2024年5月17日发(作者：电脑音箱没有声音怎么解决)

国际上最重要的两个颜色深度标准的比较

杨志晖;杨红英;叶华标;谢宛姿;张靖晶;崔世忠

【摘 要】颜色深度是评价染料强度、色牢度和染色性能的基础.目前,国际上最重要

的颜色深度标准有两个:一个是ISO 105推荐的颜色深度的主观评价标准,它有6个

颜色深度等级;另一个是德国DIN 53235标准,它借助Gall公式计算来评价5个颜

色深度等级.借助符合上述标准的两套样品,利用前期研究中使用效果相对较好的

Godlove、Rabe-Koch、Sato和Berns 4个公式对这两个重要标准的不同色深进

行了比较.结果显示:符合ISO标准的SDC标准深度卡整体上都比符合DIN标准的

色卡更深一些;不同公式各具特点,其评价标准颜色深度的标样的变异系数排序存在

明显差异,这从一个侧面反映了各公式的优劣势.

【期刊名称】《中原工学院学报》

【年(卷),期】2018(029)004

【总页数】6页(P5-10)

【关键词】颜色深度;客观评价;标准差系数;SDC;DIN

【作 者】杨志晖;杨红英;叶华标;谢宛姿;张靖晶;崔世忠

【作者单位】中原工学院纺织服装产业研究院,河南郑州450007;中原工学院纺织

学院,河南郑州450007;纺织服装产业河南省协同创新中心,河南郑州450007;中原

工学院纺织学院,河南郑州450007;中原工学院纺织学院,河南郑州450007;中原工

学院纺织学院,河南郑州450007;纺织服装产业河南省协同创新中心,河南郑州

450007

【正文语种】中 文

【中图分类】TS197;O432.3

颜色深度综合反映色料性能、色料用量和着色效果，是一种色知觉量。颜色深度的

功用一般包括五方面：①决定染料强度和染料成本；②是评价染料色牢度的基础；

③是表征和评价提升力、迁移指数等染色质量指标的基础；④可直接用于表征织物

等着色物的染色深度；⑤用于色料配方预测。因此，颜色深度对于色料研究及其应

用具有深远意义。

关于颜色深度的定义有不同的描述。根据AATCC(American Association of

Textile Chemists and Colorists)标准，颜色深度是指着色物离开白色的距离，常

与色料的浓度或上色效率有关[1]。根据ISO(International Organization of

Standardization)标准，颜色深度是在其他条件(基材、色料、加工方法和观察条

件)不变的情况下，随色料用量增加而增加的上染质量[2]。中国《染料名称术语》

标准中没有颜色深度的定义，但给出了“标准深度”的相关概念，即，“一种公认

的深度标准系列，并定义中等深度为1/1标准深度；同一标准深度的颜色，在心

理感觉上是相等的，使色牢度等可在同一基础上进行比较；目前已发展为2/1、

1/1、1/3、1/6、1/12及1/25共6档标准深度”[3]。

关于颜色深度的评价，目前国际上尚无统一、普适、公认的方法。本文在前期研究

的基础上，选择国际上最重要的两个颜色深度标准，通过实验以及Matlab编程分

析两者之间的关系，以及评价几个常用颜色深度公式的使用效果，为后续提出、优

化新的客观颜色深度公式提供一定的理论基础。

1 颜色深度评价标准简介

目前，国际上通行的颜色深度评价标准主要有两大类：一类是ISO 105 推荐的主

观评价颜色深度标准，该标准最早始于20世纪20年代。当时为了评价染料的色

牢度，德国和瑞士的染料生产商合作制成了第一套评价色牢度用的“辅助标准”，

它包括用不同染料在羊毛、棉、丝、粘胶上染成的一定深度、并经过目测评定认为

在视觉上是等深的18只染样，此即最早的标准深度卡，后来被称为

“Hilfstypen”。这套辅助标准原来仅用于色牢度对比，且只有一个深度，到了

1951年，这套标准深度卡被ISO接纳采用。

1954年，西德Schwen G等[4]给出了比第一套辅助标准浅和深的标准深度染样。

之后，AATCC组织了一个标准深度委员会，进一步研讨了有关深色和浅色的标准

深度问题。一年以后，ISO TC/38 SCI委员会讨论并决定染制中等标准深度(1/1

标准深度)之外的其他深度(2/1和1/25标准深度)的深色样。1957年，西德的

Rabe[5]在徳国DIN色空间和Weise建议的基础上，利用ECE于1955年发布了

一套与Hilfstypen类似的18个样品的标准深度色样，统计回归出一个颜色深度

公式 ，之后建立了2/1、1/1、1/3、1/6、1/12和1/25 6档标准深度，这些标准

深度分别用12～18只染样来表示，同一深度包含多种不同色相，另外制定了藏青

和黑色的特殊标准。标准深度卡原本是染在羊毛(无光)和人造丝(有光)的织物上，

后来不再使用人造丝织物染样。这在后来形成了德国DIN 54000 辅助标准深度色

卡的基准，并被ISO采纳和法令化，1972年又被美国AATCC采纳[6]。随后中国、

日本等国家在此基础上制定了本国的颜色深度相关标准。

对于另一类颜色深度标准，1965年，Gall在人眼目测评价的基础上建立了一套计

算颜色深度等级的公式，确定了1/1、1/3、1/9、1/25和1/200 5档标准深度，

这与ISO推荐的2/1、1/1、1/3、1/6、1/12、1/25的6档标准深度等级不同，

后来被德国采纳并制定了DIN 53235，这也是德国的现行标准[7-8]，即采用Gall

公式计算评定5档标准颜色深度。

因此，目前关于标准颜色深度的重要标准有两类：一类是ISO的6个等级的标准

颜色深度卡，分织物版和纸版两种载体，该标准全称为ISO标准/AATCC标准

(ISO 105 -A01-2010AATCC EP4-2011)，也称主观评价标准；另一类是德国

DIN 53235标准，该标准全称为德国DIN标准(DIN 53235-2005)，也称客观评

价标准。这两类标准中的标准颜色深度等级见表1。

表1 现行国际标准中的标准颜色深度等级主观评价标准客观评价标准

2/11/11/11/31/31/61/91/121/251/251/200

2 实 验

2.1 标样的选择

为比较两种标准的颜色深度，选择符合ISO标准、由英国染化师协会(SDC)生产的

一套标准深度卡(本文简称SDC标准深度卡)和利用Gall公式从Munsell色卡中提

取符合DIN标准深度的一套色卡(本文简称DIN标准深度卡)。

(1) SDC标准深度卡(纸版)，包含2/1、1/1、1/3、1/6、1/12、1/25 6档标准颜

色深度，每档深度有18个不同色相的标样，共计108个(不含藏蓝和黑色的各2

个标样)。SDC标准深度卡符合ISO 105-A01标准，其最后一批产品产于1992年，

据产品证书上介绍，其产品每两年被校验一次。

(2) DIN标准深度卡，为了获得符合DIN 53235 标准的5个等级的标准颜色深度，

将Gall公式的计算结果B值控制在各自标准范围以内，将B值判定取值误差控制

在10%以内。本文参照文献[9]的B值范围，利用Gall公式从Munsell色彩图册

中提取符合-0.6≤B1/1≤0.3、-0.6≤B1/3≤0.6、-0.7≤B1/9≤0.6、-0.8≤B1/25

≤0.8、0.8≤B1/200≤0.8的全部色卡。

2.2 测试方法

采用美国X-Rite Color i7分光测色仪，测试条件为d/8、D65照明体，包含镜面

反射，测试孔径为6 mm(样品面积不大，故采用此小孔径)，室温，不同样品在同

时期测试完成。样品的不同位置测试n次，以平均值代表样品的最终测试结果。

其中SDC标准深度卡测试4次，Munsell色卡测试2次。

此外，利用Godlove公式计算时需要获知样品的Munsell标号(包含色度参数H、

V、C)，本实验预采用X-Rite Color i7分光测色仪获取样品的Munsell标号。为

此，先利用该仪器对Munsell色彩图册Matt版中的1 270块色块进行测试，以

考察仪器给出的Munsell标号与实际标号的差异，并预估借助该仪器获得样品

Munsell标号的准确度和可行性，以便将实验误差控制在较小范围。

3 结果与讨论

3.1 Munsell标号的验证与分析

将X-Rite Color i7测试得到的1 270块Munsell色块的H、V、C值与实际标号

值进行对比，利用Origin软件画图给出两者的差异，见图1。利用实际标号与测

量标号的差值计算得到色相偏差DH、明度偏差DV、彩度偏差DC，再分别以

Munsell色彩图册中相邻两色块相应数值差异的一半为参比做统计分析，测试标

号与实际标号的DH在-1.25～1.25以内的有1 237个，占97%，DV在-0.5～

0.5以内的有1 269个，占99.8%，DC在-1～1以内的有1 257个，占98.9%。

因此，使用X-Rite Color i7测得的Munsell标号的单个色度值的准确度均在97%

以上。故认为X-Rite Color i7给出的Munsell标号的精度可被接受，决定直接采

用该仪器读取Munsell标号，以方便Godlove公式的计算。

(a) Munsell色块的实测色相偏差 (b) Munsell色块的实测明度偏差 (c) Munsell

色块的实测彩度偏差图1 Munsell色卡的实际测量偏差

3.2 SDC标准深度卡与Munsell色卡的测试结果

SDC标准深度卡的1/1标准的18个色相的色度分布见图2。从SDC标准深度卡

18个色相中剔除了分光反射率曲线混乱、疑似局部污染的4个色相，剩下的14

个色相的色度分布见图3。14种色相的84个色块的色度坐标见图4。

图2 SDC 18种色相1/1标准深度色块的色度分布

图3 SDC 14种色相1/1标准深度色块的色度分布

满足DIN标准深度卡1/1、1/3、1/9、1/25和1/200 5档标准深度的样品共计

81个色样，它们的色度坐标见图5。对比图4与图5可知，SDC标准深度卡的

84个标样和DIN标准深度卡的81个标样在4个象限均有分布，色相分布较均匀，

相对而言，符合DIN标准深度卡的81个标样的色度分布更均匀一些。

图4 选取的SDC 14种色相的84个标准深度色块的色度分布

图5 DIN标准深度卡的81个标准深度色块的色度分布

3.3 计算结果与分析

在前期研究的基础上，利用Godlove、Rabe-Koch、Sato和Berns这4个使用

效果较好的颜色深度公式，分别计算SDC标准深度卡的84个色样的色深值和

DIN标准深度卡的81个色样的色深值。

由于DIN标准深度卡的数据是利用Gall公式按照B值±10%从Munsell空间提取

得到的，为了检验数据的离散性，根据GB/T 4883-2008[10] 中的相应规定，使

用Grubbs检验法检验样品的Gall色深值，其中，确定样品属于离群值所使用的

显著水平为α=0.05，确定样品属于应剔除水平所使用的显著水平为α=0.01。结

果显示，在提取的81个样品中，有8个数据属于离群值，但不符合剔除条件。

由于各公式的计算结果数值范围不同，为客观对比，统计分析了各公式计算所得颜

色深度的平均值AVG、标准差SD和标准差系数Vσ，结果见表2。其中Vσ越小，

说明它对应的公式的评价效果越好，样品的等深性越好。

表2 两类标准深度卡的色深值统计数据公式参数SDC标准深度卡

2/11/11/31/61/121/25AVGDIN标准深度卡

1/11/31/91/251/200AVGGodloveAVG29.6028.7224.8322.1518.9515.2426.2

323.2318.7213.106.74SD2.011.982.372.042.441.832.171.911.671.610.90Vσ6.

78%6.89%9.54%9.20%12.86%11.99%9.20%8.29%8.20%8.91%12.28%13.43

%10.22%排序3333323222222Rabe-

KochAVG6.806.525.564.944.173.386.375.674.593.101.80SD0.290.390.370.33

0.330.330.400.400.450.500.28Vσ4.30%5.92%6.70%6.61%7.82%9.71%6.84%

6.25%7.01%9.72%15.99%15.34%10.86%排序

33SatoAVG69.1865.8555.7049.3241.4733.3457.5751.2240.042

8.0415.25SD3.013.254.493.914.364.077.467.216.085.252.89Vσ4.35%4.94%8.

06%7.93%10.51%12.22%8.00%12.95%14.08%15.20%18.72%18.96%15.98%

排序

24BernsAVG71.1368.7059.0652.5144.6435.6463.4856.2345.44

32.4416.48SD6.016.017.406.276.774.426.035.113.662.351.26Vσ8.45%8.75%

12.52%11.94%15.17%12.40%11.54%9.51%9.09%8.06%7.25%7.65%8.31%排

序4444444331111

分析表2各公式评价SDC色卡的Vσ可知：(1)Rabe-Koch公式所对应的Vσ平均

值最小，其次依次是Sato公式、Godlove公式和Berns公式；(2)各公式不同深

度排序之和从小到大的顺序也是Rabe-Koch公式、Sato公式、Godlove公式和

Berns公式。

分析表2各公式评价符合DIN标准深度卡的Vσ可知：(1)Berns公式所对应的Vσ

平均值最小，其次依次是Godlove公式、Rabe-Koch公式及Sato公式；(2)从各

公式评价不同深度的Vσ可知，Godlove公式在1/1、1/3深度之间的Vσ最小。

Rabe-Koch公式在1/1、1/3深度的Vσ最小，说明这个公式比较适合评价较深的

颜色深度。Berns公式的表现刚好相反，它更适用于评价浅色。

综合分析表2可以看出：同一公式在评价不同标准时效果不同。评价SDC标准深

度卡效果最好的Rabe-Koch公式在评价DIN标准深度卡时只能排第三；这5个

公式中评价SDC标准深度卡效果最差的Berns公式在评价DIN标准深度卡时表

现得则比较突出。其他公式在评价不同标准的色卡时排序也会发生变化，这充分说

明颜色深度公式在使用时受到了不同标准的限制，同时，也充分体现了相同公式在

评价不同标准时的差异。

对比表2中两种不同标准的1/1、1/3和1/25深度可知：除了在1/3深度下使用

Rabe-Koch公式计算SDC标准深度卡的平均值(5.56)略低于DIN标准深度卡的

平均值(5.67)之外，其余公式在评价相同颜色深度时，SDC标准深度卡的平均值均

高于DIN标准深度卡。这说明SDC标准深度卡的1/1、1/3、1/25这3个深度明

显较DIN 53235 标准所规定的深一些。同时，利用Berns公式计算DIN 标准深

度卡的1/3、1/25色深值的Vσ小于SDC标准深度卡相同色深值的Vσ，其余公

式计算的DIN 标准深度卡的Vσ均大于SDC标准深度卡，说明SDC标准深度卡

在1/1、1/3、1/25这3个深度的颜色深度下波动小于DIN标准深度卡。

分析表2中其他颜色深度可以看出，利用各公式计算的SDC标准深度卡的1/12

深度与DIN标准深度卡的1/9深度的结果的平均值比较接近。因此，可以认为，

SDC标准深度卡比DIN标准深度卡整体上偏深一点。

利用Gall公式计算评价SDC标准深度卡的色深等级见表3。文献[7, 9]提供了利

用Gall公式评价1/1、1/3、1/9、1/25和1/200 5个颜色深度等级的计算参数，

而SDC标准深度卡具有2/1、1/1、1/2、1/6、1/12和1/25 6个深度等级。在

计算SDC标准深度卡的2/1深度时，只好就近采用DIN标准1/1深度的参数，

其结果也大都落在了DIN标准1/1深度等级。

表3中，“众数”表示14个色相的样品中多数样品所在的等级，“一致比”是

14个色相样品色深等级与众数等级一致的比例分数，其百分数表示即一致率。鉴

于Gall分级(即客观评价标准)没有2/1、1/6和1/12，而SDC标准深度卡之1/6

等级的Gall评价结果又正好6个是1/3、6个是1/9，因此其众数取了中间值1/6，

并认为1/3和1/9这两种结果均与1/6相一致。从表3的数据看，84个样品的色

深等级与众数等级的一致率为82.14%，不一致的情况都是B值超过其取值范围而

无法得到计算结果的情况。考虑到SDC标准深度卡和Gall公式深度标准的不同，

可以认为Gall公式的评价结果与SDC标准深度卡色深等级大体上一致。

表3 采用DIN标准评价 SDC标准深度卡的结果(色深等

级)SDCBCDEFGHILMOPQR众数一致比一致率/%2/11/1---1/11/11/1---

1/11/11/11/11/18/1457.141/11/11/11/11/11/11/11/11/11/1-

1/11/11/11/11/113/1492.861/31/31/31/31/31/31/31/31/31/31/31/31/31/3

1/31/314/14100.001/61/91/9-1/3-

1/31/91/31/31/31/91/91/91/31/612/1485.711/121/91/91/91/91/91/91/91/

91/91/91/91/91/9-1/913/1492.861/251/251/251/251/25-----

1/251/251/251/251/251/259/1464.28一致比

6/65/64/65/64/65/65/64/64/64/66/66/66/65/682.14

注：“-”表示无输出结果。

4 结 语

颜色深度客观评价的重要性和难度为业界所共识。本文借助4个颜色深度公式，

测算和统计分析符合ISO 105 A01标准的6个不同深度等级的SDC标准深度卡，

以及利用Gall公式提取的符合DIN 53235 标准的5个不同颜色深度等级的

Munsell色卡，获得以下主要结论：

(1) 评价这两个国际上最重要的颜色深度标准的标准深度时，4个颜色深度公式的

评价结果存在一定的差异。以数理统计量Vσ越小表示公式的评价效果越好来衡量，

在评价SDC标准深度卡时，Rabe-Koch公式表现最优，其次依次是Sato公式、

Godlove公式和Berns公式；在评价DIN 标准的颜色深度时，Berns公式的Vσ

平均值最小，其次依次是Godlove公式、Rabe-Koch公式和Sato公式。

(2) 同一公式评价同一标准的不同颜色深度时也存在明显差异。Rabe-Koch公式

比较适合评价DIN标准中较深的颜色，而Berns公式则在评价DIN标准中较浅颜

色深度时更具有优势。

(3) ISO推荐的SDC标准深度卡要比DIN标准的相同深度的标准深度卡颜色更深

一些，SDC标准深度卡的1/12深度与DIN标准的1/9深度比较接近。

致谢:感谢国家自然科学基金(61440064)、教育部留学回国人员科研启动基金

(ROCS, SEM)和河南省功能性纺织面料重点学科开放实验室的资助。

参考文献

【相关文献】

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