有關白度的基本理論及計算

發布時間：2020-02-28 15:38

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1、有關白度的基本理論

在顏色世界里，人們遇到較多的是白和近白色�！鞍住本哂泄夥瓷浔龋鞫龋└吆蜕柡投龋ú识龋┑偷奶厥忸伾珜傩��；谀恳暩兄袛喾瓷湮矬w所能“顯白的程度”，術語上稱之為白度。與其他顏色一樣，白色也是三維空間的量，大多數色覺正常的觀察者可以將一定范圍內的光反射比、色飽和度和主波長不同的白色，按其白度的高低排成一維的白度序列，從而進行定量的評價。

從色知覺角度講，白度的評價和測量與高等色度學有關，工農業產品生產及質量檢測的實踐表明，確定白度的概念是有意義的。雖然在不同的生產領域里對白度的評價和公式的應用有不同的見解，但是仍然能夠在可靠性和準確性方面均使人滿意的情況下，得出相對統一的白度標。

實踐證明，白度可以與已確立的色度參數和色知覺參數聯系起來。人們知道，所謂理想的標準白板是對一切波長的輻射都是無吸收地完全漫射體，即它是反射比對任何波長都等于 1 的一種純白物體。白雪或許是的具有世界一致性的純白色代表。但它無法長期保存亦無法隨時隨地取得。故現代的標準白板只能以反射比非常接近 1 的一些化學品作為代表——標準白，而且也不是一個全漫射反射體，以此對被測物質作目視的相對比較，這就是至今尚無一種白的自然物質來作為白色的緣由。

2、關于白度的定量評價

2.1 現行的基本原則

一般地說，當物體表面對可見光譜所有波長的反射比在80 %以上，可認為該物質的表面為白色。另外，也有些專家用三刺激值Y（明度）和興奮純度（Pe）來表征白色。Berger 認為：當樣品的表面Y>70，Pe<10 %時可當作白；MacAdam的實驗數據則為Y=70～90，Pe=0～10 %；而Grum等則認為物質表面的純度在0～12 %和高反射比就看作白。

CIE 色度技術委員會在1986 年制定了白度測量應遵循的共同規范：

（1）應該使用同樣的標準光源（或照明體）來進行視覺的儀器的白度測量，推薦用D65 照明體為近似的CIE 標準光源；

（2）在與（1）條不一致的條件下得到的實驗數據不能確立或檢驗白度公式；

（3）推薦使用白度W=100 的完全反射體（在可見波段光譜反射比都等于1 的理想漫射體。簡稱PRD）作為白度公式的參照標準。確立或檢驗白度公式時都必須歸一或PRD的白度值等于100。

根據以上規范，任何白色物體的白度是表示它對于PRD 白色程度的相對值。因此，以PRD為參照基準而標定的標準白板的標準反射比標準以及由此而確定的三刺激值X，Y，Z，或者由此而確定的三刺激值反射比因數RX，RY，RZ 等都可以作為計量白度標的基礎。

2.2 白度評定的公式

我國現行白度評定一般分甘茨白度、藍光白度和亨特白度3 種評定。

按CIE 正式推薦的在D65 標準光源下，以完全反射漫射體作為參照標準白，白度定量評價公式如下:

2.2.1 甘茨白度

甘茨白度是CIE 白度委員會在1986 年正式公布出版的白度公式�？梢詫憺閃GANZ，其特點是：以物體顏色的三刺激值為依據作為計算，顏色的三刺激值性質決定了對白度的貢獻，它們的等白度表面是等間距的平行面，其白度可以用Y，x，y 的線性公式表示：

W=Y+800（xn- x）+1700（yn- y）

W10=Y10+800（xn- x10）+1700（yn- y10）

TW=900（xn- x）- 650（yn- y）

TW10=900（xn- x10）-650（yn- y10）

W10 為白度值；TW，TW10 為淡色調指數；Y，x10，y10 為在10o 視場下，測得試樣值；xn，yn為在10°視場下D65標準光源的坐標值；xn=0.3138，yn=0.3309。

從公式可以看出，對于任何光譜中性的白度樣品，其白度值W都等于三刺激值Y，W值越大，表示白度越高。淡色調指數值可正可負，正值越大表示帶淡藍—綠度越大，負的絕對值越大就表示淡品紅—黃度越大。公式主要用于W（或W10）值大于40、小于（5Y- 280）或小于（5Y10- 280），TW（或TW10）值大于- 3、小于+3 的樣品。

該公式結果與目視的相關性較好，但其級差與目視級差差別較大，對明顯帶顏色的樣品沒有意義。

2.2.2 藍光白度（又稱R457白度）

R457白度是一種簡易的測量方法，在國際標準ISO2470 紙張漫反射比的測量，以及我國造紙、塑料、建材等一些行業中都使用了R457白度。它規定利用近似的A光源照明，白度儀器的總體有效光譜響應曲線的峰值波長在457nm 處，半寬度44 nm。

定義藍光白度為：Wr=KrΣβ（λ）F（λ）△λ

式中：Kr=100/ΣF（λ）△λ；β（λ）為與標準白板的藍光白度儀器相同照

明觀察條件下的光譜亮度因數。

ISO關于紙張板白度的新標準也使用了三刺激值反射比因數的概念和定義。這樣一般三刺激值色度測量儀在D65/10°條件下，利用測量Z值獲得R457白度值，其轉換方程為：

Wr=0.925×Z+1.16

另外一種說法為：

在GB/ T5950- 86《建材及非礦產品白度測量方法》中曾規定了三色平均值白度公式：Wtr=( B480+G520 +R620)/ 3。這是GB/ T2015- 91 使用的三波長反射比白度計算公式。WB=R457

2.2.3 亨特白度

根據GB/T 5950—1996《建筑材料與非金屬礦產品白度測量方法》提出了亨特白度公式：