发布日期：2024-02-21 浏览次数：715
白度，即物体色白的程度，是颜色具有的高反射率和低饱和度(纯度)的属性，是纸张等行业评价产品外观质量的重要指标。白度可以通过专业的仪器进行测量，然后经过白度计算公式进行量化。本文对色差仪测白度方法及白度计算公式做了介绍。
白度是颜色具有的高反射率和低饱和度(纯度)的属性。白色是一个颜色群体，处于主波长大约在470～570nm的狭长范围内，一般情况下其亮度y＞70，兴奋纯度Pe＜0.1。虽然白色并不是一种单一的颜色(单色)，但是大多数观察者还是能够根据白色样品的分光反射率、兴奋纯度和主波长不同，按白度的差别，排列出先后顺序。对于给定的同一组白色样品，它们的这种排列顺序不仅会因为观察者的不同而不同，即使是同一观察者，如果用不同方法评价，结果也不同。另一方面，对样品白度的评价，还与观察者的喜好有关。例如，有的喜好带红光的白，有的喜好带蓝光的白，有的观察者喜好带绿光的白，观察者个人的喜好是不同的。另外，白度的评价结果还与观察条件的变化密切相关，在不同亮度或在具有不同光谱功率分布的光源下观察同一样品，都会出现不同的结果。在实际生产中，常见的白度的评价方法有两种。一种是比色法，就是把持测样品与白度已知的标准样进行比较。另一种方法就是用白度测量仪器来测量，仪器中已经储存了许多白度计算公式，测量时仪器根据使用者的设定选用相应的白度公式自动进行计算，直接输出白度值。这种方法因评价条件客观，所以评价结果客观。
色差仪测白度的方法是一种基于三刺激值的测量方法，不过这种方法不是不是直接测量颜色的三刺激值，而是测量物体的光谱反射或透射特性，即测量物体的光谱辐度因数或光谱透射比，通过积分计算求得颜色的三刺激值。这种测量方法一般以（5～20）nm的等距波长间隔，在（380～780）nm的波段内测得各波长的光谱反射率。光谱信号采集是单通道（波长）按顺序逐个扫描取得。这决定了它的测量速度较慢。这种测量系统主要由光源、单色器、光电探测器、数据处理和输出装置等组成。光源一般采用稳定性光源（如卤钨灯、氙灯等）；单色器是整个仪器的核心，分为棱镜分光式、光栅分光式和滤光片分光式等；探测器为光电倍增管、光电管。由于系统的扫描机构和光路复杂，使得整个系统的体积较大，成本也较高，使得它的使用受到很大的局限。
总体来说白度测量方法大致可分为两类：一是通过对单光谱的反射率测量来判断物体的白度，这种方法是用测得的反射比来表示样品的白度，优点是测定方法简单，仪器便宜；但这种方法由于是用一个波长的滤光片进行测量的，往往会带来较大的误差（这是由于一个波长的滤光片覆盖的波长区太窄所致）。第二类是基于三刺激值的测量方法，这种方法主要是先测得被测物体的三刺激值，然后利用与三刺激值相关的白度公式计算出白度值。
不同的国家和行业曾先后使用过各种不同的白度公式，下文主要介绍两种白度公式，一种是与色差概念有关的白度公式，仪亨特（Hunter）白度公式为代表；另一种是CIE白度公式，以甘茨（Ganz）白度公式为代表。
1.与色差概念有关的白度公式——亨特（Hunter）白度公式
这类白度公式是将完全漫反射体的白度定为100，然后用样品的白度与完全漫反射体的白度进行比较，以色差概念来评价样品的白度。这类公式中常见的是亨特（Hunter）白度公式，即：
式中：L、a、b分别为白色样品在亨特Lab颜色空间中的明度指数和色度指数；K为常数。原则上取值为K=1；ap，bp为理想白（或基准白，L=100）在亨特Lab系统中的色度指数。通常对于不带荧光的样品其取值为ap=bp=0，而对于带有荧光的样品或对不带荧光的样品与有荧光的样品进行比较时，均应取值为ap=3.50和bp=-15.87。
另一种常见的公式是：
式中：W*、U*、V*按CIE1964W*U*V*颜色空间的相关公式计算，并认定基准白的W*=100。该公式适用于非荧光样品的白度评价。
2.CIE白度公式——甘茨（Ganz）白度公式
上述各类白度公式基本上都没有考虑对偏色的表示，所以不论偏红或偏绿都称之为白。但是，现实中理想的中性白是不存在的，色度学家甘茨（E.Ganz）在20世纪60年代中期提出了加权因子不同的中性白、偏绿白和偏红白等三种白度计算公式。CIE色度技术委员会于1983年正式推荐了以甘茨公式为基础，并经修改后的白度评价公式，即CIE白度公式。该公式以W=100的完全漫反射体为参照点，以D65为评价白度的标准照明体，并包括白度W和淡色调TW两个部分。当采用CIE1931标准色度观察者时，对应的白度公式为：
式中：Y是白色样品的三刺激值，x、y是样品的色品坐标，xn、yn是完全漫射体的色品坐标。如果采用CIE1964补充标准色度观察者，则其白度公式表示为：
式中：参数的定义不变，只是取值为10°视场CIE标准色度系统。
在上面两组白度公式中，W、W10越大，则表示白度越高；Tw、Tw10值为正时，表示带绿色，且数值越大，表示越偏绿；Tw、Tw10值为负时，表示带红色，且其绝对值越大，表示越偏红；对于完全漫射体，其W、W10均为100，Tw、Tw10都等于零。
另外，对于明显带有某种颜色的样品，评价其白度是没有意义的，故应用CIE白度公式进行评价的样品，应符合下列限制条件，即：
