何为白度?各种白度的计算公式

在颜色世界里,人们遇到最多的颜色是白色,它具有高明度和低彩度的颜色属性。基于目视感知而判断物体所能显白的程度,术语上称这为白度。与其它颜色一样,白色也是三维空间量,而对大多数色觉正常的观察者来说,可以将一定范围内的光反射比、色饱和度和主波长不同的白色,按其白度的高低排成一维的白度序列,从而进行定量的白度评价。

何为白度?各种白度的计算公式-_002

白度的定义为:完全漫反射体在可见光谱范围内的漫射比均为1的理想表面的白度值为100。但人们对白色的评价不仅有各自心理感受上的特征,而且往往与照明观测条件、观察者、观察环境、观察时间及周围衬色等因素有关。这些复杂的心理因素都直接影响对白度的目视判断,要全面考虑这些因素对白度进行合理的定量评价是困难的。

白度并没有确认的自然标尺,在不同的领域有不同的白度评价公式。历来学者们对采用什么白度公式都是争论不修。因而,白度的定量表达和测量很不统一,量值难于准确一致。国际照明委员会(CIE)一直努力解决白度的目视评价和仪器测量的一致性问题,为此还专门成立了一个“白度分技术委员会”,从事有关的视觉实验和白度测量仪器的研究工作,并制定了白度测量应遵循的共同规范:

1、应该使用同样的标准光源(或照明体)来进行视觉和仪器的白度测量。推荐用D65照明体为近似的CIE标准光源。

2、在与第1条不一致的条件下得到的实验数据不能用于确立或检验白度公式。

3、推荐使用白度W=100的完全反射漫射体(PRD)作为白度公式的参照标准,确立或检验白度公式都必须使得PRD的白度值等于100。

根据以上的规范,任何白色物体的白度是表示它对于完全反射漫射体白度程度的相对值。在白度值比对测量时,首先要选择同一白度计算公式,同时也要选择同一照明观测条件,这对白度值比对有着至关重要的意义。仪器的照明观测条件有以下几种:45°/垂直(缩写成45/0)、垂直/45°(缩写成0/45)、垂直/漫射(缩写成0/d)、漫射/垂直(缩写成d/0)。不同的白度仪其照明观测条件也不完全相同,所以使用者在选择白度仪时,要考虑国家标准的要求或同行业使用的白度仪的照明观测条件。只有选对了白度测量仪器,其数值才有可比性。


不同用途的白度公式很多,下面介绍几种常用的白度公式:

1、CIE86白度(亦称甘茨白度)

CIE86白度是CIE白度委员会1986年正式公布出版的白度公式。其特点是:以物体色三刺激值为依据计算,三刺激值性质决定了对白度的贡献,它们的等白度表面是色空间的同一平面,其公式是线性的。标准白板在10°视场角下的白度W10、淡色调指数TW10公式为:

  • W10=Y10-800*x10-1700*y10+813.7
  • 40≤W10≤(5*Y10-280)
  • Tw10=650*Y10-900*X10+67.3
  • -3≤TW10≤3

Y10:样品的三刺激值 ,x10、y10:样品的色度坐标

2、R457白度(亦称蓝光白度)

R457白度是一种利用近似A光源照明,白度仪的总体有效光谱响应曲线的峰值波长在457nm处,半宽度为44nm,定义蓝光白度为:

  • Wb=kb*Σβ(λ)F(λ*△λ)
  • kb=100*ΣF(λ)△λ
  • WB=R457

β(λ):与标准白板的蓝光白度仪相同照明观测条件下的光谱亮度因数,F(λ):白度计光源的相对光谱功率分布

3、亨特白度(Hunter)

  • WH=100-[(100-L)2+a2+b2]1/2
  • L=10*Y101/2
  • a=17.2*(1.0547*X10-Y10)/Y1/2
  • b=6.7*(Y-0.9318*Z10)/Y101/2

L:亨特(Hunter)明度指数,a、b:亨特(Hunter)色品指数,X、Y、Z:为样品的三刺激值

白度及白度计量在生产上有着重要的意义。造纸、建材、化工、粮食、涂料、塑料、陶瓷、盐业等许多工农业产品都需要进行白度的评定,白度不仅是这些产品质量评价的一个主要指标,也是对使用者心理状态起影响的一个重要因素。虽然有许多白度公式,但对白度定量评价仍存在一些困难,这主要由于白度在很大程度上是带有主观性的心理量。因此白度评价往往是因人而异,同时随着照明的条件、仪器结构和时间不同而变化。

 

文章来源:辽宁省计量科学研究院

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