如今的市场色彩丰富。现代汽车是一个名副其实的调色板，在它上面，光谱彩虹被充分地展示出来。色彩应用于每一种可以想象到的基材，包括金属、室内装潢、地毯和塑料;甚至延伸到捕捉在玻璃窗上的微妙色调。

颜色是吸引人注意力的首要属性之一，它通常先于形状和形式。颜色具有审美吸引力，可以增强汽车的造型。它还能唤起购车者的特定情绪。最重要的是，颜色比任何其他设计特征都能更深刻地形成一个品牌的身份。

由于颜色的强烈吸引力和客户对颜色均匀性的期望，对颜色的规范和控制势在必行。颜色的变化说明工艺和质量不好，要尽量减少这一问题，就需要运用色彩科学来促进颜色交流，并采用标准化的颜色测量方法来保证产品质量。

色彩控制可能是昂贵的，并且对涂料配方师、造型师和汽车制造商来说是一个持续的挑战，因为每年都会有新车上市，消费者希望使用独特的新颜色的特效涂料。在控制颜色和外观方面，有些新的色彩效果需要更多的注意才能做到正确。油漆还必须由防撞修理厂进行修复，因为颜色匹配是确保无缝颜色外观的关键。

测量颜色

测色的目的是双重的。首先，它用于工艺控制，以确保进入颜色配方的每种成分(着色剂、染料、颜料)的颜色和浓度。在这个过程的这个阶段，颜色测量不一定与视觉感知相关。组成配方的成分通常以缩量产品的形式准备。

第二个目的是预测与已知颜色标准的色差是否为人类观察者所接受。此信息用于设置有意义的颜色公差。在这个阶段，与视觉接受度的关联是必要的。这通常是在成品上进行的(即喷涂)。

在第二种应用中，为了证明或验证规格公差，首先需要在视觉观察者的色差评估和数值色差评估之间建立相关性(在标准和批之间)。相关性包含两个颜色差异变量:主观视觉评估vs.客观仪器读数。为了有效，这两个变量之间的良好相关性是必不可少的。

虽然个别观察者可能在评估色差对时表现出一些分歧，但一组观察者可以提高确定的精度。最后，人类观察者是视觉色差是否可接受的最终仲裁者，不管仪器报告什么。这一要求经常被误解，观察者认为无条件的客观颜色测量比主观的视觉评估更可靠。造成这种误解的根本原因是，虽然数值测量是客观和精确的，但测量可以过度简化观察者看到颜色的方式。还有其他因素影响观察者对颜色的感知，这些因素与颜色无关，但与外观有关(即样品的光泽和表面纹理)。重要的是要注意，当视觉系统以物体模式(可感知有形物体的定位模式)看到反射或透射光的颜色时，仪器在测量场中“平均”刺激。例如，如果您测量的样品在空间上是一半黑一半白，分光光度计将测量的颜色为灰色。

分光光度计

在引入颜色测量仪器之前，大多数颜色控制是由人类观察者(或一组观察者)视觉完成的。在光亭里的人会把一个批准的颜色标准的样品举到试批样品旁边，以确定样品之间是否可以看到令人反感的色差。这种方法不是很可靠，因为观察者的主观性使得很难创建合同规范。通常需要物理极限样品来确定颜色与标准有多远。由于颜色的变化是在三维空间中发生的，因此原则上总共需要六个样本(用于上下限)。这些标准会随着时间的推移而降低，有时甚至会消失。

直到20世纪70年代中期，第一批分光光度计才在商业上变得负担得起，这使得在汽车工业中可以进行客观的颜色测量。

测量颜色的仪器被称为分光色度仪，但它是基于分光光度计(图1)。分光光度计是一种仪器，通过分析光被吸收、反射或透射的多少来测量可见光如何与材料相互作用。软件获取光谱(即强度与波长)数据(图2)，并将其转换为三个颜色坐标，在三维颜色空间中定位颜色(图3)。这三个坐标定义了物体的明度、色度和色调。明度是衡量一种颜色有多亮或多暗。色度是衡量与同等明度的灰色之间差异的指标，或“颜色纯度”，而色相是主要的光谱颜色，类似于彩虹中的颜色。非光谱色包括红色和蓝色的混合，从而形成紫色或品红。

一旦建立了颜色标准，下一步是确定在颜色标准周围允许有多少颜色变化，然后差异才会变得令人反感。一旦知道了这种差异的大小，就可以应用球面公差，它指定了3D颜色空间中允许的差异量，作为颜色标准周围接受半径的度量。当制定未来批次的标准颜色时，测量产生的混合物，以确定新批次是否在预定义的颜色接受范围内。这是汽车行业如何定义和控制颜色的一个简化概述。

几何在看颜色中的作用

看包括三个要素:光、物体和视觉。如果这三者都不存在，就没有愿景。这三个元素在三维空间中以几何形式存在。这三个元素的空间关系和属性决定了物体的外观。颜色测量几何定义了物体被照亮和观察的几何条件。

光源相对于物体的几何形状是由光源的角大小来定义的，角大小随光源与物体之间的距离而变化。为了正确地指定光、物体和观察者的观察几何，有必要通过指定这些元素的方向平面和相对于观察者(或探测器)的角度，将这些元素组装成一个光学系统。

我们在这些条件下看到(或测量)的颜色是特定于这个测量几何的。对于大多数漫反射物体(即彩纸、布和非金属塑料等)，仪器的几何形状在改变测量颜色方面起不了很大的作用。然而，对于视光颜色(用于修饰随照明角度或视角而变化的外观)，改变这些元素中的任何一个，颜色就会出现变化。

为了描述颜色是如何从几何角度观察的，我们从一个人类观察者开始。观察者拿着一个样品，从上面被光源照亮。从样品的平面上，它以0度照射，以45度观察。这简单地描述了颜色测量几何，并指定为0度照明，具有45度视图。这种构型的缩写是0°:45°。事实证明，对于大多数不含金属薄片和其他显色颜料的纯色来说，这就是人类观察颜色的方式。

工业上有许多颜色测量仪器都采用这种“直接”测量几何。一些系统具有倒数或反几何，即45°:0°。被称为亥姆霍兹互易的光学原理表明，你可以交换传感器和光源而不影响测量通量。根据这个原理，45°:0°和0°:45°是等价的。

用于确定最佳测量几何的标准是什么?答案与我们作为观察者如何看待周围世界的物体有关。虽然关于什么是最好的测量几何存在一些争论，但现有的仪器几何有些极端;例如，像0°:45°这样的直接几何图形模拟了一个真实的观看环境，在这个环境中，对象被一个黑色或黑暗的包围，头顶上有一个0度的灯，观察者以45度的角度观看。这种类型的照明和观看在现实世界中很少经历，在大多数房间、办公室或零售环境中，照明通常来自多个方向，直接或间接(弥漫)。即使是在白天，大多数汽车都被看到，你也有阳光和间接光的组合。

除了0°:45°几何，还有什么其他类型的几何?有一种观察条件是，我们观察物体的外观时，光线从各个方向几乎相等地照射过来。这种情况发生在白天有雾的时候，或者天空完全阴沉沉的时候。在这种环境下，有些颜色会显得不同。光不是来自某个特定的方向，而是来自各个方向。使用与我们之前所做的相同的照明和视图的名称，我们将此几何图形指定为d:0°，其中我们的对象在所有角度被照射(漫射)，并以法线或0度观看。具有这种几何形状的分光光度计被指定为d:8°。它使用一个积分球，通常是一个直径4到6英寸的空心球，内部有一层白色粉末涂层，可以反射几乎100%的光能。一束光(通常是脉冲氙气闪光灯)照亮球体的内部，从各个方向漫射照亮样品(放置在球体的外部端口上)，探测器从接近正角8度的角度观察样品。这种几何形状与漫反射观察环境(如带有灰色墙壁的观察柜)中看到的颜色最相关，并且它比直接几何形状有优势，因为它对样品表面的变化不太敏感。 It is also much less sensitive to other appearance attributes such as visual texture, directionality of surface and nonuniformity in surface color, which, depending on what you want to measure, can be either an advantage or disadvantage. There will always be some level of interaction between the surface morphology of a specimen and the efflux optics of an instrument. For maximum color difference sensitivity, this method does not correlate as well with direct color measurement geometry, such as the 0°:45°.

大多数球面仪器都有包括或不包括样品的镜面成分的规定。这被称为包括镜面反射(SPIN)和排除镜面反射(SPEX)(图4和图5)。SPIN很简单，因为来自样品的所有反射能量都被积分球捕获。它测量混合反射，混合反射是规则反射和漫反射的结合。在SPEX中，可以通过允许大部分镜面成分或光泽逃逸到积分球的外部(通过光阱)来排除反射率的镜面成分。在这种情况下，只测量漫反射分量。

第三测量几何是用来表征颜色和外观的gonio表观材料。这些是着色剂，改变颜色和外观的照明和角度的变化，相对于观察者。显光颜料的例子有金属片状颜料、珠光颜料或光干涉颜料(包括衍射颜料)。这种测量几何更复杂，需要一个复杂的分光光度计，通常有一个照明角度(45度)和多个aspular视角(从3到6个独特的aspular角度)(图6)。这种多角度几何被分类为直接(或单面)几何，类似于单角度45°:0°几何，顺便说一下，它包括在多角度之一(45°:as)。45°)。这个角度被用来测量油漆的非视色。多角度光柱测量几何对涂漆车中金属薄片方向的变化特别敏感，并且需要描述一种称为“翻转效应”的特性，即颜色的亮度随着表面从观察者处弯曲而下降(图7)。

gonio表观涂料对观看环境的变化非常敏感。情况可能会发生，其中一个样本对的色差评估在单面几何下匹配，但在球面几何下不匹配。这通常被错误地称为几何异同体。当使用特定的几何图形完成公式，然后使用不同的几何图形查看或测量时，可能会发生这种不匹配。因此，建议用与测量时相同几何形状的模拟来直观地评估斜视材料。为了确保在不同的观察条件下进行适当的匹配，建议在直接(多角度)几何和球面几何下测量色差对。

值得注意的是，所有的单面几何都是在一个双向平面上测量颜色的。这个平面是通过在光源、样品和定义测量平面的探测器之间连接一条线来定义的。这个平面是双向的，因为光源和探测器来自同一平面上两个不同的方向。相对于样品的方向，所有的反射或透射能量仅在一个方向上共线测量。只要样品的表面/颜色在所有方向上都是相同的，就称样品是均匀的。如果样品具有不同的颜色或定向结构(即灯芯绒织物，条纹金属饰面，纱线等)，则该样品被认为表现出“表面定向”。在这种情况下，根据方向的不同，可能需要将样本旋转90度以进行第二次测量，并将数据显示为方向或两个方向的平均值。还有其他几何图形通过平均变化来消除表面的方向方面。这是通过修改45°:0°的几何形状来完成的，方法是在45度的圆周上用多个光源照射样品，并查看或检测0度的光。这种几何结构的另一个迭代特点是环形或环形照明，连续地照亮样品的各个方向。 (Figures 8-10).

每个不同的测量几何都在不同程度上测量样本的不同方面。选择取决于您希望测量的样本的性质。

表1总结了每种测量几何结构的优点和缺点。

还有其他用于表征特殊颜色效果颜料的几何图形，在工业中不常用。Viavi Solutions专门为一种称为不透明薄膜光学可变颜料(OVP)的显角颜料家族开发了一种新的几何结构。为了表征这些颜料的颜色变化，需要多个颜色角度的照明，通常是三个角度，对应的检测或观察角度是+15度，从相反的照明角度。测量时需要用测角分光光度计。这些专门的仪器可以配置成数百种测量几何图形。

平面外几何也用于样品从一个方向被照亮，并从双向平面上以90度观看。这种类型的观察几何可能是必要的材料，有gonio依赖的不对称反射光分布。这些测量方法通常用于颜料研发，在工业中不常用。

表2显示了汽车工业中使用的不同产品的推荐测量几何图形。

结论

总而言之，对颜色测量几何有充分的理解是充分利用颜色测量系统的必要条件。测量几何的不当应用可能导致视觉色差的颜色评估与测量色差之间存在较大差异。当选择不当时，就会出现问题，这会大大削弱生产者对他们控制颜色能力的信心，更重要的是，会导致客户对满足他们要求的能力失去信心。对于颜色一致性，色差的视觉验收总是优先于数值评估。在颜色测量过程开始时确定最佳的颜色几何形状，为正确的颜色评估奠定了基础，确保视觉和数值颜色测量之间的最佳相关性。

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