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白度和白色是一回事吗?白度计算公式有哪些?

文章出处:未知 人气:112发表时间:2023-11-17

白度,即物体色白的程度,是颜色具有的高反射率和低饱和度(纯度)的属性。而白色是一个颜色群体,并不是一种单一的颜色(单色)。那么,白度和白色是一回事吗?白度计算公式有哪些?本文对此作了介绍,感兴趣的朋友不妨了解一下!

白度和白色

白度怎么理解?

白度是颜色具有的高反射率和低饱和度(纯度)的属性。白色是一个颜色群体,处于主波长大约在470~570nm的狭长范围内,一般情况下其亮度y>70,兴奋纯度Pe<0.1。虽然白色并不是一种单一的颜色(单色),但是大多数观察者还是能够根据白色样品的分光反射率、兴奋纯度和主波长不同,按白度的差别,排列出先后顺序。对于给定的同一组白色样品,它们的这种排列顺序不仅会因为观察者的不同而不同,即使是同一观察者,如果用不同方法评价,结果也不同。另一方面,对样品白度的评价,还与观察者的喜好有关。例如,有的喜好带红光的白,有的喜好带蓝光的白,有的观察者喜好带绿光的白,观察者个人的喜好是不同的。另外,白度的评价结果还与观察条件的变化密切相关,在不同亮度或在具有不同光谱功率分布的光源下观察同一样品,都会出现不同的结果。在实际生产中,常见的白度的评价方法有两种。一种是比色法,就是把持测样品与白度已知的标准样进行比较。另一种方法就是用白度测量仪器来测量,仪器中已经储存了许多白度计算公式,测量时仪器根据使用者的设定选用相应的白度公式自动进行计算,直接输出白度值。这种方法因评价条件客观,所以评价结果客观。


白度和白色是一回事吗?

在颜色世界里,人们遇到最多的是白和近白色。“白”具有光反射比(明度)高和色饱和度(彩度)低的特殊颜色属性。基于目视感知而判断反射物体所能“显白的程度”,术语上称之为白度。与其他颜色一样,白色也是三维空间的量,大多数色觉正常的观察者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,从而进行定量的评价。从色知觉角度讲,白度的评价和测量与高等色度学有关,工农业产品生产及质量检测的实践表明,确定白度的概念是有意义的。虽然在不同的生产领域里对白度的评价和公式的应用有不同的见解,但是仍然能够在可靠性和准确性方面均使人满意的情况下,得出相对统一的白度标。实践证明,白度标可以与已确立的色度参数和色知觉参数联系起来。

人们知道,所谓理想的标准白板是对一切波长的辐射都是无吸收地完全漫射体,即它是反射比对任何波长都等于1的一种纯白物体。白雪或许是唯一的具有世界一致性的纯白色代表。但它无法长期保存亦无法随时随地取得。故现代的标准白板只能以反射比非常接近1的一些化学品作为代表——标准白,而且也不是一个全漫射反射体,以此对被测物质作目视的相对比较,这就是至今尚无一种白的自然物质来作为白色的缘由。


白度计算公式:

1.与色差概念有关的白度公式

这类白度公式是将完全漫反射体的白度定为100,然后用样品的白度与完全漫反射体的白度进行比较,以色差概念来评价样品的白度。这类公式中常见的是亨特(Hunter)白度公式,即:

亨特(Hunter)白度公式表达式

式中:L、a、b分别为白色样品在亨特Lab颜色空间中的明度指数和色度指数;K为常数。原则上取值为K=1;ap,bp为理想白(或基准白,L=100)在亨特Lab系统中的色度指数。通常对于不带荧光的样品其取值为ap=bp=0,而对于带有荧光的样品或对不带荧光的样品与有荧光的样品进行比较时,均应取值为ap=3.50和bp=-15.87。

另一种常见的公式是:

亨特白度计算公式

式中:W*、U*、V*按CIE1964W*U*V*颜色空间的相关公式计算,并认定基准白的W*=100。该公式适用于非荧光样品的白度评价。

2.CIE白度公式(甘茨白度公式)

上述各类白度公式基本上都没有考虑对偏色的表示,所以不论偏红或偏绿都称之为白。但是,现实中理想的中性白是不存在的,色度学家甘茨(E.Ganz)在20世纪60年代中期提出了加权因子不同的中性白、偏绿白和偏红白等三种白度计算公式。CIE色度技术委员会于1983年正式推荐了以甘茨公式为基础,并经修改后的白度评价公式,即CIE白度公式。该公式以W=100的完全漫反射体为参照点,以D65为评价白度的标准照明体,并包括白度W和淡色调TW两个部分。当采用CIE1931标准色度观察者时,对应的白度公式为:

甘茨白度公式

式中:Y是白色样品的三刺激值,x、y是样品的色品坐标,xn、yn是完全漫射体的色品坐标。如果采用CIE1964补充标准色度观察者,则其白度公式表示为:

甘茨白度公式01

式中:参数的定义不变,只是取值为10°视场CIE标准色度系统。

在上面两组白度公式中,W、W10越大,则表示白度越高;Tw、Tw10值为正时,表示带绿色,且数值越大,表示越偏绿;Tw、Tw10值为负时,表示带红色,且其绝对值越大,表示越偏红;对于完全漫射体,其W、W10均为100,Tw、Tw10都等于零。

另外,对于明显带有某种颜色的样品,评价其白度是没有意义的,故应用CIE白度公式进行评价的样品,应符合下列限制条件,即:

甘茨白度公式限制条件

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