种牙科比色系统不易得到准确的牙科比色结果。早期出现的其它仿牙体牙科比色板[CHROMSCOP(IVOCLAR,Liechtenstein);VINTAGEHALO(SHOFU,Japan)]也都存在类似问题（图9-11）。这些比色板的设计都是以色相为分类核心，进一步的分级则综合考虑明度和饱和度，而不能对明度和饱和度分别考虑、分别描述。从色彩学原理上讲这些比色系统都不够科学，不利于人眼正确、准确的辨别颜色。图9：VITAPANClassical比色板图10：CHROMSCOP比色板图11：VINTAGEHALO牙科比色板VITA3DMaster(VITA,Germany)牙科比色系统首先按照明度分为0-5组，0组明度最高，5组明度最低；在每个明度组中根据饱和度分为1、1.5、2、2.5、3几个级别，1级的饱和度最低，3级的饱和度最高；在几个中等明度组中，根据色相分为正常的M组、偏黄的L组及偏红的R组三个小组（图12）。其牙科比色顺序是明度-饱和度-色相。VINTAGEHALONCC(SHOFUJapan)牙科比色系统由低明度、普通明度、高明度三块牙科比色板构成，每块比色板再根据色相不同分为2-3组，每个小组中又根据饱和度不同分为5-6个级别（图13）。其牙科比色顺序是饱和度-色相-明度。从对色彩三要素全面、独立描述的角度看，这两个牙科比色系统较其他的比色系统更科学。从比色顺序上看，VITA3DMaster与孟塞尔表色系统要求的比色顺序完全一致，是更科学的牙科比色系统。图12：VITA3DMaster牙科比色系统图13：VINTAGEHALONCC比色板2、“中间颜色”问题：即如何确定牙科比色板上不存在的颜色的问题。文献报道需要400多种肉眼可以分辨的颜色才能完全的描述天然牙齿的颜色，然而任何一个牙科比色系统内比色板的数量最多不超过50个，因此，无论采用哪个系统的牙科比色板都会存在大量比色板上不存在的“中间颜色”。牙科比色系统中色标的分布、排列、间距等设计，决定了牙科比色系统定位、描述牙科比色板上没有的这些“中间颜色”的能力。传统的牙科比色板的色标在色空间内的分布无序，没有按照色彩学的原理设计（图14）。没有位于色标的颜色，无法在色彩空间里准确的定位，只用“比A2稍微红一点”、“比B2略微灰一点”等模糊的语言来描述，这种信息是主观的、模糊的，技师仅仅根据这种信息很难把颜色再现准确。科学的牙科比色系统中色标形成了横向及纵向间距均相等的矩阵排列。从理论上讲，在这样的牙科比色系统中，可以利用已有的色标对所有颜色进行准确定位。（图15）图14：传统的牙科比色系统色标分布无序图15：科学的牙科比色系统色标分布有序3、与瓷粉的匹配问题：由于不同瓷粉系统的性质、色彩体系不同，在瓷粉系统对颜色进行转换是不准确的甚至是不可能的。因此，临床牙科比色需要选择和技师应用的瓷粉系统匹配的牙科比色系统，或者要求技师采用与临床牙科比色系统相匹配的瓷粉系统。作者：刘峰-北京大学口腔医学院