作者：Matthew Adby, 零售及汽车产品经理, 爱色丽公司, 英国曼切斯特
第一代汽车特效漆使用的是铝粉，也就是业界所称的“明暗变色”效果，当漆面倾斜时，它的外观就会发生变化。只有一个视角的仪器是无法捕捉到所有效果的。
对于非彩色汽车漆（主要是铝粉），需要在每个区域选一个角度，来评估颜色（即亮度）在各观察角度之间的变化（图1）。正面角度通常显示的是肉眼垂直于样品表面所接收到的主要颜色信息，也就是能反映出你的脸的角度，因此被称为“面(face)”，通常是45°as45°或r45°as45°。镜面(flash)角度是接近这三个角度中的任何一个：45as25°、45as15或45°as-15°（不需要铝粉）。光源(flop)是“从灯源”的两个角度中的任意一个：45as75°或45as110°。
第二代汽车效果漆采用了更为复杂的珠光颜料或“色彩跳动(color floppers)”。这是一些纳米涂覆颜料，可以将光分解成闪烁效果。其中最常见的是默克公司的Xirallic®产品，在这种产品中，氧化铝薄片被涂上一层非常薄的二氧化钛薄膜，产生了额外的闪烁效果。
这就需要基于多个照明方向来测量更多的颜色角度。此外，汽车制造商要求能够量化这种颜料的闪烁效果。
我们所看到和测量的特效纹理的两个主要特性是闪烁性和颗粒度。闪烁性是在阳光等直接照明下可见的效果，看起来像一个小亮点，反射来自直接光源的光。颗粒度则在漫反射光下可见，如多云天空的光线。呈现出一种不规则的明暗变化模式。
效果涂料的视觉印象取决于光源和观察角度，以及光源和观察孔径。
经过仔细观察，在直接光源或漫反射光下的薄片反射会变得更加明显，并且外观颜色会产生变化。为了达到近距离观察下获取准确颜色的方法，最好的办法就是去证明赋予色彩特征的闪烁性和颗粒度。有了测量纹理的能力，颜色专家就可以在任何距离观看时，都能获得他们想要的颜色，尤其是在近距离观看的情况下（图2）。
这里提出了两种不同且正交的纹理特征，评估需要足够照明和观察条件下，表面涂层的视觉纹理：颗粒度/颗粒度和闪光/闪烁效果。目前，市场上有两种先进的颜色测量仪，能够在不同方向和准漫反射几何测量角度来测定效果颜料的光谱和纹理信息。
在六度定向测量几何中，两种仪器都提供了光谱信息，皆已在技术标准（ASTM E-2194-03、ASTM E-2539-08、DIN6175-P2）中建议。根据Helmholtz互易原理，这些几何结构可以通过直接或反向配置来实现。两种配置的区别在于光源和观看方向的反转。在仪器类型1中，实现了直接光学配置，而在仪器类型2中，优先考虑了反向测量几何结构的概念。图3所示的反向几何图形由几何代码符号中的前缀“r”表示（另见表1）。几何代码xxasyy中的第一个角xx表示光源的角度位置；第二个角yy表明定向照明的镜面反射（as）方向和探测器通道角度之间的角度位置。
人们可以使用多个视角进行测量，例如，（i）近镜面角度，即从光源的镜面反射方向看大约15°到25°范围内的视角，（ii）从镜面反射方向看大约45°的中镜面视角，和（iii）远镜面反射角（也称为俯冲角），其范围在从距镜面反射方向看约75°到110°之间。因此，所有视角都是从光源的镜面反射方向测量的，而照明角度是指涂层表面的法线方向所测量的角（图3，表1）。
两种测量仪器中实现的所有几何结构测量如图3所示，并列于表1中。除了上述六度分光光谱测量几何结构外，仪器类型1还配备了三个用于评估纹理特性的定向测量通道，而仪器类型2为颜色和纹理提供了六个进一步共享的几何结构。通过在光路中使用分束器将入射辐射分别偏转到光栅光谱仪和RGB相机，可以在光谱和纹理传感器之间共享15°探测器通道。
此外，这两种仪器都配备了用于纹理特征的准漫反射角度测量几何结构，其照明孔径足够宽，以模拟阴天的观察条件，并确保视觉和仪器评估之间具有良好相关性。除了纹理评估的不同概念外，两种仪器之间的一个主要区别是，它们分别使用了黑白CCD相机（类型1）和彩色RGB相机（类型2）。
在角度表观表面涂料中，片状效果颜料（薄片）会产生明显的闪烁效果。这些典型的效果颜料会横向扩展5到40微米，可充当小镜子，在表面涂层被直接光源照射时变得可见。视觉效果是与车辆背景信号形成高对比度的闪烁图案。
闪烁效果的最佳评估条件意味着足够高的亮度水平，一般假设眼睛调节的瞳孔直径小于4毫米。典型且具有代表性的观测距离为250至500 mm。同样地，观看和照明的孔径角度也是重要的参数，决定了视觉所感知到的闪烁点中的对比度、数量、密度和色度。
在仪器类型2中（图3），显示了图像数据处理工作流程，与已建立的光谱颜色测量的校准结构非常相似。一般工作流程如图4所示。
仪器中的原始数据采集通常与特定的设备相关。硬件部件通常归仪器制造商所有，校准算法将原始数据转换为标准化输出格式，该格式具有独立定义装置，可对定义参考条件进行编码。这一概念以数据交换的基础，支持与不同测量技术兼容，还与图像传感器或LED光源等，重要技术组件的使用寿命等问题有关。
根据比色法标准（ISO11664）定义，辐射测量通道的校准输出是反射系数光谱，由一定的光谱分辨率、波长范围、光谱采样间隔和光波带宽进行确定。
与用于纹理测量的反射光谱等效的是图像校准，其中包含特定照明检测通道的样本的所有物理纹理信息（图5和图6）。仪器类型2的制造商定义了编码图像数据的参考条件，这些数据涉及PSF的光学带宽、空间分辨率和针对白色散射光的校准。
图像校准是仪器固件和应用软件之间的最低接口电平。利用适当的图像处理算法，可以从标定图像中提取与视觉感知密切相关的纹理尺度参数。在图4中，这一步骤被命名为“纹理法”，与光谱工作流程已建立的“比色法”相关。
在闪烁时，可以对不同的分类特征进行视觉评估，以研究它们在构建纹理仪器尺度中是否有用。这些特征包括物理和生理参数（表2）。
在QC环境中，观察者很难区分闪烁区域和闪烁强度。在不同实验环境中的所有受试者都在评估闪烁的效果，即闪烁等级。
在多个颜色群组上进行的穷尽秩次实验表明，对于闪烁等级参数来说，视觉和工具纹理尺度之间的相关性最高，其次是相关性稍低的闪烁强度，而闪烁密度几乎与视觉感受无关。后一种观察也适用于闪烁区域参数以及背景颗粒度。角度和准漫反射测量几何体的总体颗粒度参数与视觉感知密切相关。
更重要的是，Xirallics特效颜料和云母珠光颜料显示彩色闪烁光，而铝粉显示的是白色闪烁光。通过对黑白度量的评估，当彩色闪烁光与背景色合并时，测量结果与视觉感知无关。对所有三个颜色通道进行评估（使用仪器类型2，如图3所示），在评估对数中考虑闪烁光的颜色，然后发现视觉感知与生理心理有关。
在QC应用（试验标准比较）、用于搜索数据库的汽车修补漆和汽车涂料开发（以匹配外观）中，需要量化直射光和漫反射光下的纹理。最简单的术语为：
• 在直射光下（晴朗天空）捕捉的闪烁度效果。
• 在漫反射光下（阴天）捕捉的颗粒度效果（图7）。
汽车成品通常由被视觉上所接受的多个喷漆部件制成。部件也许源自不同的地方，由不同的基材类型（塑料、金属等）制成。反过来说，这又会导致不同的油漆技术的使用（粉末、喷涂、卷材等）。
在不同的油漆技术和颜料类型之间比较时，有个全面的测量标准相当重要，同时要考虑多角度光谱颜色和纹理属性的闪烁度和颗粒度。最适合于此类应用的为多角度分光光度计，如爱色丽MA-T系列。
MA-T6和MA-T12均遵循图3中仪器类型2的设计结构。使用了RGB相机来生成HDR图像，而不是类型1中简单的黑白相机。
MA-T6具有六个测量角度和一个光源接收器。
MA-T12具有12个测量角度和2个光源接收器（图8），改善了从多个视角或光照条件下测量颜料色调变化的性能。两者都能捕捉到闪烁度和颗粒度。通常油漆开发人员和实验室工作人员主要使用的是MA-T12，他们想开发汽车、塑料和金属色漆配方，建立在整个供应链中得以使用的可靠标准。
在生产过程中，一旦涂料配方被认证，确定了颜料和技术，因色粉类型或尺寸变化而出现变化的程度就会大幅降低。
但是，喷涂和其他环境变量也会导致较大的颜色差异，通常是由于油漆层中的色粉定向造成的。这些生产变量可以通过使用更简单的多角度装置（如X-Rite MA-5 QC）进行控制（图9）。这种类型的多角度设备非常适合生产环境，因为它小巧、使用方便快捷。显示屏的样品温度预览等功能，则有助于减少涂料颜色热变色的问题。
了解更多信息，请发电子邮件至info@xrite.com。
本文收录于欧易官网链接：PCI中文版2020年6月刊
