计算机测配色概述

计算机测配色概述

纺织品染色需要依赖配色这一环节把染料的品种，数量与产品的色深联系起来。长期以来，均有专门的配色人员担任这一工作，即先凭经验估算染色处方，打小样，目测核样，然后逐次逼近，直到同标准样相比，目测色差按灰卡达四级以上为止。这一过程工作量大，费时，费料，还受配色人员的心理，生理因素变化的影响，配色重现性差[1][2][3]。随着新染料，染料助剂的不断涌现，纤维原料的变化，流行色周期的逐渐缩短，人造光源的日益丰富，再加上产品的多品种，小批量，使得配色问题变的更加复杂。如果继续依赖经验，无疑很难适应日益激烈的商业竞争。为此，人们希望能有仪器协助配色。随着色度学，测色仪器和计算机的发展，使得这一愿望逐步实现。计算机测配色适应当前纺织品市场多品种，小批量的特点，可以在较短的时间里找到最经济的染色处方，打样次数少，节省了人力，缩短了生产周期，从而提高了生产效率。计算机测配色可降低染色原料的消耗，减少常用染料和助剂的种类和库存。它使用数据存储颜色信息，具有不褪色，便于查找等优点，有助于提高印染厂的生产和管理的自动化水平。正由于以上的原因，使得计算机测配色的研究方兴未艾[4]。

同时，纺织品计算机测配色技术是一门综合性时代性的学科，它涉及到颜色光学，纺织染整，数值计算，计算机科学等领域。它在纺织印染工业中的应用与仪器测配色技术的发展几乎是同时开始的，后来随着数学计算机技术的高速发展，自动测配色仪器及其应用的研究与开发更为快捷与完善。计算机自动测配色系统的研究及其在工业控制中的应用日益广泛和普遍，极大提高了生产效率和工业颜色控制的质量，同时又强有力的推动了颜色科学的完善和发展[5]。

1 仪器测配色的发展历史及现状

长期以来染料与颜料的应用中普遍以色彩合成与颜色混和理论为基础，采用人工配色，对配色人员的素质要求高，但既费时又难以适应现代工业生产的要求，且成本高、正确性程度差。为此，早在1940年就有人提出了用光电比色计读数法解决配色问题，即仪器配色。仪器配色是随着现代色度学及测色仪器的发展、

成熟而逐步建立起来的，它经历了以下几个发展阶段：20世纪30年代是电子配色的奠基时期。国际照明委员会（CIE）创建了三刺激值表色系统，使色彩感觉的表示实现了数字化；Kubelka－Munk发表了光线在不透明介质中被吸收和色散的理论[6]，在染色样品的反射率和染色浓度之间建立了相对简单的过渡函数，为计算机预告染色处方奠定了理论基础。

50年代末是仪器配色的初创时期。1958年，Davidson，Hemmindinger和Landry设计出第一台用于纺织工业颜色测量的商用模拟计算机COMIC（Colorant Mixture Computer）。它标志着计算机测配色系统的正式建立和发展[7]。

60年代由于数字计算机的飞速发展，较为先进的配色方法应运而生，如Allen 的单常数法和双常数法。1962年，第一台数字计算机系统Feerranti Pegasus迅速取代了COMIC的地位[8]。

80年代以来电子测配色因计算机科学及计算机硬件的进步而广为应用。从此以后，计算机配色领域十分活跃，特别是最近十年各种相关技术尤其是数字计算机技术及其应用的发展，使得工业应用计算机配色系统已达5000种以上。其中色料配方预测在纺织工业中的应用与仪器配色系统几乎同时出现，并且始终属于十分重要的应用领域。许多国际性的大企业都相继利用计算机，开发出自己的配色软件系统。1992年6月国际颜色学会（AIC）在美国Princeton召开了以“计算机配色”为主题的国际学术会议，交流了世界各国在这个领域所做的工作，进一步推动了仪器配色的发展。目前国外有许多机构和生产厂商正在从事自动测色、配色系统的研制，如美国的Datacolor，Macbeth，Shelyn，Hunterlab等，德国的Zwiss，Optronic，意大利的Oriential，日本的Minotao。

为了适应中小型染色厂的购买能力，微型计算机配色及其相应的测配色软、硬件被广泛用于纺织染整领域。Datacolor International公司已推出：带有Smart Match的DataMatch 2.0，用于质量控制的Datamaster 300，600，采用MC－４技术的分光光度计，SF 600。DCI的软件适用于微机，而且用户界面友好，具有以前软件的功能，并新增SmartMatch功能，可在Win95，Win3.X界面下运行。X －Rite公司的Textile－Master，是在Windows界面下的测配色程序。以硬件闻名的Macbeth公司也推出了三套软件产品：配色用Color Swatch，颜色质量控制Optiview QC软件和更为灵活的OptiMatch系统。Barco公司推出了Color TM。

日本三洋贸易公司有“Color Tools”色彩质量管理系统，日本日清纺公司开发了“调色专科”。包括CCM系统的“Hyper调色专科Win 95”及色相在线检查系统“On－Line调色专科”。前者能正确掌握过去不能实现的，由于染色条件造成的发色性差异，大大提高了CCM计算精度；后者是检查布在加工时的色相，且能在布运转过程中自动测色，减少了人为误差。Clariant公司也于1994年开发并推出了一套用于Drimarene Ｋ型和X/XN型染料系列的电子配色样卡，可为用户提供有关染料选择和应用的信息资料。目前还出现了网络化分时系统，如日本化药公司与日本电信电话公司协作的 COMSEK-II和美国公司MarkIII的等。另外，电脑配色还出现另一分支，即染色机台的染料补给在线监控装置。

在我国，仪器配色的理论研究和系统软件的开发处于相对落后状态。直至20世纪80年代初，上海纺织科学院才从德国OPTON公司引进我国第一台自动测色配色仪器。1989年6月中科院上海分院测试计算中心成功研制了国内第一个中文计算机[9]。

目前，随着经济全球化的发展，计算机测配色已经向网络化、集成、数字化、实时化发展。Datacolor公司在2000年最新推出颜色信息管理系统（CIMS），可通过Email客观的传递颜色，这样完成了在纺织工业中各个环节之间的颜色传递循环，为颜色开发、颜色管理、颜色传递提供了解决方案与选择，为计算机测配色的发展提出了新概念，开辟了新领域。

2光学基本概念

颜色是一种感觉，受观察者、照明光及测量条件影响。光是一种物质，有自己的能量，人眼的可见光波长范围是400-700nm，色度学上的颜色可分为彩色和消色(无彩色)两大类，在此基础上确定了颜色的三个基础属性：色相、明度和彩度。色相(又称色调)是颜色相区分的特性，由照明光、物体的反射率光谱分布和观察者决定；明度(又称亮度)是物体表面的明亮程度，体现在物体光谱反射率中；彩度(又称饱和度或纯度)表征色彩本身的强弱。

一束光线照射在物体上，除少部分被物体表面反射，大部分进入物体内部被吸收和散射，吸收与反射的光线互为补色。物体的颜色取决于物体对光的选择性吸收后散射出来的光线，纺织品对光的吸收主要由染料吸收，染料对光的选择性