包含 (SPIN) 與排除鏡面(SPEX) 反射有何不同 ? 如何判別區分

有很多客戶都會有這個疑問:愛色麗 exactci64 有什麼區別?spin和spex有什麼區別?spexspin 應該選哪個?

其實對於顏色測量儀器,從結構來看,大致分為兩種:0/45° 設備和積分球設備。這是一個老生常談的話題,網上的文章一大把。簡單來說,500系列、exact這些都屬於0/45°設備,因為結構的關係,這一類設備在實際使用的過程中,對於常規的紙質材料游刃有餘,測量的參數也足夠多,密度、網點、疊印、反差、色差等等,但是測量不了高反光的樣品或者是類似於紡織布料的樣品,所以需要有一款不同的結構的機型來測量高反光或是漫反射的樣品,積分球設備做的就是這個工作。

上圖是愛色麗ci64

上圖是愛色麗exact

也就是說,兩個產品沒有高低優劣之分,分使用環境,你就想測量網點、疊印,肯定要用 exact;如果要測金卡、銀卡、布料那就用積分球吧,推薦 ci64

那麼什麼是 SPIN 和 SPEX?或者說,SPIN 和 SPEX 選用哪個呢?

首先要解釋一下什麼是 SPIN 和 SPEX,

SPIN翻譯一下是 Specular Component Included,簡寫:SCI,SPIN

SPEX 是 Specular Component Excluded,簡寫:SCE,SPEX

愛色麗工程師之前寫過一篇文章,裡面詳細解釋了這兩個條件的區別:

http://www.xrite-repair.com/archives/609

其實,很多時候我們只關心結果:

SPIN 是包含鏡面反射,表現的是產品的「真實色」,實際反映的是材質的顏色,和表面狀態(光滑不光滑)沒有關係;

SPEX是排除鏡面反射,表現的是產品的「表觀色」,實際反映的是表面視覺效果,和表面狀態(光滑不光滑)有關;

對於測色儀器,CIE 規定了多種典型的測量結構。其中積分球型測量結構通用性強,被廣泛應用於各個行業。對於反射型顏色測量,市面上最流行的結構為 d/8°,即積分球散射照明,8°接受器接收。另外根據接受器對稱位置積分球的狀態,又可分為包含鏡面反射狀態排除鏡面反射狀態

如上圖,積分球是一個內壁呈白色的圓球,其內壁有極高的反射和散射性能,廣泛用於光源的色度和強度的測量。當其用於顏色測量儀器時,球體會有多個開孔。其中之一是測量孔,它與被測物體緊密接觸;另外還有一個觀測孔,即接受器孔,它在測量孔對面,一般與法線呈8º,用於採集物體的反射光;在與觀測孔相對於法線對稱的地方的開孔,為鏡面反射孔(有時也稱作光澤吸收井),這個孔可以關閉和打開,用來控制鏡面反射光的採集與否。測量物體顏色時,光源會從側面射入球體內部;因為內壁為高反射材料,光會在內壁反復反射,最後照射在樣品表面;樣品將反射部分色光,被在8°位置的接受器接收;接受器將對光進行分解(分光),並通過處理器計算出反射率曲線,然後計算出諸如CIELabCh等常用顏色參數。

與接受器對稱的位置有兩種狀態:一種為積分球全封閉狀態,此時測量獲得的數據,我們成為包含鏡面反射數據(Specular Component Included,簡寫:SCI,SPIN,包含);一種為積分球敞開狀態,此時測量獲得的數據,成為排除鏡面反射數據(Specular Component Excluded,簡寫:SCE,SPEX,包含)。原理圖如下(左邊為包含,右邊為排除):

由於積分球內壁為高反射率高散射材料,內壁上的任一點相當於一個點光源,那麼包含與排除的差異可以理解為鏡面處的光源發光與否(左邊為包含,右邊為排除):

可見包含鏡面反射狀態下,我們看到的結果包含了鏡面反射光;而排除鏡面反射狀態下,則只看到散射光引起的反射,沒有鏡面光。那麼這兩種狀態對於我們顏色測量與生產有何不同意義呢?我們也可以按照圖下面示意圖來分析:

圖中兩個樣品的材質相同,但表面的物理狀況不同。當相同的光源照射到樣品表面後,會發生光的吸收、散射和鏡面反射。樣品表面的物理變化會影響光的傳播,當表面比較光滑時,樣品光澤較高,鏡面反射光會比較強,散射會比較弱;當表面比較粗糙時,樣品光澤較低,鏡面反射光會比較弱,散射會比較強。

所以對於相同材質的樣品,若只是光澤差異,在包含鏡面反射狀態下測量結果是一致的(即1+2=2+1),這時其反映的是材質本身的顏色,我們稱之為真實色;但在排除鏡面反射狀態下,樣品間的差異會比較大(1≠2),數據反映的是材質和表面物理狀況的綜合變化,我們稱之為表觀色,此狀態下與人眼的視覺效果更為接近。

舉個實例:上圖這個紫色樣板是我們在塑料行業常見的顏色色板樣式,根據光澤不同我們可分成三個區域: V1為高光澤區域,V2為磨砂區域,V3為皮紋區域。我們以V1作為標準,將V2和V3與其對比,測量得到的結果如下:

不同位置數據比較一致,色差很小,這是由於它們的材質(包括樹脂和配方)相同;所以包含鏡面反射狀態配色工藝中普遍使用。

可見高光與低光澤數據差異很大,這是由於不同的表面物理狀況(光澤和皮紋)產生了不同的鏡面反射引起的,這和我們的目視效果保持了一致,所以在最終產品質檢過程中廣泛使用。

最後我們用一個表格總結兩種狀態的差異和特點: