黄色翡翠的颜色测量及分析
安梅1,祖恩东2
(1.陕西国际商贸学院，陕西西安，712046；2.昆明理工大学，昆明 650093)
摘 要：根据色度学原理，利用美国Ocean Optics 公司的USB2000+光纤光谱仪对黄色翡翠进行测量与分析，量化黄色翡翠颜色的参数指标，包括其CIE 1931色度坐标、主波长、彩度、明度和CIE1931色品图等。依据主波长及色调角，可区分黄色翡翠颜色的主色调。实验结果表明，利用光纤光谱仪、适当的照明方式及光谱采集方法，应用色度学原理，可以客观、定量地描述翡色翡翠的颜色，可作为评价黄色翡翠颜色的适用技术。
关键词：黄色翡翠；色度学；色调角；主波长
中图分类号：
Color Measurement and Analysis of Fei-color Jade
An Mei, Zu Endong
(Shaanxi international trade college institute of jewelry, Shaanxi Xi'an 712046)
Abstract:According to the principle of colorimetry，the color parameter indexes of yellow jade are quantitized by the USB2000+ fiber spectrometer ,which is made by United States Ocean Optics company, including CIE1931 chromaticity coordinates, dominant wavelength，chroma,lightness and CIE1931 chromaticity diagram and so on．According to dominant wavelength,the hue angle, we can distinguish the main hue of yellow jade. The results of the experiment illustrate that the gemstone color automeasurement system is feasible to the color evaluation and quantitative description of yellow jade objectively with the fiber-optic spectrometer，the appropriate method of lighting and spectrum collection and the application of colorimetry principle．
Keyword: yellow jade; colorimetr;hue angle; dominant wavelength;color measurement
翡翠属于高档宝玉石，随着社会发展与文化的进步，黄色翡翠[1]受到了翡翠市场的青睐，其颜色是评价品质的重要标准之一[2]。目前，黄色翡翠颜色的评价常以主观经验为主,如最优的黄色翡翠颜色为柠檬黄、鸡油黄、栗子黄等，虽然能够形象地用人们熟知的事物或名词来形容，大致区分其颜色的优劣。但由于过度强调了色知觉而忽略了宝石的客观色，所以一方面造成了颜色之间对比的困难,另一方面为构建客观的宝石颜色定量体系[3]带来了不可逾越的障碍。目前对于黄色翡翠颜色的描述和分级缺少较准确的评价方法[4]。
色度学[5]是20世纪初发展起来的一门学科,以物理光学、视觉生理、视觉心理、心理物理等学科领域为基础，研究人的颜色视觉规律、颜色测量的理论与技术,为客观、定量地描述颜色提供科学依据和统一标准。随着色度学日趋发展,形成了一套颜色测量的基本原理和色度参数的计算方法，把样品颜色的三刺激值(色度坐标、彩度和明度)等参数指标量化，形成色度图和颜色空间，对其进行准确地定量与定性描述[6、7]。色度学方法是进行颜色度量和评价的定量方法，CIE色度系统是基于大量的心理物理学实验、研究人眼的视觉规律而建立的,可用数字表示颜色，并可用仪器度量颜色。在前人研究的基础上，本文以色度学为理论基础，实验利用USB2000+光纤光谱仪，采用光导纤维收集样品表面的漫反射信号，再将数据读入宝石颜色自动化系统的计算程序，量化样品颜色的参数指标[8、9]，初步探讨黄色翡翠颜色的定量划分，旨在探索有色宝石颜色的分级标准。
1、实验方法与条件
以色度学原理为指导，使用美国Ocean Optics 公司USB2000+ 光纤光谱仪对所选的黄色翡翠样品进行颜色的定量测试。采用积分球收集样品表面的反射信号，并用光导纤维进行信号的采集，而后通过仪器和程序的分析，得出样品的色度参数，并选用CIE1931—XYZ 坐标空间，精确标注样品的颜色位置，确定不同色调的黄色翡翠在色度图上的点群分布[10]。在实验过程中，选择测量波长范围为380nm～1000nm，在此范围内可求得较高的计算精度。实验照明采用CIE标准照明体中的D65光源(代表相关色温近似为6500K的重组日光)，实验数据的波长间隔为10nm，采集积分时间为1600μs，采用2°观察者视场。
2、黄色翡翠的颜色测量及分析
本实验以不同色调的黄色翡色翡翠样品为研究对象，一共4件，肉眼观察样品色调分别为浅黄色、蜜黄色、黄褐色和土黄色。通过对4块黄色翡翠样品(图1)的数据测量、数据处理以及用作图法求得主波长可得到表1、图3、图4、图5和图6。
图1 颜色测量样品
Fig.1 The samples of color measurement
表1 翡色翡翠样品颜色测量的色度学参数
Table 1 The parameters colorimetry of Fei-color jade
样品
号
|
三刺激值
|
色度坐标
|
主波长
|
L*
|
Hue
|
Chroma
|
||||
X
|
Y
|
Z
|
x
|
y
|
z
|
|||||
1
|
16.585
|
17.197
|
10.145
|
0.3776
|
0.3915
|
0.231
|
577.36
|
48.507
|
86.226
|
20.593
|
2
|
22.064
|
21.859
|
13.701
|
0.3827
|
0.3795
|
0.2378
|
581.23
|
53.877
|
73.444
|
21.129
|
3
|
12.792
|
12.445
|
6.529
|
0.4027
|
0.3918
|
0.2055
|
581.671
|
41.914
|
72.971
|
22.558
|
4
|
26.978
|
26.005
|
15.02
|
0.3967
|
0.3824
|
0.2209
|
582.905
|
58.042
|
72.025
|
26.09
|
图2 色相环图
Fig.2 Color wheel
在色度学中,颜色色调是通过色调角h*ab表示,它是指从正横坐标开始,以逆时针的方向偏转的角度。同时将一个周角分为20份，每一份18°，即分为20种基本色相[3]，当色调角h*ab在 ( 18 °,36°), 色调为橙红色; 当色调角h*ab在 ( 36° , 54°), 色调为橙色; 当色调角h*ab在 ( 54 °, 72°) , 色调为橙黄色，当色调角h*ab在(72°,90°)，色调为黄色。黄色翡翠样品色调角均分布在 ( 72 °, 90°)间(见表1), 分别对应黄色区间(如图2)。
图3样品1色品图 图4样品2色品图
Fig.3 The chromaticity diagram of sample 1 Fig.4 The chromaticity diagram of sample 2
图5样品3色品图 图6样品4色品图
Fig.5 The chromaticity diagram of sample3 Fig.6 The chromaticity diagram of sample 4
观察表1和图3～图6可知, 1、2、3、4号样品具有主波长，分别为577.36nm、581.23nm、581.671nm、582.905nm依次增大；样品的色调由黄色色调趋向橙色色调；其饱和度值也依次增加，分别为20.593、21.129、22.558、26.09。
3、小结
根据色度学知识，黄色翡翠的色调角在(18°,90°)范围内(如图2)[3]，通过对4个样品的色度学分析研究，得出了以下的结论：黄色翡翠样品具有主波长。区分和确定黄色翡翠的黄色调：通过黄色翡翠样品主波长、色调角以及颜色描述的比较分析可知：
(1)当色调角在(72°,90°)，波长为597～577nm时，色调为黄色；随着色调角的减小其色调逐渐趋向橙黄色色调。
(2)随着主波长的逐渐增大，相应的饱和度也依次增加，即主波长与饱和度呈正相关；
随着主波长的逐渐增大，相应的色调角却逐渐减小，即主波长与色调角呈负相关。
4、推论
根据上述试验数据与现象分析可以得到黄色翡翠的色调角大小会直接影响到其色调，可以推断黄色翡翠的颜色品质评价标准与色调角具有一定相关；且相关黄色翡翠的颜色评价体系中指出同等条件下，柠檬黄、鸡油黄、栗子黄等带有橙色色调的黄色翡翠优于正黄色色调的黄色翡翠，因此可以推断当色调角在(72°,90°)，黄色翡翠随着色调角的减小其颜色品质逐渐提高。
参考文献
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[4]郭涛.AIGS的红蓝宝石分级与评价[ J ].中国宝玉石,1995, (2):48-49.
[5]荆其诚,焦书兰,喻柏林.色度学[M].北京:科学出版社,1979.
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[7]汤紫薇.绿色翡翠颜色指数特征[J].广西轻工业,2011,(146):21-23.
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[9] 金承.对翡翠颜色进行定量评定的探索[J].珠宝科技,2002,14(1):36-38.
[10]李响,郭颖.什么因素影响红宝石的颜色[J].中国黄金珠宝,2010,(2):116-118.
基金项目：昆明理工大学分析测试基金（2011142）
第一作者简介：
姓名：安梅
出生年月：1985年9月28日
性别：女
民族：汉
籍贯：山东成武县
职称：助教
单位：陕西国际商贸学院
研究方向：宝石优化与鉴定
