COLO.Science · Spektroskopija in barva · Aplikacijski vodnik
Vodnik za merjenje barve — svetloba, barvne vrednosti, vzorci in instrumenti
Dve ploščici sta lahko ob stroju za brizganje videti enaki, pod trgovinsko razsvetljavo pa različni, in dva človeka barvo le redko ocenita enako. Instrumentalno merjenje barve mnenje nadomesti s številkami: spektrofotometer izmeri, kako vzorec odbija ali prepušča svetlobo pri vsaki valovni dolžini, in to pretvori v standardne vrednosti, kot sta CIE L*a*b* in ΔE. Ta vodnik za merjenje barve korak za korakom razloži, kaj morate vedeti za zanesljivo merjenje barve — od svetlobe in zaznave do priprave vzorcev, primerljivosti med instrumenti in izbire opreme.
V tem vodniku
1 · Osnove teorije barv — svetloba, tri lastnosti barve in barvni prostori

Vidna svetloba
Svetloba je elektromagnetno sevanje. Radijski valovi, infrardeče, ultravijolično in rentgensko sevanje spadajo v isto družino; oko se odziva le na ozek pas od približno 380 nm (vijolična) do 780 nm (rdeča). Dnevna svetloba vsebuje vse te valovne dolžine in je videti bela. Predmet je videti obarvan, ker absorbira del vidnega spektra, preostanek pa odbije ali prepusti: rdeča ploščica absorbira modro in zeleno svetlobo ter vrača pretežno rdečo.
Spektrofotometer meri prav to: delež vrnjene svetlobe pri vsaki valovni dolžini, običajno od 360 ali 400 nm do 700 ali 780 nm v korakih po 10 nm. Ta spektralna krivulja je prstni odtis barve — iz nje se izračuna vsaka barvna vrednost.
Tri lastnosti barve
Vsak barvni vtis je mogoče opisati s tremi lastnostmi. Barvni prostori in formule za barvno razliko so le natančni načini, kako jih izraziti:
Od vizualnih atlasov do CIE L*a*b*
Prvi barvni sistemi so bili vizualni: sistem Munsell (1905) je razvrstil pobarvane vzorce po barvnem tonu, svetlosti (value) in kromi. CIE je nato barvo opredelila z meritvijo — XYZ in Yxy (1931), leta 1976 pa prostor CIE L*a*b*, zasnovan tako, da enake razdalje bolje ustrezajo enakim vizualnim razlikam. Temelji na teoriji nasprotnih barv: barva ne more biti hkrati rdeča in zelena ali rumena in modra, zato dve osi (a*, b*) in ena os svetlosti (L*) zadostujejo za umestitev vsake barve.



Tudi temperatura spremeni barvo
Mnoge barve se s temperaturo nekoliko spremenijo — pojav se imenuje termokromizem. Spreminjajo se celo keramične referenčne ploščice: spodaj so prikazane tipične razlike ploščic BCRA Series II pri spremembi temperature za 10 °C. Najbolj se odzivajo nasičene rdeče, oranžne in rumene, nevtralne sive skoraj nič. Vzorce in standarde merite pri enaki, stabilni sobni temperaturi, sveže brizgane ali segrete vzorce pa najprej ohladite.
| Ploščica | ΔE*ab / 10 °C | Ploščica | ΔE*ab / 10 °C |
|---|---|---|---|
| Bela | 0.01 | Rdeča | 1.32 |
| Svetlo siva | 0.02 | Rumena | 0.92 |
| Srednje siva | 0.05 | Zelena | 0.92 |
| Temno siva | 0.05 | Temno zelena | 0.91 |
| Globoko siva | 0.05 | Temno modra | 0.17 |
| Temno roza | 0.60 | Črna | 0.02 |
| Oranžna | 1.52 |
2 · Svetloba, predmet in opazovalec — zakaj barva ni lastnost samega predmeta
Barvo vidimo, ko svetloba pade na predmet, predmet absorbira del spektra, preostanek pa odbije ali prepusti, in opazovalec — oko in možgani ali instrument — sprejme, kar ostane. Če spremenite katerega koli od teh treh, se spremeni barvni vtis: ista rdeča ploščica je videti drugačna na dnevni svetlobi, pod žarnico z žarilno nitko in pod fluorescenčnimi cevmi v trgovini.
Instrument vse tri spremenljivke določi. Uporablja opredeljen svetlobni vir, opredeljeno merilno geometrijo in standardnega opazovalca (2° za majhna vidna polja, 10° za večja — v industriji je običajna izbira 10°). Zato je instrumentalne vrednosti mogoče primerjati med izmenami, laboratoriji in podjetji, vizualne ocene pa ne.
3 · Standardni iluminanti, metamerija in komora za ocenjevanje barv
Barvne vrednosti se vedno izračunajo za izbrani iluminant. Najpogostejši so:
| Iluminant | Predstavlja | Tipična uporaba |
|---|---|---|
| D65 | Povprečna dnevna svetloba, 6500 K | Privzeto v večini panog; plastika, barve, tekstil |
| A | Žarnica z žarilno (volframovo) nitko, 2856 K | Preverjanje barve pri topli notranji svetlobi |
| F2 / CWF | Hladno bela fluorescenčna | Pisarne, trgovine — praksa v ZDA |
| F11 / TL84 | Ozkopasovna fluorescenčna | Trgovinska razsvetljava — evropska praksa |
| D50 | Dnevna svetloba ob obzorju, 5000 K | Tisk in grafična dejavnost |
| UV | Delež ultravijolične svetlobe | Zaznavanje optičnih belil in fluorescence |
Metamerija pomeni, da se dva vzorca ujemata pri eni svetlobi in razlikujeta pri drugi. Pojavi se, ko imata standard in vzorec različna spektra — običajno pri uporabi drugega pigmenta, polnila ali vrste polimera. Dober instrument poroča indeks metamerije in prikaže oba spektra drug ob drugem, tako da je vzrok takoj viden.
Komora za ocenjevanje barv (opazovalna komora z več standardnimi svetlobami) omogoča vizualno preverjanje metamerije. Meritev dopolnjuje, ne nadomešča pa je: oko vam pove, da razlika obstaja, spektrofotometer pa, kako velika je in v katero smer.
4 · Svetlobni viri, komore za ocenjevanje barv in merjenje svetlobe
Svetlobni vir je del ocenjevanja barve, ki ga najpogosteje jemljemo kot samoumevnega — in najpogosteje razlog, da se dva človeka ne strinjata. Svetlobo opisuje njena spektralna porazdelitev moči (SPD): koliko moči oddaja pri posamezni valovni dolžini. Dve sijalki, ki sta videti enako beli, imata lahko popolnoma različna spektra in vzorec bo pod vsako od njiju videti drugače.
Shematske spektralne porazdelitve moči, normirane pri 560 nm.
Vrednosti, ki opisujejo svetlobni vir
| Vrednost | Kaj pove | Tipična vrednost |
|---|---|---|
| Korelirana barvna temperatura (CCT) | Ali je bela svetloba videti topla ali hladna | 2700–3000 K topla · 4000 K nevtralna · 6500 K dnevna svetloba |
| Indeks barvnega videza (CRI, Ra) | Kako zvesto so barve prikazane v primerjavi z referenčno svetlobo (povprečje R1–R8; R9 za nasičeno rdečo) | Ra ≥ 90 za delo z barvami; simulatorji dnevne svetlobe Ra ≥ 95 |
| Osvetljenost (luks) | Koliko svetlobe pade na vzorec | 1000–2000 lx za ujemanje barv; 2000 ± 500 lx za kritično ogledovanje tiskovin (ISO 3664) |
| Kromatičnost x, y in Duv | Natančna barva svetlobe in njena oddaljenost od krivulje črnega telesa | D65: x 0.3127, y 0.3290 |
| Indeks metamerije (CIE 51) | Kako dobro simulator dnevne svetlobe posnema dejansko D65 v vidnem in UV območju | Kategorija A–B (vidno), B–C (UV) za dobre komore |
| Delež UV | Vzbujanje optičnih belil in fluorescenčnih pigmentov | Potreben pri ocenjevanju belil ali fluorescenčnih barv |
Komora za ocenjevanje barv (opazovalna komora)

Komora za ocenjevanje barv je zaprta omarica z več standardnimi svetlobnimi viri — običajno D65 (dnevna svetloba), TL84 (evropska trgovinska razsvetljava), CWF (ameriška trgovinska razsvetljava), A ali F (topla svetloba žarnice), TL83/U30 (topla fluorescenčna) in UV. Notranjost je mat nevtralno siva (približno Munsell N7), tako da do vzorca pride le izbrana svetloba. Kolorist preklaplja med svetlobami in preverja, ali se standard in vzorec še ujemata.
- Vzorce opazujte drug ob drugem, s stičnima robovoma, pod kotom približno 45° glede na svetlobo in z opazovanjem pod 0°.
- Preklopite vsaj dve svetlobi — D65 in svetlobo trgovine končnega kupca (TL84 ali CWF) — da razkrijete metamerijo.
- Fluorescenčne cevi zamenjajte po približno 2000 obratovalnih urah; starajo se in njihov spekter se premakne, še preden odpovejo.
- Standardi: ISO 3664 (ogledovanje v grafični dejavnosti), ASTM D1729 (vizualno ocenjevanje barve neprozornih materialov).

Svetloba v instrumentu: ksenon, LED in nadzor UV
Spektrofotometer za merjenje ne potrebuje standardne svetlobe: vzorec osvetli z lastno sijalko, izmeri odbiti ali prepuščeni spekter in nato izračuna barvo za kateri koli iluminant — D65, A, TL84 ali druge. Pomembno je, da sijalka enakomerno pokriva celotno vidno območje in je stabilna.
- Pulzne ksenonske sijalke oddajajo zvezni spekter vključno z UV, podobno kot dnevna svetloba. So referenca za namizne instrumente, kot sta CS6080 in CS6020.
- Polnospektralni LED viri (bela LED z ojačano modro) so kompaktni in dolgotrajni ter se uporabljajo v prenosnih instrumentih, kot je SC810; dodatni modri kanal zapolni vrzel, ki jo imajo običajne bele LED pod 450 nm.
- Nadzor UV (z UV / UV-rez pri 400, 420 ali 460 nm) je potreben, kadar vzorci vsebujejo optična belila ali fluorescenčne pigmente — rezultat je tedaj odvisen od tega, koliko UV vsebuje svetloba.

5 · Barva v številkah: CIE L*a*b* in L*C*h
- L* — svetlost, od 0 (črna) do 100 (bela)
- a* — rdeča (+) ali zelena (−)
- b* — rumena (+) ali modra (−)
- C* — kroma, kako nasičena je barva
- h° — kot barvnega tona, 0° rdeča, 90° rumena, 180° zelena, 270° modra
L*a*b* in L*C*h opisujeta isto točko v barvnem prostoru. L*C*h je v proizvodnji pogosto lažje razumeti: »vzorec je manj nasičen« (ΔC* negativen) je koloristu jasnejše kot kombinacija Δa* in Δb*.
Drugi barvni prostori — XYZ, Yxy, Hunter Lab, CIE LUV, Munsell — in indeksi, kot so belina (WI), rumenost (YI) ter Gardner ali APHA/Hazen za tekočine, se izračunajo iz istega izmerjenega spektra. Zato zadostuje, da spekter izmerite enkrat; katere vrednosti poročate, je stvar izbire.
6 · Barvna razlika ΔE — formule in tolerance
ΔE je razdalja med standardom in vzorcem v barvnem prostoru. Katero formulo uporabite, je enako pomembno kot sama številka:
| Formula | Kaj naredi | Kdaj uporabiti |
|---|---|---|
| ΔE*ab (CIE 1976) | Neposredna razdalja v L*a*b* | Preprosta in razširjena; manj enakomerna pri nasičenih barvah |
| ΔE*94 | Utežuje svetlost, kromo in barvni ton | Starejše industrijske tolerance, premazi |
| ΔE*cmc (l:c) | Eliptične tolerance; 2:1 za sprejemljivost, 1:1 za zaznavnost | Tekstil in plastika |
| ΔE*00 (CIEDE2000) | Najboljše ujemanje z vizualno oceno | Priporočena za nove specifikacije |
Le za orientacijo: pod približno 1 je razlika komaj vidna, 1–2 je vidna izurjenemu očesu pri neposredni primerjavi, nad 2–3 je jasno vidna. Sprejemljiva toleranca je odvisna od materiala, barve in uporabe ter se dogovori med kupcem in dobaviteljem — vedno skupaj s formulo, iluminantom in opazovalcem. Toleranca »ΔE 1« brez teh treh ni specifikacija.
Berite komponente, ne le skupne vrednosti: pozitiven ΔL* pomeni, da je vzorec svetlejši, pozitiven Δa* bolj rdeč, pozitiven Δb* bolj rumen, pozitiven ΔC* bolj nasičen. Tako kolorist ve, kateri pigment mora popraviti.
7 · Merilna geometrija: d/8, 45/0 in d/0
SCI in SCE — vloga sijaja
SCI (vključena zrcalna komponenta) meri barvo materiala ne glede na sijaj — najboljše za recepturo in primerjavo materialov. SCE (izključena zrcalna komponenta) izpusti zrcalni odboj in sledi vizualnemu vtisu — uporabno, kadar je pomembna obdelava površine. Instrumenti, ki merijo oboje hkrati, neposredno pokažejo vpliv sijaja: velika razlika SCI–SCE pomeni, da vizualno razliko povzroča površina, ne barvilo.
8 · Vzorci in priprava — kaj in kako meriti
Dobra meritev se začne z reprezentativnim, dobro pripravljenim vzorcem. Tabela povzema običajen pristop za posamezno vrsto vzorca:
| Vzorec | Način in geometrija | Priprava in odprtina |
|---|---|---|
| Neprozorne plastične ploščice, plošče | Refleksija d/8, SCI (in SCE za videz) | Ravne, čiste, brez udrtin; največja odprtina, ki jo ploščica dopušča (Ø25.4 mm); povprečje več položajev |
| Prosojne ploščice | Refleksija na opredeljeni beli podlagi ali transmisija d/0 | Vedno enaka debelina in enaka podlaga — sicer ozadje spremeni rezultat |
| Folije, plošče, steklo | Transmisija d/0; motnost (haze) ASTM D1003 | Čiste, brez prask; ravno vpete v transmisijsko komoro |
| Tekočine, olja, raztopine | Transmisija d/0 v kivetah; APHA/Hazen, Gardner, Saybolt | Enak tip kivete in optična pot (npr. 10 mm) za standard in vzorec; brez mehurčkov |
| Praški, granulati, pigmenti | Refleksija d/8 v celici ali posodici za prah | Enaka višina polnjenja in zbitost; steklo celice naj bo čisto; izmerite več polnjenj |
| Paste, kreme, živila | Refleksija d/8 skozi stekleno celico | Enaka debelina sloja; brez zračnih žepov; merite hitro, če se vzorec suši ali oksidira |
| Tekstil, papir | Refleksija d/8; nadzor UV za belila | Zložite v neprozorno blazinico (več slojev) ali uporabite opredeljeno podlago; med meritvami vzorec zasukajte |
| Premazi, barve na ploščah | Refleksija d/8 SCI/SCE; 45/0 za videz | Popolnoma utrjene in kondicionirane plošče; enaka debelina filma; nanosi na črno-belih kartah za pokrivnost |
9 · Plastika in masterbatch v praksi
10 · Primerljivi rezultati — ponovljivost, ujemanje med instrumenti in drugi instrument
Ponovljivost opisuje, kako natančno instrument ponovi lasten rezultat (pri dobrih namiznih instrumentih ΔE*ab okoli 0.01–0.02). Ujemanje med instrumenti opisuje, kako dobro se ujemata dva instrumenta istega modela (običajno ΔE*ab 0.1–0.2). Ujemanje med instrumenti različnih proizvajalcev in izvedb ni objavljena specifikacija — ugotovi se v praksi z referenčnimi standardi.
Ko ob obstoječi instrument dodate drugega, načrtujte prehod:
- Uporabite enako geometrijo (d/8 z d/8), enako nastavitev SCI/SCE, velikost odprtine, nastavitev UV, iluminant, opazovalca in formulo ΔE.
- Na obeh instrumentih izmerite nabor lastnih fizičnih standardov — svetlih, temnih, nasičenih in prosojnih — in zabeležite odmike.
- Standarde na novem instrumentu shranite iz fizičnih meritev, ne le iz prenesenih številk; prenesene vrednosti uporabite šele po preverjanju odmika.
- Oba instrumenta redno preverjajte z enakimi referenčnimi ploščicami, kalibracijske ploščice pa naj bodo čiste in veljavne.
- Tolerance opredelite kot ΔE med standardom in vzorcem, izmerjenima na istem instrumentu — to je pomembno za odločitev ustreza/ne ustreza.
11 · Kontrolni seznam dobre prakse
12 · Instrumenti za barvo in videz — kaj meri posamezni
Barva je le en del videza površine. Sijaj, motnost, belina, tiskovna gostota in barvni premik efektnih barv zahtevajo vsak svoje merilno načelo. Spodnji pregled prikazuje, kateri instrument odgovori na katero vprašanje in kako je povezan z merjenjem barve.

Barva, sijaj in motnost sodijo skupaj
Plastični del ima lahko natanko pravi L*a*b* in je vseeno zavrnjen, ker ima večji sijaj kot standard. Prozorna folija ima lahko pravo barvo v transmisiji in je zaradi motnosti vseeno videti mlečna. Za odobritev videza izmerite barvo (SCI in SCE), sijaj in — pri prozornih materialih — motnost ter jih poročajte skupaj.
13 · Izbira instrumenta
| Potreba | Vrsta instrumenta | Primer COLO.Science |
|---|---|---|
| Receptura in kontrola kakovosti plastike, barv, tekstila; refleksija in transmisija v enem instrumentu | Namizni spektrofotometer s kroglo d/8 + d/0, ksenonska svetloba | CS6080 · CS6020 |
| Tesno ujemanje z drugimi laboratoriji, fluorescenčni vzorci | Namizni z UV-rez filtri in tesnim ujemanjem med instrumenti | CS6080 |
| Drugi instrument za vsakodnevna preverjanja, predvsem ugodna cena | Namizni ksenonski d/8 + d/0 z enim UV-rez filtrom | CS6020 |
| Veliki ali ukrivljeni deli na proizvodni liniji | Prenosni spektrofotometer d/8 ali 45/0 | SC810 |
| Kovinske in biserne površine | Večkotni spektrofotometer | na povpraševanje |
| Sijaj barv, plastike, keramike | Merilnik sijaja 20°/60°/85° | na povpraševanje |
| Motnost in transmisija folij in plošč | Merilnik motnosti ali namizni d/0 z motnostjo | CS6080 · CS6020 |
| Belina in ISO svetlost papirja, moke, polnil | Merilnik refleksije / merilnik beline | na povpraševanje |
| Tiskovna gostota in prirast točke | Spektro-denzitometer | na povpraševanje |
| Vizualno ocenjevanje pri standardnih svetlobah | Komora za ocenjevanje barv z D65, TL84, CWF, A in UV | Katalog spektroskopije in barve |
Sporočite nam vrste vzorcev, ali merite refleksijo, transmisijo ali oboje, ter barvne vrednosti in tolerance, ki jih poročate — predlagamo konfiguracijo in po potrebi izmerimo vaše vzorce, preden se odločite.
14 · Pogosta vprašanja
Je ΔE 1 vedno sprejemljiv?
Ne. Sprejemljivost je odvisna od barve, materiala in dogovora s kupcem. Svetle nevtralne barve se ocenjujejo strožje kot temne nasičene; ΔE*00 to odraža bolje kot ΔE*ab.
Zakaj dva instrumenta za isti vzorec dasta različne L*a*b*?
Običajno zaradi različnih nastavitev (geometrija, SCI/SCE, odprtina, UV) ali predstavitve vzorca. Pri enakih nastavitvah se instrumenti istega modela tesno ujemajo; instrumente različnih izvedb uskladimo s fizičnimi standardi.
Ali potrebujem transmisijo?
Da, če delate s prozornimi ali prosojnimi folijami, ploščami, steklom ali tekočinami ali če poročate motnost. Za neprozorne vzorce zadostuje refleksija.
Kateri iluminant in opazovalca naj uporabim?
D65 in opazovalec 10° sta industrijski privzeti nastavitvi. Za preverjanje metamerije dodajte drugi iluminant (A ali TL84).
Kako pogosto naj kalibriram?
Vsaj ob začetku vsake izmene, po vklopu in ogrevanju ter vedno, ko se pogoji okolice opazno spremenijo.
Več o tem
Različica tega vodnika za tisk je na voljo kot PDF. Aplikacijska navodila in praktični primeri so objavljeni na COLO.Science, naši bazi znanja.
Prodaja in podpora za mednarodne stranke
COLO Lab ExpertsPolje ob Sotli 4, SI-3255 Buče, Slovenija
Telefon: +386 70 713 437 · E-pošta: sales@colo.si · Splet: colo.si
Laboratorije po Evropi oskrbujemo neposredno in prek partnerjev. B2B cene so neto, brez DDV.
