美國藥典<1601>顔色-儀器測量

  觀察到的物體顔色（參見(631)color and Achromicity）取決於(yú)照明的光譜能量、物體的吸收特性以及觀察者在可見光範(fàn)圍内的視覺靈敏度。同樣，任何廣泛适用的儀器方法都必須考慮這些因素。

  與少數人主觀觀察顔色相比，測量顔色的儀器方法提供瞭(le)更多的客觀數據。通過充分的維護和校準，儀器方法可以提供不随時間漂移的顔色和色差的精確(què)測量結果。任何儀器測量顔色的基礎都是人眼通過三個“受體"檢測顔色，因此，所有的顔色都可以分解爲三種輻射刺激的混合物，這些輻射刺激被适當地選擇來激發眼睛中的三種受體
。雖然沒有一組真實光源可以用於(yú)匹配所有顔色（即，對於(yú)所選的任何三種燈光，某些顔色需要一種或多種燈光的負數），但已經定義瞭(le)三種任意刺激，通過它們可以定義所有真實顔色。通過對具有正常色覺的人類受試者進行廣泛的顔色匹配實驗，測量瞭每個可見波長（400 nm至700 nm）的分布系數，給出瞭該波長的光對每個受體的相對刺激量。這些分布系數x、y、z如下所示。類似地，對於任何顔色，眼睛中每個受體的刺激量由該顔色的一組三刺激值（X、Y和Z）定義。

   分布系數（見附圖）和三刺激值之間的關(guān)系在方程式中給(gěi)出

其中是光源的光譜功率，f_λ是材料的光譜反射率（r_λ）或光譜透射率（t_λ）

     一旦確(què)定瞭(le)顔色的三刺激值，就可以使用它們來計算被稱爲視覺均勻顔色空間的理想三維顔色空間中的顔色坐标。爲瞭(le)定義這樣一個空間，人們開發瞭(le)許多顔色方程組。本章給出的方程式代表瞭(le)計算簡單性和符合理想性之間的折衷。

     視覺上均勻的顔色空間中的顔色坐标可用於(yú)計算顔色與所選參考點的偏差。當儀器方法被用來確(què)定一個測試的結果，要求測試制劑與标準或匹配流體的顔色比較時，要比較的參數是在空白均勻的顔色空間中，在空白的顔色和測試樣品或标準的顔色之間的差異。

步驟

  在紫外-可見光譜法下讨論的注意事項也适用於(yú)儀器顔色測(cè)量。在分光光度法中，在整個可見光譜的離散波長處獲得反射率或透射率值，使用10 nm或更小的帶(dài)寬。然後，這些值通過(guò)使用加權因子來計算三刺激值。¹在比色法中，通過(guò)使用過(guò)濾器進行稱(chēng)重。

      在不透明固體光譜反射率的測(cè)量中，觀察角度與照明角度的分離方式應確(què)保隻有從試樣漫反射的光線才能進入接收器。鏡面反射和雜散光除外。

  對於(yú)透明液體光譜透射率的測(cè)量，試樣從法線的5度範(fàn)圍内照射到其表面，測(cè)量的透射能量限制在法線的5度範圍内。溶液的顔色随測(cè)量層的厚度而變(biàn)化。除非特殊考慮另有規定，否則應使用1 cm厚的層。

      此處(chù)描述的方法不适用於(yú)朦胧液體或半透明固體

校準

  出於(yú)校準目的，可根據儀器幾何結構的要求使用以下标準物質之一。對於(yú)透射率測量
，可将純化水用作白色标準，並(bìng)标明所有波長的透射率爲1.000。然後CIE源C的三刺激值X、Y和Z分别爲98.0、100.0和118.1。對於(yú)反射率測(cè)量，可以使用不透明瓷闆，其校準基礎是較好的漫反射器，並(bìng)且其反射特性已根據适當的儀器幾何形狀確(què)定。² 如果樣品呈現的幾(jǐ)何形狀排除使用此類瓷闆，壓制硫酸鋇(bèi) ，白色反射率标準(zhǔn)等級(jí)，可使用。³

  使用上述材料校準後，盡可能接近樣品顔色測(cè)量參(cān)考材料是可取的。如果被測(cè)材料的樣品不适合用作長期标準，則可使用色片⁴，色片以小增量橫跨整個視覺均勻的顔色空間。鼓勵使用此類參(cān)考标準作爲監測儀器性能的手段，即使用於(yú)絕對顔色測定。

分光光度法

   以10 nm的間隔測定380至770 nm的反射率或透射率
。将結(jié)果表示爲(wèi)百分比，最大值爲(wèi)100.0。計算三刺激值X、Y和Z，如下所示
。

反射材料：

其中是材料的光譜反射率，x_λP_λ、y_λP_λ和z_λP_λ是與每個(gè)标準源相關(guān)的已知值，1,2和Δ_λ以nm表示

透明材料

對於透射材料，X、Y和Z的量如上所述計算，用t_λ（光譜透射率）代替r_λ

比色法

 操作合适的色度計(jì)⁵，以獲得與三刺激值X、Y和Z相等的值，通過測定強飽(bǎo)和顔色斑塊的三刺激值，並(bìng)将這些值與分光光度計上光譜測量計算的值進行比較，可以指示從濾光片色度計獲得的結果與三刺激值匹配的精度。

注釋

Color Coordinates顔色坐标

顔色坐标L*、a*和b*由以下公式定義：

  其中X₀、Y₀和Z₀是名義(yì)上白色或無(wú)色标準的三刺激值，Y/Y₀>0.01。通常它們(men)等於(yú)标準光源的三刺激值，Y0設置爲100.0。在這種情況下，X₀=98.0和Z₀=118.1。

Color Difference 色差

總色差ΔE* 是

式中，ΔL*、Δa*和Δb*是被比較(jiào)樣本顔(yán)色坐标的差異。

 工具變(biàn)量可以影響結果。雖然可以在同時測量的類似顔色之間進行可靠的比較，但在不同儀器或不同操作條件下獲得的結果應謹慎進行比較。如果有必要比較從不同儀器獲得的數據或在不同時間獲取的數據等，在标準參考材料（如不透明材料的色片）上獲得伴随數據非常有用。對比參考材料上的讀數有助於(yú)識别儀器性能引起的變(biàn)化。

1 Typical weighting factors are given by ASTM Z58.7.1-1951 as reported in the Journal of the Optical Society of America, Vol. 41, 1951, pages 431-439。

2 Suitable items are available from BYK-Gardner USA, 2431 Linden Lane, Silver Spring, MD 20910, or from Hunter Associates Laboratory, Inc., 11491 Sunset Hills

Road, Reston, VA 22090.

3 Suitable material is available from Eastman Kodak Company, Rochester, NY 14650, as “White Reflectance Standard."

4 Centroid Color Charts may be obtained from suppliers of instruments for measurement of color.

5 A suitable tristimulus colorimeter is available from BYK-Gardner USA, 2431 Linden Lane, Silver Spring, MD 20910, or from Hunter Associates Laboratory, Inc.,11491 Sunset Hill