光源對碧璽紅色的影響范文

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《礦物學報》2016年第二期

摘要：

在CIE1976L*a*b*均勻色空間內在D65光源照射下對碧璽紅色的L*、a*、b*值進行定量測量，進而計算出彩度值C*、色調角ho。在ColiControl中進行模擬，得出在A光源、CWF光源照射下的碧璽紅色顏色參數，由此確定最佳照明光源。對比D65、A光源和CWF光譜功率分布理論值發現，D65光源的光譜功率分布連續、相對平滑且色溫高，結合統計分析證明光源的變換對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*。得出結論：A標準照明光源為碧璽紅色的最佳照明光源，D65標準照明光源可作為碧璽紅色的最佳評價光源。

關鍵詞：

碧璽；標準光源；質量評價

碧璽（寶石級電氣石）作為有色寶石，顏色是影響其質量評價最重要的因素，其顏色好壞直接影響碧璽價值的高低。其中紅色是碧璽中價值最高的，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、深紅色等產出比較多，色調變化較大。影響寶石顏色質量評價與產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出不同的顏色。寶石由于其自身內部的致色離子對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。對于觀察者而言，雖然人眼具有對可見光的靈敏分辨力，但對具體波長可見光的感知是因人而異的。對同一寶石品種與觀察者來說，標準光源的選定對顏色評價尤為關鍵。物體色會隨照明光源的不同而發生改變。市場上將品質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更為飽滿艷麗，從而以更高的價格售出。由此可見，研究光源變換對紅色碧璽顏色的影響顯得至關重要。我們結合Coli5測色儀與ColiControl的使用，分析不同標準光源對碧璽顏色評價的影響。根據國標GB/T20146-2006對標準照明光源的要求，以及珠寶玉石的檢測、質量評價等實際工作的需求，和照明光源的均一性等，選取模擬陰天時日光的D65光源（相關色溫6504K）、用于家庭居室或商店照明的屬典型白熾燈的A光源（相關色溫2856K），并參考用于美國商業與辦公機構的冷白熒光光源的CWF光源（相關色溫4150K）。D65代表平均晝光，雖然到目前仍沒有任何一種人工光源可完全發出同D65光譜分布功率完全相同的光，但目前的技術已能進行高度模擬，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推薦使用的質量評價光源，也是我國眾多標準中必不可少的標準光源。A光源為CIE15:2004推薦的充氣鎢絲燈，由于其在長波區域具有相對較高的能量分布，使其光色偏向黃色。但由于具有較高的顯色性指數，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光源為現今較為流行的一種光源。

1樣品的選取與實驗

為了研究標準光源對碧璽紅色的影響，本實驗選取了39顆紅色碧璽進行測試。為了保證實驗樣品更具有代表性，所選紅色碧璽包含了紫紅色、紅色和粉紅色3種色調。所選樣品表面拋光良好，內部包裹體較少，排除了其他因素對于實驗的干擾。為了保證實驗的準確性，本實驗一律采用碧璽臺面進行測試。本實驗將碧璽樣品置于標準白色背景上，采用Coli5測色儀，通過積分球收集樣品表面的反射信號；測試條件：反射，不包含鏡面反射，D65標準光源照明；測量范圍為360～750nm，測量時間<2.5s，波長間隔為10nm，電壓為240V，電流為50～60Hz。測試之后將所得數據錄入ColiControl中，進而模擬出碧璽在A光源及CWF光源下的顏色參數。

2實驗結果討論

在D65光源下，基于CIE1976L*a*b*色空間，測得每粒碧璽的色空間坐標與a*、b*，計算出彩度C*與色調角ho，在ColiControl中進行模擬，得出在A光源、CWF光源照射下的碧璽紅色顏色參數。

2.1光源、樣品對碧璽紅色的影響不同光源的光譜功率分布是不同的，它通過影響光源的顯色指數而最終決定光源的顯色性。若光源的光譜成分全同時光譜功率分布曲線平滑，則必然具有高顯色指數、高顯色性。碧璽紅色的彩度與明度相對較高，所以對于不同光源非常敏感。實測并計算D65與A光源的相對光譜功率分布（圖1、2），并對比分析CWF光源的光譜功率分布理論值（圖3），發現D65光源的光譜功率分布曲線在綠、黃、紅區的分布比較均勻，最高峰值出現在480nm左右的藍綠區，因為顯色指數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等多處出現銳峰，且由于光譜功率分布曲線過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，可見光范圍內以紅區的光譜輻射最強，顯色指數高達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，計算機擬色同樣證明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）。考慮到光源和樣品是決定碧璽色外觀的2個互不干擾的獨立因素，通過SPSS軟件，將光源和樣品與其顏色做無重復雙因素方差分析，確定它們各自對其顏色指數的影響程度。結果表明：因為P0.01，達到極顯著性水平，所以無論是光源還是樣品本身對翡翠明度L*和彩度C*與色調ho都有明顯影響。方差分析中還可以通過F值來判斷差異顯著性，當F≥P時，有極顯著（或顯著）差異。表中F>>P，驗證了樣品本身和光源對所有顏色指數的影響都很大的結論。

2.2單因素方差分析為進一步研究光源的變換對樣品顏色指數的影響，具體到哪種光源的變換對樣品的顏色指數影響大，需要繼續進行單因素方差分析。不同的單因素方差分析方法的靈敏度不同，采用針對各顏色指數的方差齊性檢驗，以期獲得區分度較大的分析方法。若P>0.05，則方差是齊性的，選用LSD方法分析數據的敏感性最高，分析效果最明顯；如果P<0.05，則方差不齊，改用Tamhane方法對數據進行多重比較分析，效果會更明顯。表3數據顯示，PL*>0.05、PC*>0.05，通過齊性檢驗，選用LSD方法分析不同光源對它們的影響；而Pho<0.05，所以用Tamhane方法分析不同光源對它們的影響（表4）。

2.2.1標準光源對碧璽紅色明度的影響由圖4所示可知，不同色溫的標準光源對于碧璽的明度沒有明顯影響。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光源對碧璽紅色的明度影響不明顯。A光源在長波處擁有更高能量（見圖1），其光色偏向于橙紅色調。A光源由于其偏向橙色光，當橙色光線照射到碧璽表面時能夠增大碧璽的明度值。使樣品看起來更加明亮。

2.2.2標準光源對于碧璽紅色彩度的影響圖5和表6顯示，不同標準光源照射對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光源作為美國冷白商店光源，其在波長λ∈（550，620）能量分布更高，其色調偏向于黃綠光。當黃綠色光疊加到紅色的碧璽樣片上，使碧璽顯示出來的紅色受到了干擾，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，顯示出來的顏色更為客觀。A光源本身為彩色光，其在較長的波長范圍內擁有更高的能量，其色光偏向于橙紅色調，當橙紅色光疊加到紅色的碧璽樣品上時，使得碧璽樣品的彩度值升高，顯示出來的紅色更加飽滿。因此，D65光源適宜用來對碧璽進行評估。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中。

2.2.3標準光源對碧璽紅色色調角的影響由圖6和表7所示可知，對于色調角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角明顯增大，而CWF光源則使其色調角明顯減小。對于ho>8.98的樣品（即紅色的碧璽樣品）而言，CWF光源使碧璽色調角增大，而A光源則使其色調角減小，但不明顯。D65光源、A光源、CWF光源對不同色調的碧璽樣品影響不同。CWF光源由于其在紫色波長區域擁有更高的能量，其色光中有紫色光的部分。當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。因此，碧璽樣品在銷售時可以采用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結論

綜合考慮光源的光譜功率分布曲線與實驗結果可知：（1）D65光源在360～780nm范圍內能量分布相對A光源與CWF光源要均勻得多，且與實測日光的相對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，能更好地真實地反映物體的顏色。因此，D65光源更適用于碧璽紅色質量評估。（2）A光源的色溫（2856K）要比D65光源的色溫（6504K）與CWF光源（4150K）低，其在長波紅區部分能量明顯高于短波藍紫區能量，光源光色整體呈現偏黃的效果，能明顯提高碧璽紅色的彩度，改變碧璽紅色的色調。因此，更適用于紅色碧璽的銷售與展示。（3）CWF光源在波長λ∈（550，620）能量分布更高，其色調偏向于黃綠光，會降低碧璽紅色的彩度，且對于色調有較大影響，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：中國地質大學（北京）珠寶學院