【国家标准】 物体色的测量方法

中华人民共和国国家标准

GB/T 3979—1997

物体色的测量方法

Methods of measuring the colour of materials

1 范围

本标准规定了颜色的测量方法，在 $1^\circ \sim 4^\circ$ 视场的范围内，采用 XYZ 色度学系统（CIE 1931 标准色度学系统）的色度函数；当颜色测量大于 $4^\circ$ 视场时，采用 X$_{10}$Y$_{10}$Z$_{10}$ 色度学系统（CIE 1964 补充标准色度学系统）的色度函数。

本标准适用于反射物体色和透射物体色。不适用于含荧光的物体色。

2 引用标准

下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

• GB/T 3977—1997 颜色的表示方法
• GB/T 3978—94 标准照明体与照明观测条件
• GB 5698—85 颜色术语
• GB/T 7921—1997 均匀色空间和色差公式

3 定义

本标准采用下列定义。

3.1 标准白板 white standards

标准白板是用来传递反射比和色度单位量值、校准测色仪器、进行颜色测量的计量器具。

标准白板可分为传递标准白板、工作标准白板和参比白板。

3.2 传递标准白板 transmit white standards

光谱反射比以完全反射漫射体为标准进行校准的漫反射白板。作为光谱反射比量值传递或测量时定标用的基础标准。

3.3 工作标准白板 working white standards

工作标准白板为仪器专用附件，其光谱反射比由传递标准白板标定。工作标准白板要求光谱反射比值稳定，经久耐用，是用作日常校准测色仪器的反射白板。

3.4 参比白板 reference white standards

参比白板是装置在参比光束窗口，作为定标或测量时的参比标准。

本标准中的其他颜色术语，按 GB 5698 的规定。

4 物体色的测量方法分类

4.1 光谱光度测色法

4.2 色度计法

5 标准白板的技术条件

5.1 传递标准白板

传递标准白板应满足以下条件：

• a) 具有很好的漫反射特性，尽可能接近完全反射漫射体；
• b) 在 380 nm～780 nm 波长范围内的光谱反射比在 95%以上，并且光谱选择性小；
• c) 具有一定的机械强度和光学稳定性；
• d) 当反射比值变化超过 0.5%时，必须重新校准。

传递标准白板要求用高纯度硫酸钡(BaSO₄)、氧化镁(MgO)或聚四氟乙烯(海伦, Halon)等粉末材料压制而成。

5.2 工作标准白板

工作标准白板应满足以下条件：

• a) 具有较好的机械强度和光学稳定性；
• b) 有足够的漫反射特性；
• c) 在 380 nm～780 nm 波长范围内光谱反射比应在 80%以上，且光谱选择性小；
• d) 易于清洁。

工作标准白板可用陶瓷白板、搪瓷白板或乳白玻璃等材料制作。

5.3 参比白板

参比白板的技术条件和使用材料和传递标准白板相同。

6 光谱光度测色法

6.1 光谱光度计

用于测色的光谱光度计必须满足以下条件：

• a) 波长范围一般为 380 nm～780 nm，至少为 400 nm～700 nm；
• b) 通带半宽度：光谱光度计出射狭缝发出的辐射的通带半宽度一般不超过 10 nm；
• c) 测光精度应在测光范围内满刻度时的 0.5%以内；
• d) 标称波长与实际仪器波长的偏离不超过 0.5 nm。

6.2 反射色的测量方法

6.2.1 照明和探测的几何条件

应符合 GB/T 3978 中第 5 章的规定。

6.2.2 光谱反射比的测量^a)

6.2.2.1 双光路测量法

• a) 使用双光路光谱光度计。
• b) 参比光束窗口放置参比白板。
• c) 将工作标准白板块在测量光束窗口，测量其光谱响应读数。
• d) 由样品取代工作标准白板，测量出样品的光谱响应读数。
• e) 按式(1)计算得出样品的光谱反射比值：

ρ(λ) = ^r(λ)/_r0(λ), ρ₀(λ)     (1)

注：式中的 r(λ) 为样品的反射比，r₀(λ) 为工作标准白板的反射比。

6.2.3 单光路测量法

r(λ)——样品的光谱响应读数；
r₀(λ)——工作标准白板的光谱响应读数。

6.2.2.2 单光路测量法

a) 使用单光路光谱光度计。
b) 分别测量出工作标准白板及样品的光谱响应读数 r₀(λ) 及 r(λ)，并按 (1) 式计算出样品的光谱反射比 ρ(λ)。
c) 为满足测量精度的要求，必要时，样品的光谱反射比 ρ(λ) 可按下面线性修正公式 (2) 计算：

ρ(λ)=r(λ)·^{1-ρ_w(λ)·(1-Σfᵢ)}/_{1-ρ_w(λ)·(1-Σfᵢ)-f_s(ρ₀(λ)-r(λ))} ...... (2)

式中：ρ₀(λ)——工作标准白板的光谱反射比；
ρ_w(λ)——积分球壁的 0/d 条件下的光谱反射比；
fᵢ——积分球上第 i 孔（占总面积）的百分比面积；
f_s——样品孔的百分比面积。

6.2.3 三刺激值的计算方法

样品的三刺激值采用等波长间隔法计算，计算波长的范围为 λ=380 nm~780 nm。
6.2.3.1 XYZ 色度学系统三刺激值 X, Y, Z 的计算公式如式 (3)：

X = K∑S(λ)x̄(λ)R(λ)Δλ
Y = K∑S(λ)ȳ(λ)R(λ)Δλ
Z = K∑S(λ)z̄(λ)R(λ)Δλ ...... (3)

式中：K——归化系数，K=¹⁰⁰/_{∑S(λ)ȳ(λ)Δλ}
S(λ)——标准光源（照明体）的相对光谱功率分布；
x̄(λ), ȳ(λ), z̄(λ)——XYZ 色度学系统中的色度函数；
R(λ)——样品的光谱反射因数，包括光谱反射比和光谱辐亮度因数；
Δλ——波长间隔。

6.2.3.2 X₁₀Y₁₀Z₁₀ 色度学系统三刺激值 X₁₀, Y₁₀, Z₁₀ 的计算公式如式 (4)：

X₁₀ = K₁₀∑S(λ)x̄₁₀(λ)R(λ)Δλ
Y₁₀ = K₁₀∑S(λ)ȳ₁₀(λ)R(λ)Δλ
Z₁₀ = K₁₀∑S(λ)z̄₁₀(λ)R(λ)Δλ ...... (4)

式中：K₁₀——归化系数，K₁₀=¹⁰⁰/_{∑S(λ)ȳ₁₀(λ)Δλ}
x̄₁₀(λ), ȳ₁₀(λ), z̄₁₀(λ)——X₁₀Y₁₀Z₁₀ 色度学系统中的色度函数。

加权系数 S(λ)x̄(λ), S(λ)ȳ(λ), S(λ)z̄(λ) 和 S(λ)x̄₁₀(λ), S(λ)ȳ₁₀(λ), S(λ)z̄₁₀(λ) 值，根据波长间隔选用相应的数据。一般色度计算采用 10 nm 波长间隔；当需要高精度测量时，采用 5 nm 波长间隔；当测量精度要求不高时，亦可采用 20 nm 波长间隔。加权系数值见表 2 及表 3。

6.2.4 三色坐标的计算方法

6.2.4.1 XYZ 色度学系统三色坐标 x, y, z 计算公式如式 (5)：