標準照明體和幾何條件有什么用？

《標(biao)準照明體(ti)和幾(ji)何(he)條(tiao)件》是一本(ben)規(gui)(gui)定(ding)色度學(xue)中標(biao)準照明體(ti)、顏色測量儀器的(de)幾(ji)何(he)條(tiao)件的(de)書籍，也是規(gui)(gui)定(ding)了國內顏色測量的(de)一系(xi)列標(biao)準。本(ben)文就為(wei)大家簡單的(de)介紹一下！

標(biao)準照(zhao)明體和(he)幾何條件范圍：

本標(biao)準(zhun)對應于國(guo)際照明(ming)(ming)委員會出版(ban)物CIE 15：2004《色(se)度(du)學(xue)》和(he)CIE S 005：1999《應用于色(se)度(du)學(xue)的(de)標(biao)準(zhun)照明(ming)(ming)體》，與CIEl5：2004和(he)CIE S 005：1999的(de)一致程度(du)是非等效，主(zhu)要(yao)差異是在表(biao)(biao)(biao)1、表(biao)(biao)(biao)2、表(biao)(biao)(biao)3中(zhong)增(zeng)加了照明(ming)(ming)體C的(de)光譜功率分布(bu)和(he)色(se)度(du)值。

本(ben)標準代(dai)替(ti)GB／T 3978—1994《標準照(zhao)明(ming)(ming)體及照(zhao)明(ming)(ming)觀測條件》。

本(ben)標準與GB／T 3978—1994相比主要變化如下：

——修改標(biao)準名稱為“標(biao)準照(zhao)明體和幾(ji)何條件”；

——將范圍修改為：“本(ben)標(biao)準適用于顏色測量、計算和評(ping)價(jia)中照明(ming)體和幾(ji)何條件的應(ying)用和表示。”；

——修改照明(ming)體、CIE標(biao)(biao)準(zhun)照明(ming)體、CIE光源的(de)定義（本(ben)(ben)標(biao)(biao)準(zhun)的(de)3.1～3.3），增加幾何條件、參考(kao)平(ping)面、采樣(yang)孔徑等定義（本(ben)(ben)標(biao)(biao)準(zhun)的(de)3.4～3.10）；

——修改原標準中的6種標準照明體為2種：A和D65（本標準的4.1和4.2）；

——增加(jia)計算CIE標準照明體A的相對光譜功率分布(bu)SA（λ）的式（1），并說明成(cheng)立條件；

——增加照明體(ti)D的色品坐標和相對光譜功率分(fen)布計算方(fang)法（本標準(zhun)的4.3.3和4.3.4）；

——修改“照明觀測條(tiao)件(jian)(jian)(jian)”為(wei)“幾(ji)何條(tiao)件(jian)(jian)(jian)”；將原標準(zhun)中4個(ge)反射(she)(she)測量幾(ji)何條(tiao)件(jian)(jian)(jian)增(zeng)加(jia)為(wei)10個(ge)（6.1.1～6.1.10）；4個(ge)透射(she)(she)測量幾(ji)何條(tiao)件(jian)(jian)(jian)增(zeng)加(jia)為(wei)6個(ge)（6.3.1～6.3.6），修改幾(ji)何條(tiao)件(jian)(jian)(jian)的表示方法和實現方式，增(zeng)加(jia)應用(yong)說明（6.2和6.4）；

——增加漫射(she)：8。幾何條件(jian)的積分(fen)球(qiu)示意(yi)圖（圖1）和(he)45。單方向／垂直幾何條件(jian)示意(yi)圖（圖2）；

——按GB／T 1.1—2000對原(yuan)標準進行編輯性修改。

CIE新推(tui)薦的標準(zhun)照明體和幾何條件：

國(guo)際照明委(wei)員會(hui)（CIE）對應用于(yu)色度學的幾何(he)條(tiao)件作了新(xin)的規定，包括10種反(fan)射測量(liang)和6種透射測量(liang)幾何(he)條(tiao)件。與(yu)以往相比，這些規定中包含(han)了對照明和探測實現方式更具(ju)體(ti)的描(miao)述，有利于(yu)色度測量(liang)的標準化(hua)。

2004年以前CIE推薦幾何條件

物體色的(de)顏色測(ce)量(liang)是通對(dui)光譜或三刺激值的(de)測(ce)量(liang)來實現(xian)的(de)，因(yin)此測(ce)量(liang)結果與光源、探測(ce)器和樣品(pin)的(de)相對(dui)位置(zhi)關(guan)系，即幾(ji)(ji)何(he)條(tiao)件有(you)關(guan)。同樣的(de)，對(dui)顏色樣品(pin)的(de)目(mu)視(shi)(shi)評價也會受照明和觀(guan)察的(de)幾(ji)(ji)何(he)條(tiao)件影響(xiang)，測(ce)量(liang)結果和目(mu)視(shi)(shi)評價的(de)相關(guan)程(cheng)度(du)依賴于儀器測(ce)量(liang)的(de)幾(ji)(ji)何(he)條(tiao)件對(dui)實際觀(guan)察時的(de)幾(ji)(ji)何(he)條(tiao)件的(de)模擬程(cheng)度(du)。

在2004年之前，CIE根(gen)據人眼觀察物體的(de)(de)主要方式規(gui)定了(le)4種反射測量的(de)(de)幾何條(tiao)件(jian)和(he)4種透射測量的(de)(de)幾何條(tiao)件(jian)。以(yi)反射測量為(wei)例，如(ru)下圖所示，這些幾何條(tiao)件(jian)包括：0/d(垂(chui)直照(zhao)明/漫射接收)，d/0(漫射照(zhao)明/垂(chui)直接收)，0/45(垂(chui)直照(zhao)明/45°接收)和(he)45/0 (45°照(zhao)明/垂(chui)直接收)

CIE在(zai)2004年(nian)以前的4種反(fan)射測量(liang)的幾何條件(jian)

根據CIE規定在0/45，45/0，d/0三種條件下(xia)(xia)測得(de)的光(guang)譜反(fan)射因數(shu)稱為(wei)光(guang)譜輻(fu)亮度因數(shu)，分別記(ji)為(wei)ρ0/45 、ρ45/0 、ρd/0 ；在0/d條件下(xia)(xia)測得(de)的光(guang)譜反(fan)射因數(shu)稱為(wei)光(guang)譜反(fan)射比ρ。

2004年(nian)CIE推薦幾何條(tiao)件(jian)

隨(sui)著(zhu)儀(yi)器制造業(ye)和其(qi)它(ta)顏色應(ying)用的(de)(de)不斷發展(zhan)，幾(ji)(ji)何(he)條件(jian)的(de)(de)實現方(fang)式多種多樣，上述幾(ji)(ji)何(he)條件(jian)的(de)(de)表(biao)示方(fang)法已(yi)經(jing)不能(neng)全(quan)面地闡述測量狀態(tai)。例(li)如規(gui)則反(fan)射(she)成分(fen)或(huo)鏡面反(fan)射(she)成分(fen)是否(fou)包含(han)、45/0條件(jian)中入射(she)光的(de)(de)實現方(fang)式等均未能(neng)在(zai)符號中表(biao)示。因此，CIE于(yu)2004年在(zai)其(qi)出版物中對幾(ji)(ji)何(he)條件(jian)的(de)(de)表(biao)示方(fang)法進行了修訂，并取(qu)消了儀(yi)器測量中“照明/觀測條件(jian)”的(de)(de)提法，代之以“幾(ji)(ji)何(he)條件(jian)”以避免與目視觀察條件(jian)相混淆(xiao)。

對于(yu)物體(ti)反(fan)射色度的測量(liang)，CIE規定了如下10種幾何條件

?(1) 漫射：8°幾何條件，包含鏡面(mian)成分；簡(jian)寫(xie)符號為(wei)di:8°

這里，di 是(shi) Diffusion 和Included的(de)(de)縮寫。如下圖所示(shi)，取樣(yang)(yang)孔(kong)(kong)徑(jing)被以其平(ping)面為界的(de)(de)半球(qiu)內(nei)表面從各個(ge)方向(xiang)(xiang)均(jun)勻(yun)(yun)地照明(ming)，測量(liang)區(qu)域過充滿(man)。探測器對(dui)取樣(yang)(yang)孔(kong)(kong)徑(jing)區(qu)域的(de)(de)響應均(jun)勻(yun)(yun)，反射(she)光束(shu)軸線和樣(yang)(yang)品(pin)中(zhong)心法線成8°角，在接(jie)收光束(shu)軸線5°內(nei)的(de)(de)所有方向(xiang)(xiang)上認(ren)為取樣(yang)(yang)孔(kong)(kong)徑(jing)反射(she)的(de)(de)輻(fu)射(she)是(shi)均(jun)勻(yun)(yun)的(de)(de)。

CIE的di:8°幾何條件

(2) 漫射：8°幾何(he)條(tiao)件，排除鏡面成分；簡寫符(fu)號(hao)為(wei)de:8°

這里，de 是(shi) Diffusion 和Excluded的縮寫。如下(xia)圖所示，首先(xian)滿足di:8°的條(tiao)件，但是(shi)用一(yi)個光(guang)澤陷阱取(qu)代(dai)了(le)di:8°的反(fan)射(she)平面(mian)(mian)。因(yin)此將單面(mian)(mian)的平面(mian)(mian)反(fan)射(she)鏡(jing)(jing)放(fang)置(zhi)于取(qu)樣孔徑處時，沒(mei)有(you)光(guang)反(fan)射(she)到探測器方向，并且(qie)在這個方向的1°以內也沒(mei)有(you)鏡(jing)(jing)面(mian)(mian)反(fan)射(she)，以便為(wei)儀器雜散(san)光(guang)或對(dui)準誤(wu)差留有(you)寬容(rong)度。

CIE的de:8°幾(ji)何條件

(3)? 8°：漫射幾(ji)何(he)條件(jian),包含鏡面成(cheng)分(fen)；簡寫符號為8°:di

該幾何條件(jian)滿足di:8°的條件(jian)，但照明光源(yuan)與探測(ce)器的光路相反。因此取樣孔(kong)徑被(bei)與法(fa)線成8°角的光照明，以參考平面為(wei)界的半球收集取樣孔(kong)徑反射的各個角度的通量(liang)，如下圖所示

CIE的(de)8°:di幾何(he)條件??????

(4)? 8°：漫射幾何條(tiao)件，排除鏡反(fan)射成分；簡寫符號為8°:ｄe

該幾(ji)何條件(jian)滿(man)足(zu)de:8°的條件(jian)，但(dan)照明光源與探測器(qi)的光路(lu)相反，如下圖(tu)所示。CIE的8°:de幾(ji)何條件(jian)

(5) 漫(man)射/漫(man)射幾何條件，簡寫符(fu)號為d:d

該(gai)幾何條(tiao)件的照明滿足di:8°的條(tiao)件，且以(yi)參考平(ping)面為界(jie)的半(ban)球收(shou)集取樣孔徑反射的各(ge)個(ge)角度(du)通量(liang)。

(6) 備選的(de)漫(man)射幾何(he)條件(d:0°)

該幾(ji)何(he)(he)條(tiao)(tiao)件是備選漫射幾(ji)何(he)(he)條(tiao)(tiao)件，它的出(chu)射方向沿著樣品(pin)法線，這(zhe)是嚴(yan)格的不包(bao)含鏡(jing)面反射的幾(ji)何(he)(he)條(tiao)(tiao)件。

(7) 45°環帶/垂直幾何(he)條件(45°a:0°)

這(zhe)里，a是(shi)(shi)annular的(de)(de)縮(suo)寫(xie)。如下圖所示，從頂點位于取樣(yang)(yang)孔(kong)徑中(zhong)心，中(zhong)心軸位于取樣(yang)(yang)孔(kong)徑法(fa)線上(shang)，半角分別為(wei)40°和50°的(de)(de)兩個(ge)(ge)正(zheng)圓錐(zhui)之間各個(ge)(ge)方(fang)向射來的(de)(de)光(guang)(guang)均勻地照(zhao)明(ming)(ming)取樣(yang)(yang)孔(kong)徑；探測器從頂點位于取樣(yang)(yang)孔(kong)徑中(zhong)心，中(zhong)心軸沿樣(yang)(yang)品法(fa)線方(fang)向半角為(wei)5°的(de)(de)正(zheng)圓錐(zhui)內均勻接(jie)收反射輻射。這(zhe)種(zhong)幾(ji)何(he)條件可以將樣(yang)(yang)品質地和方(fang)向的(de)(de)選擇(ze)性反射影響降至最低(di)。如果(guo)這(zhe)種(zhong)照(zhao)明(ming)(ming)幾(ji)何(he)條件是(shi)(shi)由(you)多(duo)個(ge)(ge)光(guang)(guang)源(yuan)以接(jie)近(jin)于形(xing)排列(lie)來近(jin)似(si)得(de)到，或者由(you)多(duo)根出光(guang)(guang)口排列(lie)成圓形(xing)且被(bei)單個(ge)(ge)光(guang)(guang)源(yuan)照(zhao)明(ming)(ming)的(de)(de)光(guang)(guang)纖束近(jin)似(si)得(de)到，就得(de)到圓周/垂直幾(ji)何(he)條件(45°c:0°)。

CIE規定的45°a:0°幾何條件

(8) 垂直(zhi) /45°環帶幾何條件(0°:45°a)

其中角度(du)和空間條件(jian)滿足45°a:0°的條件(jian)，但照(zhao)明(ming)光源與探測器的光路相反(fan)。因此取樣孔徑被垂(chui)直(zhi)照(zhao)明(ming)，反(fan)射輻射被中心與法線成45°角的環(huan)帶接收。

(9) 45°單方(fang)位/ 垂直(45°ｘ:0°)

其中角度(du)和空間條(tiao)件(jian)滿(man)足45°ａ：0°的條(tiao)件(jian)，但輻射(she)只從(cong)一個方位角發出，這排除(chu)了(le)鏡反射(she)，但突出了(le)質(zhi)地和方向性(xing)。符號(hao)中ｘ表示(shi)入(ru)射(she)光束從(cong)某(mou)任意方位照射(she)參考平面。

(10) 垂(chui)直 45°單方位(0°:45°ｘ)

其中(zhong)角度和空間條件滿足45°ｘ：0°的條件，但光路(lu)相反(fan)。因此樣(yang)品表面被垂直(zhi)照明，從與法線(xian)成45°角的某(mou)個方位接收反(fan)射輻射。

CIE規定，在(zai)(zai)幾何條件(jian)符(fu)合(1)、(2)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)的情況(kuang)下(xia)測量的結(jie)果是(shi)光(guang)(guang)譜反(fan)射因(yin)(yin)(yin)數(shu)(shu)(shu)；當測量張角足(zu)夠(gou)小時，反(fan)射因(yin)(yin)(yin)數(shu)(shu)(shu)的量值與輻(fu)(fu)(fu)亮度(du)(du)因(yin)(yin)(yin)數(shu)(shu)(shu)的量值相同(tong)。符(fu)合幾何條件(jian)（3）且積分(fen)球(qiu)為理(li)想積分(fen)球(qiu)時，測量結(jie)果為反(fan)射比，也(ye)是(shi)臺式分(fen)光(guang)(guang)光(guang)(guang)度(du)(du)計最常采(cai)用的幾何條件(jian)。因(yin)(yin)(yin)此在(zai)(zai)45°ｘ:0°條件(jian)可以給(gei)出(chu)(chu)輻(fu)(fu)(fu)亮度(du)(du)因(yin)(yin)(yin)數(shu)(shu)(shu)β45:0；在(zai)(zai)0°:45°ｘ條件(jian)下(xia)可以給(gei)出(chu)(chu)輻(fu)(fu)(fu)亮度(du)(du)因(yin)(yin)(yin)數(shu)(shu)(shu)β0:45；在(zai)(zai)di:8°條件(jian)下(xia)可以給(gei)出(chu)(chu)輻(fu)(fu)(fu)亮度(du)(du)因(yin)(yin)(yin)數(shu)(shu)(shu)βdi:8，它接近(jin)于輻(fu)(fu)(fu)亮度(du)(du)因(yin)(yin)(yin)數(shu)(shu)(shu)βｄ:0；在(zai)(zai)8°:di條件(jian)的測量結(jie)果是(shi)反(fan)射比ρ。