光源對(duì)碧璽紅色的影響范文

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《礦物學(xué)報(bào)》2016年第二期

摘要：

在CIE1976L*a*b*均勻色空間內(nèi)在D65光源照射下對(duì)碧璽紅色的L*、a*、b*值進(jìn)行定量測(cè)量，進(jìn)而計(jì)算出彩度值C*、色調(diào)角ho。在ColiControl中進(jìn)行模擬，得出在A光源、CWF光源照射下的碧璽紅色顏色參數(shù)，由此確定最佳照明光源。對(duì)比D65、A光源和CWF光譜功率分布理論值發(fā)現(xiàn)，D65光源的光譜功率分布連續(xù)、相對(duì)平滑且色溫高，結(jié)合統(tǒng)計(jì)分析證明光源的變換對(duì)碧璽紅色明度的影響最小，A光源最有利于提升碧璽紅色的C*與L*。得出結(jié)論：A標(biāo)準(zhǔn)照明光源為碧璽紅色的最佳照明光源，D65標(biāo)準(zhǔn)照明光源可作為碧璽紅色的最佳評(píng)價(jià)光源。

關(guān)鍵詞：

碧璽；標(biāo)準(zhǔn)光源；質(zhì)量評(píng)價(jià)

碧璽（寶石級(jí)電氣石）作為有色寶石，顏色是影響其質(zhì)量評(píng)價(jià)最重要的因素，其顏色好壞直接影響碧璽價(jià)值的高低。其中紅色是碧璽中價(jià)值最高的，以紫紅色和玫瑰紅色最佳，有紅碧璽之稱。但自然界以棕褐、褐紅、深紅色等產(chǎn)出比較多，色調(diào)變化較大。影響寶石顏色質(zhì)量評(píng)價(jià)與產(chǎn)生寶石顏色具有相同的三要素，即光源、寶石和觀察者。不同的光源具有不同的光譜能量分布，因而照射到寶石上使寶石呈現(xiàn)出不同的顏色。寶石由于其自身內(nèi)部的致色離子對(duì)光源光波的選擇性吸收、反射、透射而使寶石具有不同的顏色。對(duì)于觀察者而言，雖然人眼具有對(duì)可見光的靈敏分辨力，但對(duì)具體波長(zhǎng)可見光的感知是因人而異的。對(duì)同一寶石品種與觀察者來(lái)說(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)光源的選定對(duì)顏色評(píng)價(jià)尤為關(guān)鍵。物體色會(huì)隨照明光源的不同而發(fā)生改變。市場(chǎng)上將品質(zhì)參差的紅色碧璽放在特定燈光照射下則可以使其色澤看起來(lái)更為飽滿艷麗，從而以更高的價(jià)格售出。由此可見，研究光源變換對(duì)紅色碧璽顏色的影響顯得至關(guān)重要。我們結(jié)合Coli5測(cè)色儀與ColiControl的使用，分析不同標(biāo)準(zhǔn)光源對(duì)碧璽顏色評(píng)價(jià)的影響。根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T20146-2006對(duì)標(biāo)準(zhǔn)照明光源的要求，以及珠寶玉石的檢測(cè)、質(zhì)量評(píng)價(jià)等實(shí)際工作的需求，和照明光源的均一性等，選取模擬陰天時(shí)日光的D65光源（相關(guān)色溫6504K）、用于家庭居室或商店照明的屬典型白熾燈的A光源（相關(guān)色溫2856K），并參考用于美國(guó)商業(yè)與辦公機(jī)構(gòu)的冷白熒光光源的CWF光源（相關(guān)色溫4150K）。D65代表平均晝光，雖然到目前仍沒(méi)有任何一種人工光源可完全發(fā)出同D65光譜分布功率完全相同的光，但目前的技術(shù)已能進(jìn)行高度模擬，主要采用帶濾光器的高壓氙弧燈、帶濾光器的白熾燈和熒光燈。D65光源不僅是CIE推薦使用的質(zhì)量評(píng)價(jià)光源，也是我國(guó)眾多標(biāo)準(zhǔn)中必不可少的標(biāo)準(zhǔn)光源。A光源為CIE15:2004推薦的充氣鎢絲燈，由于其在長(zhǎng)波區(qū)域具有相對(duì)較高的能量分布，使其光色偏向黃色。但由于具有較高的顯色性指數(shù)，故從理論上講，此光源下的物體將極為接近日光下的顏色。CWF光源為現(xiàn)今較為流行的一種光源。

1樣品的選取與實(shí)驗(yàn)

為了研究標(biāo)準(zhǔn)光源對(duì)碧璽紅色的影響，本實(shí)驗(yàn)選取了39顆紅色碧璽進(jìn)行測(cè)試。為了保證實(shí)驗(yàn)樣品更具有代表性，所選紅色碧璽包含了紫紅色、紅色和粉紅色3種色調(diào)。所選樣品表面拋光良好，內(nèi)部包裹體較少，排除了其他因素對(duì)于實(shí)驗(yàn)的干擾。為了保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，本實(shí)驗(yàn)一律采用碧璽臺(tái)面進(jìn)行測(cè)試。本實(shí)驗(yàn)將碧璽樣品置于標(biāo)準(zhǔn)白色背景上，采用Coli5測(cè)色儀，通過(guò)積分球收集樣品表面的反射信號(hào)；測(cè)試條件：反射，不包含鏡面反射，D65標(biāo)準(zhǔn)光源照明；測(cè)量范圍為360～750nm，測(cè)量時(shí)間<2.5s，波長(zhǎng)間隔為10nm，電壓為240V，電流為50～60Hz。測(cè)試之后將所得數(shù)據(jù)錄入ColiControl中，進(jìn)而模擬出碧璽在A光源及CWF光源下的顏色參數(shù)。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論

在D65光源下，基于CIE1976L*a*b*色空間，測(cè)得每粒碧璽的色空間坐標(biāo)與a*、b*，計(jì)算出彩度C*與色調(diào)角ho，在ColiControl中進(jìn)行模擬，得出在A光源、CWF光源照射下的碧璽紅色顏色參數(shù)。

2.1光源、樣品對(duì)碧璽紅色的影響不同光源的光譜功率分布是不同的，它通過(guò)影響光源的顯色指數(shù)而最終決定光源的顯色性。若光源的光譜成分全同時(shí)光譜功率分布曲線平滑，則必然具有高顯色指數(shù)、高顯色性。碧璽紅色的彩度與明度相對(duì)較高，所以對(duì)于不同光源非常敏感。實(shí)測(cè)并計(jì)算D65與A光源的相對(duì)光譜功率分布（圖1、2），并對(duì)比分析CWF光源的光譜功率分布理論值（圖3），發(fā)現(xiàn)D65光源的光譜功率分布曲線在綠、黃、紅區(qū)的分布比較均勻，最高峰值出現(xiàn)在480nm左右的藍(lán)綠區(qū)，因?yàn)轱@色指數(shù)Ra=80.02略低，且光譜功率分布曲線略曲折，所以不適于照明碧璽紅色；CWF光源的光譜功率分布在440nm、540～580nm等多處出現(xiàn)銳峰，且由于光譜功率分布曲線過(guò)于曲折而不適于照明碧璽紅色；A光源的光譜功率分布近似一條傾斜的直線，可見光范圍內(nèi)以紅區(qū)的光譜輻射最強(qiáng)，顯色指數(shù)高達(dá)92.39，而且因橙―紅的背景色的投入而適于照明碧璽紅色。任選11粒碧璽樣品，計(jì)算機(jī)擬色同樣證明A光源下樣品的L*和C*最高，其顏色更加明亮鮮艷；CWF光源下樣品則偏向暗黃綠色調(diào)的紅色；D65光源下碧璽更接近于日光下所見碧璽的紅色（表1）?？紤]到光源和樣品是決定碧璽色外觀的2個(gè)互不干擾的獨(dú)立因素，通過(guò)SPSS軟件，將光源和樣品與其顏色做無(wú)重復(fù)雙因素方差分析，確定它們各自對(duì)其顏色指數(shù)的影響程度。結(jié)果表明：因?yàn)镻0.01，達(dá)到極顯著性水平，所以無(wú)論是光源還是樣品本身對(duì)翡翠明度L*和彩度C*與色調(diào)ho都有明顯影響。方差分析中還可以通過(guò)F值來(lái)判斷差異顯著性，當(dāng)F≥P時(shí)，有極顯著（或顯著）差異。表中F>>P，驗(yàn)證了樣品本身和光源對(duì)所有顏色指數(shù)的影響都很大的結(jié)論。

2.2單因素方差分析為進(jìn)一步研究光源的變換對(duì)樣品顏色指數(shù)的影響，具體到哪種光源的變換對(duì)樣品的顏色指數(shù)影響大，需要繼續(xù)進(jìn)行單因素方差分析。不同的單因素方差分析方法的靈敏度不同，采用針對(duì)各顏色指數(shù)的方差齊性檢驗(yàn)，以期獲得區(qū)分度較大的分析方法。若P>0.05，則方差是齊性的，選用LSD方法分析數(shù)據(jù)的敏感性最高，分析效果最明顯；如果P<0.05，則方差不齊，改用Tamhane方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較分析，效果會(huì)更明顯。表3數(shù)據(jù)顯示，PL*>0.05、PC*>0.05，通過(guò)齊性檢驗(yàn)，選用LSD方法分析不同光源對(duì)它們的影響；而Pho<0.05，所以用Tamhane方法分析不同光源對(duì)它們的影響（表4）。

2.2.1標(biāo)準(zhǔn)光源對(duì)碧璽紅色明度的影響由圖4所示可知，不同色溫的標(biāo)準(zhǔn)光源對(duì)于碧璽的明度沒(méi)有明顯影響。在A光源照射下碧璽明度值比在D65光源與CWF光源照射下的碧璽明度值略微升高。D65光源、A光源與CWF光源對(duì)碧璽紅色的明度影響不明顯。A光源在長(zhǎng)波處擁有更高能量（見圖1），其光色偏向于橙紅色調(diào)。A光源由于其偏向橙色光，當(dāng)橙色光線照射到碧璽表面時(shí)能夠增大碧璽的明度值。使樣品看起來(lái)更加明亮。

2.2.2標(biāo)準(zhǔn)光源對(duì)于碧璽紅色彩度的影響圖5和表6顯示，不同標(biāo)準(zhǔn)光源照射對(duì)碧璽紅色的彩度有一定的影響。其中，在A光源照射下，碧璽紅色的彩度值最高；在D65光源照射下次之在CWF光源照射下彩度值最低。碧璽紅色的彩度值在CWF光源、D65光源和A光源照射下依次升高。CWF光源作為美國(guó)冷白商店光源，其在波長(zhǎng)λ∈（550，620）能量分布更高，其色調(diào)偏向于黃綠光。當(dāng)黃綠色光疊加到紅色的碧璽樣片上，使碧璽顯示出來(lái)的紅色受到了干擾，彩度值減低。D65光源代表平均晝光，其光線在各種色光中分布較為均勻。D65光源照射下碧璽樣品的紅色與日光照射下的碧璽顏色更為相近，顯示出來(lái)的顏色更為客觀。A光源本身為彩色光，其在較長(zhǎng)的波長(zhǎng)范圍內(nèi)擁有更高的能量，其色光偏向于橙紅色調(diào)，當(dāng)橙紅色光疊加到紅色的碧璽樣品上時(shí)，使得碧璽樣品的彩度值升高，顯示出來(lái)的紅色更加飽滿。因此，D65光源適宜用來(lái)對(duì)碧璽進(jìn)行評(píng)估。A光源由于其能夠更好地展示碧璽的紅色，適宜用于碧璽的銷售及展示當(dāng)中。

2.2.3標(biāo)準(zhǔn)光源對(duì)碧璽紅色色調(diào)角的影響由圖6和表7所示可知，對(duì)于色調(diào)角ho<-5.05的樣品（即紫紅色的碧璽樣品）而言，A光源使碧璽紅色色調(diào)角明顯增大，而CWF光源則使其色調(diào)角明顯減小。對(duì)于ho>8.98的樣品（即紅色的碧璽樣品）而言，CWF光源使碧璽色調(diào)角增大，而A光源則使其色調(diào)角減小，但不明顯。D65光源、A光源、CWF光源對(duì)不同色調(diào)的碧璽樣品影響不同。CWF光源由于其在紫色波長(zhǎng)區(qū)域擁有更高的能量，其色光中有紫色光的部分。當(dāng)紫色光疊加到紫紅色的碧璽樣品中，使得碧璽樣品顯示出紫紅色，色調(diào)角明顯下降。而A光源在紫紅色碧璽樣品上疊加上橙紅色光，使其顏色更偏向于橙紅色調(diào)。因此，碧璽樣品在銷售時(shí)可以采用A光源，以使其顯示出更好的紅色。而CWF光源能夠使粉色的碧璽樣品顯示出紫紅色，在特殊情況下可以加以使用。

3結(jié)論

綜合考慮光源的光譜功率分布曲線與實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：（1）D65光源在360～780nm范圍內(nèi)能量分布相對(duì)A光源與CWF光源要均勻得多，且與實(shí)測(cè)日光的相對(duì)光譜功率分布非常接近，故光源光色最接近自然日光效果，幾乎不帶有明顯的其它色調(diào)，能更好地真實(shí)地反映物體的顏色。因此，D65光源更適用于碧璽紅色質(zhì)量評(píng)估。（2）A光源的色溫（2856K）要比D65光源的色溫（6504K）與CWF光源（4150K）低，其在長(zhǎng)波紅區(qū)部分能量明顯高于短波藍(lán)紫區(qū)能量，光源光色整體呈現(xiàn)偏黃的效果，能明顯提高碧璽紅色的彩度，改變碧璽紅色的色調(diào)。因此，更適用于紅色碧璽的銷售與展示。（3）CWF光源在波長(zhǎng)λ∈（550，620）能量分布更高，其色調(diào)偏向于黃綠光，會(huì)降低碧璽紅色的彩度，且對(duì)于色調(diào)有較大影響，不適用于碧璽銷售展示中。

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作者：楊育玲 郭穎 譚詠婷 陳芷桑 單位：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）珠寶學(xué)院