'/%3E%3C/svg%3E){kind=small}
COLO.Science · Spektroskopija i boja · Vodič za primenu
Vodič za merenje boje — svetlost, boja u brojevima, uzorci i instrumenti
Dve pločice mogu izgledati identično kod mašine za brizganje, a različito pod osvetljenjem u prodavnici, i dve osobe retko isto procenjuju boju. Instrumentalno merenje boje zamenjuje mišljenje brojevima: spektrofotometar meri kako uzorak reflektuje ili propušta svetlost na svakoj talasnoj dužini i to pretvara u standardne vrednosti kao što su CIE L*a*b* i ΔE. Ovaj vodič za merenje boje korak po korak objašnjava šta treba da znate da biste pouzdano merili boju — od svetlosti i percepcije do pripreme uzoraka, uporedivosti rezultata između instrumenata i izbora opreme.
U ovom vodiču
1 · Osnove teorije boja — svetlost, tri atributa boje i prostori boja
Vidljiva svetlost
Svetlost je elektromagnetno zračenje. Radio-talasi, infracrveno, ultraljubičasto i rendgensko zračenje pripadaju istoj porodici; oko reaguje samo na uzak pojas od približno 380 nm (ljubičasta) do 780 nm (crvena). Dnevna svetlost sadrži sve ove talasne dužine i izgleda belo. Predmet izgleda obojeno zato što apsorbuje deo vidljivog spektra, a ostatak reflektuje ili propušta: crvena pločica apsorbuje plavu i zelenu svetlost i vraća uglavnom crvenu.
Spektrofotometar meri upravo to: udeo vraćene svetlosti na svakoj talasnoj dužini, obično od 360 ili 400 nm do 700 ili 780 nm u koracima od 10 nm. Ova spektralna kriva je otisak prsta boje — iz nje se izračunavaju sve vrednosti boje.
Tri atributa boje
Svaki utisak boje može se opisati sa tri atributa. Prostori boja i formule za razliku boja samo su precizni načini da se oni izraze:
Od vizuelnih atlasa do CIE L*a*b*
Rani sistemi boja bili su vizuelni: sistem Munsell (1905) raspoređivao je obojene uzorke prema tonu, vrednosti (svetlini) i hromi. CIE je zatim definisala boju merenjem — XYZ i Yxy (1931), a 1976. prostor CIE L*a*b*, napravljen tako da jednaka rastojanja bolje odgovaraju jednakim vizuelnim razlikama. Zasniva se na teoriji suprotnih boja: boja ne može istovremeno biti crvena i zelena, ili žuta i plava, pa su dve ose (a*, b*) i jedna osa svetline (L*) dovoljne da se smesti svaka boja.
I temperatura menja boju
Mnoge boje se blago menjaju sa temperaturom — ta pojava se naziva termohromizam. Menjaju se čak i keramičke referentne pločice: tipične razlike pločica BCRA Series II pri promeni temperature od 10 °C prikazane su ispod. Najviše reaguju zasićene crvene, narandžaste i žute, a neutralne sive gotovo nimalo. Merite uzorke i standarde na istoj, stabilnoj sobnoj temperaturi, a sveže brizgane ili zagrejane uzorke prvo ostavite da se ohlade.
| Pločica | ΔE*ab / 10 °C | Pločica | ΔE*ab / 10 °C |
|---|---|---|---|
| Bela | 0.01 | Crvena | 1.32 |
| Svetlosiva | 0.02 | Žuta | 0.92 |
| Srednjesiva | 0.05 | Zelena | 0.92 |
| Tamnosiva | 0.05 | Tamnozelena | 0.91 |
| Duboka siva | 0.05 | Duboka plava | 0.17 |
| Duboka roze | 0.60 | Crna | 0.02 |
| Narandžasta | 1.52 |
2 · Svetlost, objekat i posmatrač — zašto boja nije svojstvo samog objekta
Boju vidimo kada svetlost padne na objekat, objekat apsorbuje deo spektra, a ostatak reflektuje ili propusti, i posmatrač — oko i mozak, ili instrument — primi ono što preostane. Promenite bilo koji od ta tri činioca i utisak boje se menja: ista crvena pločica izgleda drugačije na dnevnoj svetlosti, pod sijalicom sa žarnom niti i pod fluorescentnim cevima u prodavnici.
Instrument fiksira sve tri promenljive. Koristi definisan izvor svetlosti, definisanu geometriju merenja i standardnog posmatrača (2° za mala vidna polja, 10° za veća — u industriji se uobičajeno bira 10°). Zato se instrumentalne vrednosti mogu porediti između smena, laboratorija i firmi, a vizuelna procena ne može.
3 · Standardni izvori osvetljenja, metamerizam i komora za boju
Vrednosti boje uvek se izračunavaju za izabrani izvor osvetljenja (iluminant). Najčešći su:
| Iluminant | Predstavlja | Tipična primena |
|---|---|---|
| D65 | Prosečna dnevna svetlost, 6500 K | Podrazumevani za većinu industrija; plastika, boje i lakovi, tekstil |
| A | Sijalica sa žarnom niti (volfram), 2856 K | Provera boje pod toplom unutrašnjom svetlošću |
| F2 / CWF | Hladna bela fluorescentna | Kancelarije, prodavnice — praksa u SAD |
| F11 / TL84 | Uskopojasna fluorescentna | Osvetljenje u maloprodaji — evropska praksa |
| D50 | Dnevna svetlost na horizontu, 5000 K | Štampa i grafička industrija |
| UV | Udeo ultraljubičastog zračenja u svetlosti | Otkrivanje optičkih belila i fluorescencije |
Metamerizam znači da se dva uzorka poklapaju pod jednom svetlošću, a razlikuju pod drugom. Javlja se kada standard i uzorak imaju različite spektre — obično kada se koristi drugi pigment, punilo ili tip polimera. Dobar instrument prikazuje indeks metamerizma i oba spektra jedan pored drugog, pa je uzrok odmah vidljiv.
Komora za boju (kabina za posmatranje sa više standardnih izvora svetlosti) omogućava vizuelnu proveru metamerizma. Ona dopunjuje merenje, ali ga ne zamenjuje: oko vam kaže da razlika postoji, a spektrofotometar koliko je velika i u kom smeru.
4 · Izvori svetlosti, komore za boju i kako se svetlost meri
Izvor svetlosti je deo ocenjivanja boje koji se najčešće podrazumeva — i najčešći razlog zašto se dve osobe ne slažu. Svetlost se opisuje spektralnom raspodelom snage (SPD): koliko snage emituje na svakoj talasnoj dužini. Dve lampe koje izgledaju podjednako belo mogu imati potpuno različite spektre, a uzorak će pod svakom od njih izgledati drugačije.
Šematske spektralne raspodele snage, normalizovane na 560 nm.
Vrednosti kojima se opisuje izvor svetlosti
| Vrednost | Šta govori | Tipična vrednost |
|---|---|---|
| Korelisana temperatura boje (CCT) | Da li bela svetlost deluje toplo ili hladno | 2700–3000 K toplo · 4000 K neutralno · 6500 K dnevna svetlost |
| Indeks reprodukcije boja (CRI, Ra) | Koliko verno se boje vide u poređenju sa referentnom svetlošću (prosek R1–R8; R9 za zasićenu crvenu) | Ra ≥ 90 za rad sa bojom; simulatori dnevne svetlosti Ra ≥ 95 |
| Osvetljenost (luks) | Koliko svetlosti pada na uzorak | 1000–2000 lx za usklađivanje boja; 2000 ± 500 lx za kritično posmatranje otisaka (ISO 3664) |
| Hromatičnost x, y i Duv | Tačna boja svetlosti i njeno odstupanje od linije crnog tela | D65: x 0.3127, y 0.3290 |
| Indeks metamerizma (CIE 51) | Koliko dobro simulator dnevne svetlosti reprodukuje stvarni D65 u vidljivom i UV opsegu | Kategorija A–B (vidljivo), B–C (UV) za dobre komore |
| Udeo UV-a | Pobuđivanje optičkih belila i fluorescentnih pigmenata | Potreban kada se ocenjuju belila ili fluorescentne boje |
Komora za boju (kabina za posmatranje)
Komora za boju je zatvorena kabina sa više standardnih izvora svetlosti — obično D65 (dnevna svetlost), TL84 (evropsko osvetljenje prodavnica), CWF (američko osvetljenje prodavnica), A ili F (topla svetlost sijalice sa žarnom niti), TL83/U30 (topla fluorescentna) i UV. Unutrašnjost je mat neutralno siva (oko Munsell N7), tako da do uzorka dopire samo izabrana svetlost. Kolorista prebacuje između izvora svetlosti i proverava da li se standard i uzorak i dalje poklapaju.
- Posmatrajte uzorke jedan pored drugog, pod uglom od oko 45° prema svetlosti i pod 0° posmatranja, tako da im se ivice dodiruju.
- Prebacite kroz najmanje dva izvora svetlosti — D65 i svetlost prodavnice krajnjeg kupca (TL84 ili CWF) — da biste otkrili metamerizam.
- Zamenite fluorescentne cevi nakon oko 2000 radnih sati; one stare i spektar im se pomera mnogo pre nego što pregore.
- Standardi: ISO 3664 (posmatranje u grafičkoj industriji), ASTM D1729 (vizuelna procena boje nepoluprovidnih materijala).
Svetlost u instrumentu: ksenon, LED i UV kontrola
Spektrofotometru nije potrebna standardna svetlost za merenje: on osvetljava uzorak sopstvenom lampom, meri reflektovani ili propušteni spektar, a zatim izračunava boju za bilo koji iluminant — D65, A, TL84 ili druge. Važno je da lampa ravnomerno pokriva ceo vidljivi opseg i da je stabilna.
- Impulsne ksenonske lampe emituju kontinualni spektar uključujući UV, kao dnevna svetlost. One su referenca za stone instrumente kao što su CS6080 i CS6020.
- LED izvori punog spektra (bela LED sa pojačanim plavim delom) kompaktni su i dugotrajni i koriste se u prenosnim instrumentima kao što je SC810; dodatni plavi kanal popunjava prazninu koju obične bele LED diode imaju ispod 450 nm.
- UV kontrola (UV uključen / UV odsecanje na 400, 420 ili 460 nm) potrebna je kada uzorci sadrže optička belila ili fluorescentne pigmente — rezultat tada zavisi od toga koliko UV zračenja svetlost sadrži.
5 · Boja u brojevima: CIE L*a*b* i L*C*h
- L* — svetlina, od 0 (crna) do 100 (bela)
- a* — crvena (+) ili zelena (−)
- b* — žuta (+) ili plava (−)
- C* — hroma, koliko je boja zasićena
- h° — ugao tona, 0° crvena, 90° žuta, 180° zelena, 270° plava
L*a*b* i L*C*h opisuju istu tačku u prostoru boja. L*C*h je u proizvodnji često lakše tumačiti: „uzorak je manje zasićen” (ΔC* negativno) koloristi je jasnije od kombinacije Δa* i Δb*.
Drugi prostori boja — XYZ, Yxy, Hunter Lab, CIE LUV, Munsell — i indeksi kao što su belina (WI), žutilo (YI) te Gardner ili APHA/Hazen za tečnosti izračunavaju se iz istog izmerenog spektra. Zato je dovoljno jednom izmeriti spektar; prikazane vrednosti su stvar izbora.
6 · Razlika boja ΔE — formule i tolerancije
ΔE je rastojanje između standarda i uzorka u prostoru boja. Koju formulu koristite jednako je važno kao i sam broj:
| Formula | Šta radi | Kada se koristi |
|---|---|---|
| ΔE*ab (CIE 1976) | Pravo rastojanje u L*a*b* | Jednostavna i raširena; manje ujednačena kod zasićenih boja |
| ΔE*94 | Ponderiše svetlinu, hromu i ton | Starije industrijske tolerancije, premazi |
| ΔE*cmc (l:c) | Eliptične tolerancije; 2:1 za prihvatljivost, 1:1 za uočljivost | Tekstil i plastika |
| ΔE*00 (CIEDE2000) | Najbolje slaganje sa vizuelnom procenom | Preporučuje se za nove specifikacije |
Samo orijentaciono: ispod oko 1 razlika se jedva vidi, 1–2 je vidljiva izvežbanom oku pri direktnom poređenju, iznad 2–3 jasno je vidljiva. Prihvatljiva tolerancija zavisi od materijala, boje i primene i dogovara se između kupca i dobavljača — uvek zajedno sa formulom, iluminantom i posmatračem. Tolerancija „ΔE 1” bez ova tri podatka nije specifikacija.
Čitajte komponente, ne samo ukupnu vrednost: pozitivno ΔL* znači da je uzorak svetliji, pozitivno Δa* crveniji, pozitivno Δb* žući, pozitivno ΔC* zasićeniji. Tako kolorista zna koji pigment da koriguje.
7 · Geometrija merenja: d/8, 45/0 i d/0
SCI i SCE — uloga sjaja
SCI (sa uključenom spekularnom komponentom) meri boju materijala bez obzira na sjaj — najbolje za recepturu i poređenje materijala. SCE (sa isključenom spekularnom komponentom) izostavlja refleksiju sjaja i prati vizuelni utisak — korisno kada je završna obrada površine važna. Instrumenti koji mere oba istovremeno direktno pokazuju uticaj sjaja: velika razlika SCI–SCE znači da vizuelnu razliku izaziva površina, a ne bojilo.
8 · Uzorci i priprema — šta meriti i kako
Dobro merenje počinje reprezentativnim, dobro pripremljenim uzorkom. Tabela sažima uobičajen pristup za svaki tip uzorka:
| Uzorak | Režim i geometrija | Priprema i otvor |
|---|---|---|
| Nepoluprovidne plastične pločice, paneli | Refleksija d/8, SCI (i SCE za izgled) | Ravne, čiste, bez ulegnuća; najveći otvor koji pločica dozvoljava (Ø25.4 mm); usrednjeno više pozicija |
| Poluprovidne pločice | Refleksija preko definisane bele podloge ili transmisija d/0 | Uvek ista debljina i ista podloga — u suprotnom pozadina menja rezultat |
| Folije, ploče, staklo | Transmisija d/0; zamućenost (haze) ASTM D1003 | Čisto, bez ogrebotina; držati ravno u komori za transmisiju |
| Tečnosti, ulja, rastvori | Transmisija d/0 u kivetama; APHA/Hazen, Gardner, Saybolt | Isti tip kivete i dužina optičkog puta (npr. 10 mm) za standard i uzorak; bez mehurića |
| Prahovi, granule, pigmenti | Refleksija d/8 u ćeliji ili posudi za prah | Ista visina punjenja i zbijenost; staklo ćelije čisto; meriti više punjenja |
| Paste, kreme, hrana | Refleksija d/8 kroz staklenu ćeliju | Ista debljina sloja; izbegavati vazdušne džepove; meriti brzo ako se uzorak suši ili oksiduje |
| Tekstil, papir | Refleksija d/8; UV kontrola za belila | Presaviti u nepoluprovidni jastučić (više slojeva) ili koristiti definisanu podlogu; rotirati između očitavanja |
| Premazi, boje na panelima | Refleksija d/8 SCI/SCE; 45/0 za izgled | Potpuno očvrsnuti i kondicionirani paneli; ista debljina filma; nanosi preko crno-belih kartica za pokrivnu moć |
9 · Plastika i masterbač u praksi
10 · Uporedivi rezultati — ponovljivost, slaganje između instrumenata i drugi instrument
Ponovljivost opisuje koliko blisko jedan instrument ponavlja sopstveni rezultat (kod dobrih stonih instrumenata ΔE*ab oko 0.01–0.02). Slaganje između instrumenata opisuje koliko se blisko slažu dva instrumenta istog modela (obično ΔE*ab 0.1–0.2). Slaganje između instrumenata različitih proizvođača i konstrukcija nije objavljena specifikacija — ono se utvrđuje u praksi pomoću referentnih standarda.
Kada se pored postojećeg instrumenta uvodi drugi, isplanirajte prelaz:
- Koristite istu geometriju (d/8 sa d/8), isto podešavanje SCI/SCE, veličinu otvora, UV podešavanje, iluminant, posmatrača i formulu ΔE.
- Izmerite skup sopstvenih fizičkih standarda — svetlih, tamnih, zasićenih i poluprovidnih — na oba instrumenta i zabeležite odstupanja.
- Standarde na novom instrumentu snimite iz fizičkih merenja, a ne samo iz prenesenih brojeva; prenesene vrednosti koristite tek nakon provere odstupanja.
- Redovno proveravajte oba instrumenta istim referentnim pločicama, a kalibracione pločice održavajte čistim i u roku važenja.
- Tolerancije definišite kao ΔE između standarda i uzorka izmerenih na istom instrumentu — to je ono što je važno za odluku prolazi/ne prolazi.
11 · Kontrolna lista dobre prakse
12 · Instrumenti za boju i izgled — šta koji meri
Boja je samo deo toga kako površina izgleda. Sjaj, zamućenost, belina, gustina otiska i promena boje efektnih boja zahtevaju sopstveni princip merenja. Pregled ispod pokazuje koji instrument odgovara na koje pitanje i kako se povezuje sa merenjem boje.
Boja, sjaj i zamućenost idu zajedno
Plastični deo može imati tačno odgovarajuće L*a*b* i ipak biti odbijen jer je sjajniji od standarda. Providna folija može imati odgovarajuću boju u transmisiji i ipak izgledati mlečno zbog zamućenosti. Za odobrenje izgleda izmerite boju (SCI i SCE), sjaj i — kod providnih materijala — zamućenost, i prikažite ih zajedno.
13 · Izbor instrumenta
| Potreba | Tip instrumenta | Primer COLO.Science |
|---|---|---|
| Receptura i kontrola kvaliteta plastike, boja i lakova, tekstila; refleksija i transmisija u jednom instrumentu | Stoni spektrofotometar sa sferom d/8 + d/0, ksenonska svetlost | CS6080 · CS6020 |
| Blisko slaganje sa drugim laboratorijama, fluorescentni uzorci | Stoni sa UV filterima za odsecanje i uskim slaganjem između instrumenata | CS6080 |
| Drugi instrument za svakodnevne provere, budžet na prvom mestu | Stoni ksenonski d/8 + d/0 sa jednim UV odsecanjem | CS6020 |
| Veliki ili zakrivljeni delovi na proizvodnoj liniji | Prenosni spektrofotometar d/8 ili 45/0 | SC810 |
| Metalik i sedefaste završne obrade | Višeugaoni spektrofotometar | na upit |
| Sjaj boja, plastike, keramike | Merač sjaja 20°/60°/85° | na upit |
| Zamućenost i transmisija folija i ploča | Merač zamućenosti ili stoni d/0 sa zamućenošću | CS6080 · CS6020 |
| Belina i ISO svetlina papira, brašna, punila | Uređaj za merenje refleksije / merač beline | na upit |
| Gustina otiska i porast tačke | Spektro-denzitometar | na upit |
| Vizuelna procena pod standardnim svetlima | Komora za boju sa D65, TL84, CWF, A i UV | Katalog spektroskopije i boje |
Navedite tipove uzoraka, da li merite refleksiju, transmisiju ili oboje, kao i vrednosti boje i tolerancije koje izveštavate — predložićemo konfiguraciju i, gde je korisno, izmeriti vaše uzorke pre nego što odlučite.
14 · Česta pitanja
Da li je ΔE 1 uvek prihvatljivo?
Ne. Prihvatljivost zavisi od boje, materijala i dogovora sa vašim kupcem. Svetle neutralne boje ocenjuju se strože od tamnih zasićenih; ΔE*00 to bolje odražava od ΔE*ab.
Zašto dva instrumenta daju različite L*a*b* za isti uzorak?
Obično zbog različitih podešavanja (geometrija, SCI/SCE, otvor, UV) ili načina postavljanja uzorka. Uz identična podešavanja instrumenti istog modela se blisko slažu; instrumenti različitih konstrukcija usklađuju se pomoću fizičkih standarda.
Da li mi je potrebna transmisija?
Da, ako radite sa providnim ili poluprovidnim folijama, pločama, staklom ili tečnostima, ili ako izveštavate zamućenost (haze). Za nepoluprovidne uzorke dovoljna je refleksija.
Koji iluminant i posmatrača treba da koristim?
D65 i posmatrač od 10° su industrijski standard. Dodajte drugi iluminant (A ili TL84) za proveru metamerizma.
Koliko često treba kalibrisati?
Najmanje na početku svake smene, nakon uključivanja i zagrevanja, i kad god se uslovi okoline primetno promene.
Saznajte više
Verzija ovog vodiča za štampu dostupna je kao PDF. Napomene o primeni i praktični primeri objavljuju se na COLO.Science, našoj bazi znanja.
Prodaja i podrška za Srbiju
COLO Science Novi SadBranka Radičevića 1, 21000 Novi Sad, Srbija
Telefon: +381 64 659 14 21 · E-pošta: sales@colo.si · Web: colo.si/sr
Isporučujemo laboratorijama u Srbiji i regionu direktno i preko partnera. B2B cene su neto, bez PDV-a.
