基于兩種孔徑的蘇式家具珍貴木材材色測定

于娜，張聰，陶蓓蓓，廖曉梅

(南京林業(yè)大學家居與工業(yè)設計學院，南京 210037)

基于兩種孔徑的蘇式家具珍貴木材材色測定

于娜，張聰，陶蓓蓓，廖曉梅

(南京林業(yè)大學家居與工業(yè)設計學院，南京 210037)

為了探索不同測量孔徑的色彩檢測儀對紅木類木材材色測量的差異，以4種蘇式家具珍貴木材為研究對象，分別選用光源孔徑8和2 mm兩種規(guī)格對其進行材色L*a*b*色空間物理量的測量，其中L*為明度坐標,代表顏色的亮度大小，a*為紅綠色品坐標，b*為黃藍色品坐標，并完成對這4種紅木類木材材色的多點均值色空間向孟塞爾色空間的轉換，深入剖析基于兩種孔徑測量的4種紅木木材材色變化值的趨勢是否一致。結果表明：兩種孔徑測量蘇式家具4種珍貴木材的材色值變化趨勢趨于一致。4種木材材色主要處于低明度的紅黃色調范圍內。其中兩種孔徑測量降香黃檀差異不顯著；而在測量3種崖豆木木材時，L*值差異顯著。兩種孔徑測得的物理量之間的相關性存在差異性和一致性，且這種一致性遠高于差異性。

蘇式家具；木材材色；定量分析；視覺物理量

蘇式家具作為中國傳統(tǒng)家具中的一朵奇葩，因其色澤、紋理、質地奇美少有，在明清時代就受到皇宮貴族富商們的追捧，即使在物質生活水平逐漸提高的今天，也依舊受到社會各層人們的青睞，尤其是高品位人士的青睞，因此促進了人們對蘇式家具裝飾、結構、材色等各方面的研究。其中材色一直是評價木材表面視覺物理量、心里感覺的一個重要特征，同時也是評價木材質量的一個重要指標[1]，它直接影響著人們的視覺感知與評定[2]。目前眾多學者集中研究木材的視覺物理量[3]，關于材色的研究也涉及很多方面，主要包括地理位置與木材材色的相關性研究[4]、樹種種間材色差異以及變異情況研究[5-7]、通過材色測定為優(yōu)良單株的選擇提供依據(jù)的研究[8]，不同樹種材色鑒定研究[9-10]、物理與化學對木材材色影響的研究[11-13]、涂飾對木材材色影響的研究[14]等。

蘇式家具的木制材質可分為硬木和柴木，硬木具有質地堅硬，紋理流暢，木性穩(wěn)定等特征，備受文人學者和現(xiàn)代人的喜愛，包括黃花梨、紫檀、雞翅木等紅木，其中黃花梨和雞翅木兩種木材是傳統(tǒng)蘇式家具最為常見的珍貴木材。柴木在材質各方面的特性次于硬木，但數(shù)量價格都低于硬木，因此柴木制作的蘇式家具在民間廣為流傳，以榆木、櫸木、楠木等為主。目前學者界對于蘇式家具材色的研究以硬木家具為主，不僅因其收藏價值，還因其紋理和質地都優(yōu)于柴木，從而提升硬木的研究價值。

目前，關于紅木木材顏色和光澤度定量化的研究較少，使得紅木類木材優(yōu)質的視覺特性不能為大眾所知[15]，且材色的測定方法不統(tǒng)一，測色時取點大小的比較研究尚屬空白。因此，本研究通過使用小孔徑和大孔徑兩種不同的光源孔徑進行測量，測定蘇式家具珍貴用材的材色并進行定量化分析，對兩種孔徑測得的結果進行比較，探討合適的測量蘇式家具珍貴木材材色的方法，提高木材的加工利用價值，以期為蘇式家具的設計提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本研究選取黃花梨和雞翅木兩種蘇式家具的珍貴木材作為研究對象，因黃花梨木材材質細膩，紋理變化均一，而雞翅木紋理清晰，變化明顯。選取的材料均為無節(jié)子、無腐朽變形、四面刨光平滑、紋理自然清晰的弦切板木材標本，4種試驗材料基本情況見表1。

表1 4種試驗材料Table 1 The four types of experiment materials

1.2 試驗儀器

儀器：RM200-PT01 CAPSURE色彩檢測儀，配有先進的圖像捕捉技術和多功能的便攜式裝置?？赏ㄟ^攝像孔直接讀取木材表面某一點的主要顏色。該儀器有8，4和2 mm 3種光源孔徑大小，8 mm的光源孔徑所攝取到的材質面積大，2 mm的光源孔徑所攝取到的材質面積小，為了避免這種差異，本試驗選取大孔徑8 mm和小孔徑2 mm兩種規(guī)格進行測量，在60 mm×35 mm的平面上選取15個孔位測量，其中8 mm孔徑下該儀器在測量顏色差別較大的木材時會讀取一種或幾種顏色，此時需要取其平均值作為測量的顏色。

1.3 試驗方法

本試驗材色測量采用取點測量法，本方法只測量木材顏色，不考慮木材紋理，選用直徑2和8 mm的孔洞進行測量。采用L*a*b*均勻色空間的色度指數(shù)測量值記錄兩種光源孔徑的記錄值，其中L*代表明度指數(shù)，完全白的物體值為100，完全黑的物體為0；a*代表米制紅綠軸色品指數(shù)，正值越大表示越偏向紅色，負值越大表示越偏向綠色；b*代表米制黃藍軸色品指數(shù)，正值越大表示顏色越偏向黃色，負值越大表示顏色越偏向藍色[16]。

本試驗采用佐道健的方法進行L*a*b*色空間向孟塞爾色空間的轉換，公式如下[15]：

V=0.100 2L*-1.160

H=0.036 36L*+0.026 63r-14.30θ+0.091 31rθ+14.826

C=0.143 9r+1.054θ-1.022θ2+0.497rθ-0.167 0

式中：V為明度；H為色調標號值；C為色飽和度；r、θ為轉換過程中的中間變量，θ=arctan(a*/b*)，r=(a*2+b*2)1/2；H是以YR為基礎的數(shù)量化標號值，當其值在0～10范圍內時，色調可表示為HYR(如5.5YR)；當-10lt;H≤0時，色調標號為(H+10)R；當10lt;H≤20時，色調標號為(H-10)Y；當Hgt;20時，色調標號為(H-20)GY。

1.4 試驗步驟

1.4.1 試驗準備階段

1)選取測量點：選取每塊木材比較平整，劃痕較少的一面作為測量面，將其標記為A面，選擇A面一端的端點作為坐標原點，將其長度方向作為X軸，寬度方向作為Y軸，建立坐標單元為(5，5)的坐標系統(tǒng)，然后在每塊試件上隨機選取15個測量點進行測量。

2)制作測量點直徑分別為2和8 mm的坐標紙(圖1)：復制一份跟步驟“1”中木塊相同的坐標紙，找到15個測量點，然后在15個測量點上，用打孔器打出以測量點為圓心，直徑為2 mm的圓標記。直徑為8 mm的坐標紙制作方法同上。

圖1 2和8 mm孔徑坐標紙Fig. 1 Coordinate paper with aperture diameter of2 and 8 mm

1.4.2 試驗過程

1)材色測量：用色彩檢測儀對試樣進行材色測量。光源采用D65標準光源，10°大視野，測量范圍選用小直徑2 mm和大直徑8 mm。對于紋理細膩均一的木材，首先將坐標紙蓋在木塊上，然后將色彩檢測儀的測量直徑調節(jié)為小孔徑2 mm，接著將拍攝孔對準在每塊試件上隨機選取的15個測量點進行測量，連續(xù)測量3次，取其平均值，作為該測量點的測量值，最后取15個測量點的平均值作為該種木材材色的測量值。用直徑為8 mm的坐標紙進行測量時，由于孔徑范圍更大，對于紋理明顯、色調不均勻的木材，同一點會測量到一到多種顏色的測量值，為了方便計算，以該點所測顏色的均值為該點的測量值，其余步驟與2 mm孔徑測量方法相同。

2)材色計算：利用公式完成L*a*b*色空間的L*、a*、b*多點平均值向孟塞爾色空間的轉換，找到木材對應的顏色。

2 結果與分析

2.1 木材顏色

采用色彩檢測儀通過兩種孔徑測量蘇式家具珍貴木材4種木材表面的材色，可以獲得L*、a*、b*值，然后根據(jù)公式計算獲得孟塞爾色空間的V、H、C值。4種木材測量結果見表2。由表2可知，4種木材2 mm測得的明度L*主要分布在28.15～41.51范圍內，白花崖豆木的明度最低，這是由于其木質顏色偏黑色，對可見光的反射程度較低，而斯圖崖豆木的明度最高，這是由于這類木材顏色偏黃褐色，對可見光的反射程度較高；紅綠色品指數(shù)a*主要分布在4.57～18.90，降香黃檀的a*值最高，這是由于降香黃檀這種木材偏紅褐色或黃褐色，木材表面反射的光譜中紅色占較大比例；黃藍色品指數(shù)b*主要分布在4.64～16.10，降香黃檀這種木材的b*值最高，這是由于降香黃檀這種木材除了偏紅外同時還偏黃色，因此測得的b*值高；V主要分布在1.66～3.00，C主要分布在3.49～14.23，H主要分布在5.36YR～9.88YR。根據(jù)8 mm測得的結果可知，L*主要分布在27.10～38.84，a*主要分布在4.27～19.00，b*主要分布在4.46～17.20；V主要分布在1.56～2.73，C主要分布在3.33～14.33，H主要分布在5.49YR～9.47YR。結合兩種測量結果可知，2 mm孔徑測量的木材材色值與8 mm測得的值變化趨勢整體上趨于一致，降香黃檀和3種崖豆木主要處于低明度(L*、V較低)的紅黃色調范圍內(在孟塞爾色調標號中，5Y為黃色調；5R為紅色調；5YR為紅黃(橙)色調；5GY為黃綠色調)。

表2 4種木材材色數(shù)據(jù)統(tǒng)計Table 2 Color data statistics of four types of wood

2.2 木材材色測量方法對比分析

兩種孔徑測得的4種木材L*a*b*值結果存在差異，比較結果如表3所示。其中n表示樣本數(shù)量，P值用來判斷2和8 mm的數(shù)據(jù)是否存在顯著差異，P值越小表明兩種光源孔徑測量出的數(shù)據(jù)之間差異性越顯著。

由表3可知，兩種孔徑測量降香黃檀木材時，P值均大于0.05，差異不顯著，這是由于本研究中所用的降香黃檀材色比較均勻，木質細膩，因此所測顏色相差不大。而兩種孔徑測量白花崖豆木、非洲崖豆木、斯圖崖豆木3種木材時，a*、b*值的P值均大于0.05，說明差異不顯著，而這3種木材L*的P值均小于0.05，說明這兩種孔徑測出的L*值差異顯著。從表中可以看出，2 mm孔徑測得的L*比8 mm孔徑測得值偏高，導致這種現(xiàn)象的原因可能為這3種木材的木紋比較明顯，顏色受其影響較大。因此，對于木質細膩，受紋理影響不明顯的材質運用兩種孔徑測量均適用，而對于木紋明顯，受木紋影響較大的木材，兩種孔徑測量結果存在顯著差異。因此，本研究針對差異顯著的3種木材進行物理相關性比較來分析其內在聯(lián)系。

表3兩種方法測量4種木材的L*a*b*比較結果(n=15)

Table 3 Comparison of two methods for measuringL*a*b* of four types of wood(n=15)

2.3 木材材色物理量相關性分析

不同的視覺物理量之間存在一定相關性，這種相關性是各個物理量之間內部聯(lián)系的體現(xiàn)[17]。表4和表5為2和8 mm兩種孔徑測量的各物理量之間的相關性，相關系數(shù)≥0.6，即可認為兩個變量之間顯著相關。

表4 視覺物理量之間的相關矩陣(2 mm)Table 2 The correlation matrix of the visual physicalparameter (2 mm)

表5 視覺物理量之間的相關矩陣(8 mm)Table 5 The correlation matrix of the visual physicalparameter (8 mm)

由表4和表5結果可知，基于白花崖豆木、非洲崖豆木、斯圖崖豆木3種木材，兩種孔徑測得的物理量相關性結果具有一致性。其中測得的明度L*與黃藍色品指數(shù)b*以及色調H之間均呈正相關關系，由前述結果可知，隨著b*值的增加，越來越偏黃色，而黃色屬于偏亮的色調，因此其明度指數(shù)也隨之增高。紅綠色品指數(shù)a*與黃藍色品指數(shù)b*呈正相關，由前述結果可知，由于本試驗3種木材材色都處于YR系中，隨著3種木材越來越偏紅色，其偏黃度也隨之增加。色飽和度C與紅綠色品指數(shù)a*以及黃藍色品指數(shù)b*呈正相關，說明在此3種木材表面的可見光中，紅色與黃色光譜的純度最高。

兩種孔徑測得的物理量相關性結果具有差異性。由表4可知，明度L*與黃藍色品指數(shù)b*、色調H呈正相關，與紅綠色品指數(shù)a*、色飽和度C相關性不顯著。而8 mm測得的明度L*不僅與黃藍色品指數(shù)b*以及色調H之間均呈正相關，同時也與紅綠色品指數(shù)a*以及色飽和度C之間呈正相關，由上文可知，兩種孔徑測得的明度值存在顯著性差異，因此兩種方法測量結果出現(xiàn)差異。造成此種差異的原因是測量孔徑大小不同，對于紋理明顯的木材，在取點時2 mm孔徑取的點，由于面積較小，所取源點顏色較為統(tǒng)一，而8 mm孔徑所取面積較大，所取顏色較為豐富，根據(jù)試驗結果來看，此種差異主要體現(xiàn)在測量的明度指數(shù)L*的顯著性差異上，也因此最終造成明度指數(shù)L*與其他變量之間的相關性差異。

3 結 論

本研究運用兩種孔徑測量了4種蘇式家具珍貴用材的材色，并對其結果進行了比較，得出以下結論：

1)兩種孔徑測量蘇式家具4種珍貴木材材色值變化趨勢趨于一致。

2)兩種孔徑測量蘇式家具4種珍貴木材材色參數(shù)：2 mm測得的明度L*主要分布在28.15～41.51，紅綠色品指數(shù)a*主要分布在4.57～18.90，黃藍色品指數(shù)b*主要分布在4.64～16.10，V主要分布在1.66～3.00，C主要分布在3.49～14.23，H主要分布在5.36YR～9.88YR。8 mm測得的明度L*主要分布在27.10～38.84，a*主要分布在4.27～19.00，b*主要分布在4.46～17.20；V主要分布在1.56～2.73，C主要分布在3.33～14.33，H主要分布在5.49YR～9.47YR，根據(jù)兩種孔徑的測量結果可知，降香黃檀和3種崖豆木主要處于低明度的紅黃色調范圍內。

3)兩種孔徑測量4種蘇式家具珍貴木材的比較結果：兩種孔徑測量降香黃檀這一木材時，差異不顯著；而在測量白花崖豆木、非洲崖豆木、斯圖崖豆木這3種木材時，a*、b*值差異不顯著，而L*值差異顯著。

4)對于白花崖豆木、非洲崖豆木、斯圖崖豆木3種木材，兩種孔徑測得的物理量相關性結果具有一致性。兩種孔徑測得的明度L*與黃藍色品指數(shù)b*以及色調H，紅綠色品指數(shù)a*與黃藍色品指數(shù)b*，色飽和度C與紅綠色品指數(shù)a*以及黃藍色品指數(shù)b*均呈正相關。

綜上所述，運用同一儀器的不同孔徑對木材進行測量時，對木紋細膩的木材影響較小，對木紋明顯的木材影響較大，由此可知，木紋是影響木材材色測量的一個重要因素，在進行材色測量時需給予關注。本試驗旨在為研究蘇式家具木材材色提供一種新的嘗試與方法，并對該試驗方法所獲得的結果進行了一定的解釋，但關于造成該現(xiàn)象更深層次的原因，還需進一步研究。

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ColordeterminationofpreciouswoodoftheSustylefurniturebasedontwokindsofaperturediameter

YU Na，ZHANG Cong，TAO Beibei， LIAO Xiaomei

(College of Furnishings and Industrial Design, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China)

In this paper, we took four kinds of precious wood in Su style furniture as the research object and selected color measuring instrument with aperture diameter in 8 mm and 2 mm to measureL*a*b*color space on these wood. In this color space, theL*is known as the brightness coordinate and it indicates the brightness of the color; the other two coordinatesa*andb*represent redness-greenness and yellowness-blueness, respectively. The aim of the study is to explore whether there is a significant difference in different apertures of the color detector on the Hongmu wood color measurement. Completing the conversion of the color values for the four special precious wood from the multi-point mean color space to the Munsell color space，the consistency of the measurement variation based on two kinds of aperture diameter was analyzed. The results showed that the trends of values measured by two methods on four kinds of precious wood from Su style furniture tended to be consistent, and the wood color of four kinds of wood were mainly in the range of low brightness of red and yellow. We found that there was no significant difference in the measurement ofDalbergiaodorifera, but theL*value had a significant difference in the measurement of another threeMillettiawoods. Through analyzing the results, we could find that there was a certain difference between the physical quantities measured by the two measurement methods. However, there was also a certain consistency at the same time，and the consistency was far higher than the inconsistency.

Su style furniture；wood color measurement；quantitative analysis; visual physical quantities

2017-01-17

2017-05-18

江蘇省高校哲學社會科學研究項目(2015SJB040)；2016年度江蘇省研究生培養(yǎng)創(chuàng)新工程(KYLX16_0851)；江蘇高校優(yōu)勢學科建設工程資助項目(PAPD)。

于娜，女，副教授，研究方向為人體工程學。E-mail:yuna96@hotmail.com

S781.83

A

2096-1359(2017)06-0139-05