光源对碧玺红色的影响范文

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《矿物学报》2016年第二期

摘要：

在CIE1976L*a*b*均匀色空间内在D65光源照射下对碧玺红色的L*、a*、b*值进行定量测量，进而计算出彩度值C*、色调角ho。在ColiControl中进行模拟，得出在A光源、CWF光源照射下的碧玺红色颜色参数，由此确定最佳照明光源。对比D65、A光源和CWF光谱功率分布理论值发现，D65光源的光谱功率分布连续、相对平滑且色温高，结合统计分析证明光源的变换对碧玺红色明度的影响最小，A光源最有利于提升碧玺红色的C*与L*。得出结论：A标准照明光源为碧玺红色的最佳照明光源，D65标准照明光源可作为碧玺红色的最佳评价光源。

关键词：

碧玺；标准光源；质量评价

碧玺（宝石级电气石）作为有色宝石，颜色是影响其质量评价最重要的因素，其颜色好坏直接影响碧玺价值的高低。其中红色是碧玺中价值最高的，以紫红色和玫瑰红色最佳，有红碧玺之称。但自然界以棕褐、褐红、深红色等产出比较多，色调变化较大。影响宝石颜色质量评价与产生宝石颜色具有相同的三要素，即光源、宝石和观察者。不同的光源具有不同的光谱能量分布，因而照射到宝石上使宝石呈现出不同的颜色。宝石由于其自身内部的致色离子对光源光波的选择性吸收、反射、透射而使宝石具有不同的颜色。对于观察者而言，虽然人眼具有对可见光的灵敏分辨力，但对具体波长可见光的感知是因人而异的。对同一宝石品种与观察者来说，标准光源的选定对颜色评价尤为关键。物体色会随照明光源的不同而发生改变。市场上将品质参差的红色碧玺放在特定灯光照射下则可以使其色泽看起来更为饱满艳丽，从而以更高的价格售出。由此可见，研究光源变换对红色碧玺颜色的影响显得至关重要。我们结合Coli5测色仪与ColiControl的使用，分析不同标准光源对碧玺颜色评价的影响。根据国标GB/T20146-2006对标准照明光源的要求，以及珠宝玉石的检测、质量评价等实际工作的需求，和照明光源的均一性等，选取模拟阴天时日光的D65光源（相关色温6504K）、用于家庭居室或商店照明的属典型白炽灯的A光源（相关色温2856K），并参考用于美国商业与办公机构的冷白荧光光源的CWF光源（相关色温4150K）。D65代表平均昼光，虽然到目前仍没有任何一种人工光源可完全发出同D65光谱分布功率完全相同的光，但目前的技术已能进行高度模拟，主要采用带滤光器的高压氙弧灯、带滤光器的白炽灯和荧光灯。D65光源不仅是CIE推荐使用的质量评价光源，也是我国众多标准中必不可少的标准光源。A光源为CIE15:2004推荐的充气钨丝灯，由于其在长波区域具有相对较高的能量分布，使其光色偏向黄色。但由于具有较高的显色性指数，故从理论上讲，此光源下的物体将极为接近日光下的颜色。CWF光源为现今较为流行的一种光源。

1样品的选取与实验

为了研究标准光源对碧玺红色的影响，本实验选取了39颗红色碧玺进行测试。为了保证实验样品更具有代表性，所选红色碧玺包含了紫红色、红色和粉红色3种色调。所选样品表面抛光良好，内部包裹体较少，排除了其他因素对于实验的干扰。为了保证实验的准确性，本实验一律采用碧玺台面进行测试。本实验将碧玺样品置于标准白色背景上，采用Coli5测色仪，通过积分球收集样品表面的反射信号；测试条件：反射，不包含镜面反射，D65标准光源照明；测量范围为360～750nm，测量时间<2.5s，波长间隔为10nm，电压为240V，电流为50～60Hz。测试之后将所得数据录入ColiControl中，进而模拟出碧玺在A光源及CWF光源下的颜色参数。

2实验结果讨论

在D65光源下，基于CIE1976L*a*b*色空间，测得每粒碧玺的色空间坐标与a*、b*，计算出彩度C*与色调角ho，在ColiControl中进行模拟，得出在A光源、CWF光源照射下的碧玺红色颜色参数。

2.1光源、样品对碧玺红色的影响不同光源的光谱功率分布是不同的，它通过影响光源的显色指数而最终决定光源的显色性。若光源的光谱成分全同时光谱功率分布曲线平滑，则必然具有高显色指数、高显色性。碧玺红色的彩度与明度相对较高，所以对于不同光源非常敏感。实测并计算D65与A光源的相对光谱功率分布（图1、2），并对比分析CWF光源的光谱功率分布理论值（图3），发现D65光源的光谱功率分布曲线在绿、黄、红区的分布比较均匀，最高峰值出现在480nm左右的蓝绿区，因为显色指数Ra=80.02略低，且光谱功率分布曲线略曲折，所以不适于照明碧玺红色；CWF光源的光谱功率分布在440nm、540～580nm等多处出现锐峰，且由于光谱功率分布曲线过于曲折而不适于照明碧玺红色；A光源的光谱功率分布近似一条倾斜的直线，可见光范围内以红区的光谱辐射最强，显色指数高达92.39，而且因橙―红的背景色的投入而适于照明碧玺红色。任选11粒碧玺样品，计算机拟色同样证明A光源下样品的L*和C*最高，其颜色更加明亮鲜艳；CWF光源下样品则偏向暗黄绿色调的红色；D65光源下碧玺更接近于日光下所见碧玺的红色（表1）。考虑到光源和样品是决定碧玺色外观的2个互不干扰的独立因素，通过SPSS软件，将光源和样品与其颜色做无重复双因素方差分析，确定它们各自对其颜色指数的影响程度。结果表明：因为P0.01，达到极显著性水平，所以无论是光源还是样品本身对翡翠明度L*和彩度C*与色调ho都有明显影响。方差分析中还可以通过F值来判断差异显著性，当F≥P时，有极显著（或显著）差异。表中F>>P，验证了样品本身和光源对所有颜色指数的影响都很大的结论。

2.2单因素方差分析为进一步研究光源的变换对样品颜色指数的影响，具体到哪种光源的变换对样品的颜色指数影响大，需要继续进行单因素方差分析。不同的单因素方差分析方法的灵敏度不同，采用针对各颜色指数的方差齐性检验，以期获得区分度较大的分析方法。若P>0.05，则方差是齐性的，选用LSD方法分析数据的敏感性最高，分析效果最明显；如果P<0.05，则方差不齐，改用Tamhane方法对数据进行多重比较分析，效果会更明显。表3数据显示，PL*>0.05、PC*>0.05，通过齐性检验，选用LSD方法分析不同光源对它们的影响；而Pho<0.05，所以用Tamhane方法分析不同光源对它们的影响（表4）。

2.2.1标准光源对碧玺红色明度的影响由图4所示可知，不同色温的标准光源对于碧玺的明度没有明显影响。在A光源照射下碧玺明度值比在D65光源与CWF光源照射下的碧玺明度值略微升高。D65光源、A光源与CWF光源对碧玺红色的明度影响不明显。A光源在长波处拥有更高能量（见图1），其光色偏向于橙红色调。A光源由于其偏向橙色光，当橙色光线照射到碧玺表面时能够增大碧玺的明度值。使样品看起来更加明亮。

2.2.2标准光源对于碧玺红色彩度的影响图5和表6显示，不同标准光源照射对碧玺红色的彩度有一定的影响。其中，在A光源照射下，碧玺红色的彩度值最高；在D65光源照射下次之在CWF光源照射下彩度值最低。碧玺红色的彩度值在CWF光源、D65光源和A光源照射下依次升高。CWF光源作为美国冷白商店光源，其在波长λ∈（550，620）能量分布更高，其色调偏向于黄绿光。当黄绿色光叠加到红色的碧玺样片上，使碧玺显示出来的红色受到了干扰，彩度值减低。D65光源代表平均昼光，其光线在各种色光中分布较为均匀。D65光源照射下碧玺样品的红色与日光照射下的碧玺颜色更为相近，显示出来的颜色更为客观。A光源本身为彩色光，其在较长的波长范围内拥有更高的能量，其色光偏向于橙红色调，当橙红色光叠加到红色的碧玺样品上时，使得碧玺样品的彩度值升高，显示出来的红色更加饱满。因此，D65光源适宜用来对碧玺进行评估。A光源由于其能够更好地展示碧玺的红色，适宜用于碧玺的销售及展示当中。

2.2.3标准光源对碧玺红色色调角的影响由图6和表7所示可知，对于色调角ho<-5.05的样品（即紫红色的碧玺样品）而言，A光源使碧玺红色色调角明显增大，而CWF光源则使其色调角明显减小。对于ho>8.98的样品（即红色的碧玺样品）而言，CWF光源使碧玺色调角增大，而A光源则使其色调角减小，但不明显。D65光源、A光源、CWF光源对不同色调的碧玺样品影响不同。CWF光源由于其在紫色波长区域拥有更高的能量，其色光中有紫色光的部分。当紫色光叠加到紫红色的碧玺样品中，使得碧玺样品显示出紫红色，色调角明显下降。而A光源在紫红色碧玺样品上叠加上橙红色光，使其颜色更偏向于橙红色调。因此，碧玺样品在销售时可以采用A光源，以使其显示出更好的红色。而CWF光源能够使粉色的碧玺样品显示出紫红色，在特殊情况下可以加以使用。

3结论

综合考虑光源的光谱功率分布曲线与实验结果可知：（1）D65光源在360～780nm范围内能量分布相对A光源与CWF光源要均匀得多，且与实测日光的相对光谱功率分布非常接近，故光源光色最接近自然日光效果，几乎不带有明显的其它色调，能更好地真实地反映物体的颜色。因此，D65光源更适用于碧玺红色质量评估。（2）A光源的色温（2856K）要比D65光源的色温（6504K）与CWF光源（4150K）低，其在长波红区部分能量明显高于短波蓝紫区能量，光源光色整体呈现偏黄的效果，能明显提高碧玺红色的彩度，改变碧玺红色的色调。因此，更适用于红色碧玺的销售与展示。（3）CWF光源在波长λ∈（550，620）能量分布更高，其色调偏向于黄绿光，会降低碧玺红色的彩度，且对于色调有较大影响，不适用于碧玺销售展示中。

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作者：杨育玲 郭颖 谭咏婷 陈芷桑 单位：中国地质大学（北京）珠宝学院