数字色彩沟通中的样本测量技术

作者:Ken Butts

 

在测量任何永久性样本以及将其存储到计算机数据库或进行数字通信之前,必须确定可重复的测量技术并加以遵循。  只要样本足够大并可完全覆盖查看区域,就应始终使用分光光度计上可用的最大查看区域对样本进行多次测量。  分光光度仪通常配备有一系列光圈尺寸,这样既能测量小样本又能测量大样本。当然,最佳做法是始终使用尽可能大的光圈尺寸,以便将因染色不均而带来的影响降到最低。  如有必要,可以使用较小的端口测量哪怕是最小的样本。  为了提高数字色彩数据的可重复性,在准备物理色谱时,应考虑会用到分光光度仪上可用的最大查看区域。  使用小光圈测量样本时将需要额外的读数,以确保测量误差最小。  确定了适当的测量技术之后,必须将详细信息明确传达给内部及整个供应链中参与色彩测量的每个人。

 

 

本厚度

 

对于大多数针织和编织材料来说,二至四层就足以达到适于仪器测量的不透明样本标准。  如果材料并非不透明的,光线就会穿过样本并被衬底材料或样本架反射,从而产生误导性的反射数据。  针对 40 个棉府绸测试样本,先用四层测量,然后用两层重新测量以确定不透明度效果。表 1 中列出了 11 个色差大于 DE CMC (2:1) 0.15 的样本。  测量这些样本时应使用四层测量,因为它们的数字数据会受到样本架或衬底材料颜色的影响。  作为预防措施,也为了消除进行不透明度测试所耗费的时间和精力,应将大多数样本折叠成四层,尽管它们在折叠成两层时可能已变得不透明。

 


表 1
非不透明样本的色差 

 

通常需要将质量轻且半透明的材料折叠很多层才能使其变得不透明,以致于在测量时材料被硬塞进仪器内部,从而造成反射率测量不准确。  对于此类材料,可以在下面垫上与仪器的校准瓷砖相类似的白色瓷砖,然后仅测量几层材料即可获得可重复的结果。  比较两个样本时,如果都使用了相同的衬底,则由于衬底颜色而引起的反射部分便会予以消除。

 

 

本放置

 

通过旋转样本和重新放置样本可以减少由于织物结构、纱线方向和染色不均而导致的测量差异。  在样本测量中,一种常见的做法是将样本放置在仪器端口,然后旋转样本,进行四次或更多次的测量。  利用这种技术可以进行快速测量,但它未将染色不均所带来的差异考虑进去,因此不能采用。  更好的做法是将样本从仪器中取出,然后重新折叠或重新放置,再进行额外读数。  操作时要小心,务必避开样本上受污垢、指纹、折痕、染料污点或其他物质污染的区域。

 

 

可重复的技

 

测量完样本,将其从仪器中取出,然后再重新测量时,如果测量差异小于 0.15 DE CMC (2:1),则说明已确定了最佳的测量技术。  测量差异越大,说明存储数据的质量可信度越低,而配色预测的准确度也就越小。

 

确定正确测量次数的简单方法是首先对样本进行八次测量并取得平均读数 – 确保在每次读取后旋转并重新放置样本 – 然后保存平均值。  此方法生成的读数应该比较准确,虽然它们无法在日常操作中使用。  取出样本,然后使用相同的技术再次测量 – 在旋转及重新放置后进行八次读数。  这两个平均值之间的色差应该非常低。  取出样本,然后再次测量,但是这次仅在旋转及重新放置后进行七次读数。  重复该过程,分别进行六次读数、五次读数、四次读数、三次读数,直至最后进行两次读数。  在获得每次测试与原始八次样本测量之间的色差数据之后,确定在哪个点 DE CMC (2:1) 超过了 0.15 的限值。  例如,如果四次读数样本的 DE CMC (2:1) 为 0.08,三次读数样本的 DE CMC (2:1) 为 0.21,则应读取样本四次以确保小于 0.15 DE CMC (2:1) 的测量差异。  确定了正确的读数次数后,以所需的读数次数再次测量样本至少四次,以确认所有读数均小于 0.15 DE CMC (2:1)。  如果任何一次的测量结果大于 0.15,则必须对技术加以修正,包括修改样本放置位置或进行额外读数。

 

 

量可重复性

 

测量样品三次或更多次可能看起来太耗时了,但在进行各批次的色谱对比以及进行数字色彩数据的通信时,一开始时为确保精确测量所花费的时间就会转换为可靠的色差信息。  现代分光光度仪的测量速度将进行额外读数所需的时间缩短至几秒钟。  下面的表格可提供有关对多种织物类型进行多次读数时可能出现的典型测量差异的信息。

 

 

表 2  四次读数和两次读数技术的测量差异

 

表 2 列出了使用四次测量技术和两次测量技术进行重复测量时,在 D65/10 时得到的 DE CMC (2:1) 色差,其中使用的较大查看区域光圈为 30mm。  样本被折叠成四层以确保不透明度,且在每次测量后重新放置并旋转 90°。  当使用两次测量技术时,40 个测试样本中有 13 个的测量差异大于 0.15 DE CMC (2:1)。  四次测量技术的平均可重复性为 0.03,最大为 0.08,而两次测量技术的平均可重复性为 0.16,最大为 0.81。  从这些结果中可以得出以下结论:使用两次测量技术所产生的数字色彩数据并不可靠(即使采用大光圈)。

 

在表 3 中,各种类型织物的色谱是用指定 MAV 的 20mm 光圈(用于中等查看区域)和指定 SAV 的 9mm 光圈(用于小查看区域)进行测量的。  之后,将使用四次、三次和两次读数重新测量同一样本,并与色谱进行比较以生成所列的 DE CMC (2:1) 值。  除灯芯绒以外的所有样本均使用两层进行测量,且在每次测量后重新放置并旋转 90°。  DE CMC (2:1) 值表示对各种材料进行多次重复测量所观测到的最大色差,尽管有时也会观测到较小的值。  显示短划线 (-) 的列意味着没有执行测试,原因是无法接受更多次的测量。  对于每种测试材料,选择的测量次数必须始终生成小于 0.15 DE CMC (2:1) 的测量差异。

 

 


表 3
  各种织物类型的测量差异

 

使用较大的光圈(例如 30mm 的较大查看区域)会令 DE CMC (2:1) 值较低,这是因为测量区域会显著增大。  不过,只有在使用两层(或更多层)测量完全覆盖光圈开口的大样本时,才能使用大光圈尺寸,尽管单层可能足以为不透明材料提供可接受的结果。

 

如果未能建立可重复的测量技术,就会给色彩开发和通信的各个方面带来隐患。  可重复的测量技术包括指定要使用的材料层数、样品放置、测量次数、仪器设置以及与系统操作员之间的清晰沟通。  未能全面测试和确认测量技术的质量将会成为项目生命周期的错误来源。  虽然上述表格可用作大多数材料为获得可重复的结果而选择测量次数时的指导,但建议系统用户对自己的特定材料进行相应评估,以最终确定测量方法。