幕墻建筑玻璃顏色均勻性檢測(cè)方法的分析

王旭晟（上海建科檢驗(yàn)有限公司，上海 201108）

1 檢測(cè)原理

在 1931—1976 年間，顏色科學(xué)工作者以各自涉及的領(lǐng)域以及在該領(lǐng)域內(nèi)所積累的實(shí)際數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，提出了各種各樣的色差公式，如 ANLAB 2，F(xiàn)MCⅡ 和 Hunter 等公式。不同的色差公式之間無(wú)法相互轉(zhuǎn)換，使得不同公式的計(jì)算結(jié)果不具可比性，而且很多公式的使用效果并不能讓人滿意。這給實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用帶來(lái)很大不便。為了結(jié)束這種混亂的局面，必須統(tǒng)一色差評(píng)定的方法。國(guó)際照明委員會(huì)（International Commission on Illumination，CIE）對(duì)眾多的色差公式進(jìn)行了對(duì)比和評(píng)估，并于 1964 年和 1976 年分別推薦了 CIE 1964 統(tǒng)一色彩空間和色差公式以及 1976 CIELAB 色彩空間和其對(duì)應(yīng)的色差公式，統(tǒng)一了色差公式（1）的應(yīng)用。

式中：Δ E*—兩被測(cè)點(diǎn)間的色差；

Δ L*—兩被測(cè)點(diǎn)明度指數(shù)之差；

Δ a*、 Δ b*—兩被測(cè)點(diǎn)色品指數(shù)之差。

在 CIELAB顏色空間中，不同區(qū)域的色差容限相對(duì)比較接近，顏色樣品在此空間中的位置由三維直角坐標(biāo)表示。L*、 a*、b*的值可以從三刺激值（X、Y、Z）計(jì)算出來(lái)，其中 L*表示顏色的明度， a*表示該顏色在紅-綠色軸方向的投影位置，b*表示顏色在黃-藍(lán)色軸方向的投影位置。

由于色度系統(tǒng) CIELAB 極大地改善了 CIE 1931 色度系統(tǒng)的不均勻性，從而使得采用色度學(xué)來(lái)對(duì)產(chǎn)品顏色質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)就有了可行性。工業(yè)界基于 CIELAB 色差公式制定了最初的針對(duì)顏色測(cè)量和色差評(píng)價(jià)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)也根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定了與之對(duì)應(yīng)的各個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在建筑玻璃領(lǐng)域，根據(jù) GB/T 18915.1—2013《鍍膜玻璃》的規(guī)定，鍍膜玻璃的顏色均勻性用 CIELAB 均勻色空間的色差表示，應(yīng)≤2.5。從空間角度而言，即兩個(gè)檢測(cè)點(diǎn)在空間坐標(biāo)系中的直線距離（以 L*、 、b*為坐標(biāo)值a*）≤2.5。Lab（顏色模型）色彩空間的三維立體空間模型如圖 1 所示。

圖1 Lab 色彩空間的三維立體空間模型圖

2 試驗(yàn)與分析

從空間模型圖及色差公式可以發(fā)現(xiàn)，玻璃表面任意兩點(diǎn)的色差值為色彩空間的兩個(gè)坐標(biāo)間直線距離。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，該距離值 ≤2.5，即符合標(biāo)準(zhǔn)要求，但在實(shí)際視覺(jué)感官中，往往會(huì)發(fā)現(xiàn)即便色差公式計(jì)算結(jié)果 ＜2.5，玻璃樣板仍舊有較為明顯的色差存在。因此，本研究假設(shè)可能存在其他未考量因素對(duì)顏色均勻性的判定產(chǎn)生了影響。

為了進(jìn)一步弄清導(dǎo)致以上現(xiàn)象的原因，需要對(duì)實(shí)際幕墻建筑進(jìn)行檢測(cè)，從實(shí)際角度進(jìn)行數(shù)據(jù)分析研究。本研究以某個(gè)幕墻建筑為對(duì)象。該建筑外立面為玻璃幕墻結(jié)構(gòu)，玻璃結(jié)構(gòu)為 6 mm＋1.52 PVB＋6 (雙銀 Low-E)＋8 mm。從外表面觀察，該建筑表面存在肉眼可見(jiàn)的色差，且主要集中在玻璃的右半邊及下半邊區(qū)域，與預(yù)期存在一定偏差。為了驗(yàn)證本研究的假設(shè)，在該玻璃幕墻建筑項(xiàng)目中挑選了總共 112 塊玻璃樣板（含標(biāo)準(zhǔn)樣板，標(biāo)準(zhǔn)樣板經(jīng)項(xiàng)目各方共同確認(rèn)，標(biāo)準(zhǔn)樣板的顏色符合該建筑設(shè)計(jì)方案所規(guī)定的顏色標(biāo)準(zhǔn)），對(duì)其進(jìn)行了顏色均勻性檢測(cè)，并分析了各檢測(cè)點(diǎn)的明度、色品指數(shù)。

2.1 標(biāo)準(zhǔn)樣板顏色均勻性

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法，共檢測(cè)幕墻玻璃 112 塊（含標(biāo)準(zhǔn)樣板）。對(duì) 565 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)（每塊樣板表面按試驗(yàn)方法取點(diǎn)，規(guī)定樣板左上角為 1 號(hào)檢測(cè)點(diǎn)，右上角為 2 號(hào)檢測(cè)點(diǎn)，中心點(diǎn)為 3 號(hào)檢測(cè)點(diǎn)，左下角為 4 號(hào)檢測(cè)點(diǎn)，右下角為 5 號(hào)檢測(cè)點(diǎn)）進(jìn)行了明度指數(shù)、色品指數(shù)檢測(cè)，得到共計(jì) 1 695 組檢測(cè)結(jié)果（首先通過(guò)視覺(jué)直觀判斷，選擇顏色均勻性較為統(tǒng)一的玻璃樣板作為標(biāo)準(zhǔn)樣板，并在標(biāo)準(zhǔn)樣板室外側(cè)表面，選取了平均分布的 10 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，保證標(biāo)準(zhǔn)樣板的顏色均勻性的檢測(cè)結(jié)果）。通過(guò)檢測(cè)，標(biāo)準(zhǔn)樣板表面各檢測(cè)點(diǎn)之間色差（Δ E＊）范圍為 0.1～1.5，以標(biāo)準(zhǔn)樣板平面的幾何中心點(diǎn)為基準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)樣板各檢測(cè)點(diǎn)之間色差（Δ E＊）分布情況如圖 2～圖 5 所示。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)樣板各檢測(cè)點(diǎn)之間色差（Δ E＊）分布

圖3 標(biāo)準(zhǔn)樣板各檢測(cè)點(diǎn)明度指數(shù)（L＊）

圖4 標(biāo)準(zhǔn)樣板各檢測(cè)點(diǎn)色品指數(shù)（a＊）分布

圖5 標(biāo)準(zhǔn)樣板各檢測(cè)點(diǎn)色品指數(shù)（b＊）分布

根據(jù)各檢測(cè)點(diǎn)之間色差分布情況可知，標(biāo)準(zhǔn)樣板各區(qū)域內(nèi)顏色均勻性情況良好，色差（ΔE＊）在 1.5 以內(nèi)。根據(jù)各檢測(cè)點(diǎn)明度指數(shù)、色品指數(shù)曲線可以看出，標(biāo)準(zhǔn)樣板各測(cè)點(diǎn)間，各檢測(cè)點(diǎn)明度指數(shù) L＊、色品指數(shù) a＊呈正偏差趨勢(shì)；色品指數(shù) b＊呈負(fù)偏差趨勢(shì)，即各檢測(cè)點(diǎn)相較中心點(diǎn)而言會(huì)呈現(xiàn)偏紅、偏藍(lán)，但偏差值均 ≤1.5。

2.2 檢測(cè)樣板顏色均勻性

通過(guò)檢測(cè) 111 塊檢測(cè)樣板表面各檢測(cè)點(diǎn)的明度指數(shù)、色品指數(shù)，與標(biāo)準(zhǔn)樣板進(jìn)行對(duì)比，繪制相應(yīng)的圖譜，以 1 號(hào)、4號(hào)檢測(cè)點(diǎn)圖譜分布為例，見(jiàn)圖 6～圖 13。

圖6 1 號(hào)檢測(cè)點(diǎn)色差（Δ E＊）分布

圖7 1 號(hào)檢測(cè)點(diǎn)明度指數(shù)（L＊）分布

圖8 1 號(hào)檢測(cè)點(diǎn)色品指數(shù)（a＊）分布

圖9 1 號(hào)檢測(cè)點(diǎn)色品指數(shù)（b＊）分布

圖10 4 號(hào)檢測(cè)點(diǎn)色差（Δ E＊）分布

圖11 4 號(hào)檢測(cè)點(diǎn)明度指數(shù)（L＊）分布

圖12 4 號(hào)檢測(cè)點(diǎn)色品指數(shù)（a＊）分布

圖13 4 號(hào)檢測(cè)點(diǎn)色品指數(shù)（b＊）分布

從各檢測(cè)點(diǎn)的對(duì)比圖譜可以看出，大部分檢測(cè)樣板檢測(cè)點(diǎn)的色差（Δ E＊）在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍之內(nèi)，但進(jìn)一步觀察明度和色品指數(shù)，會(huì)發(fā)現(xiàn)，樣板對(duì)應(yīng)位置的明度值普遍高于標(biāo)準(zhǔn)樣板上的值，色品指數(shù)（a＊）坐標(biāo)位于負(fù)向坐標(biāo)軸，色品指數(shù)（b＊）坐標(biāo)位于正向坐標(biāo)軸。且從 1 號(hào)和 4 號(hào)檢測(cè)點(diǎn)圖譜分布來(lái)看，其色品指數(shù)（b＊）本身存在不穩(wěn)定性。因此，檢測(cè)結(jié)果中的色差（Δ E＊）總體滿足規(guī)定要求，但對(duì)應(yīng)檢測(cè)點(diǎn)的顏色與標(biāo)準(zhǔn)樣板比較會(huì)偏綠色和黃色，視覺(jué)感官上仍舊存在差異。

通過(guò)進(jìn)一步分析色差（Δ E＊）分布，各檢測(cè)樣板中色差較為集中的區(qū)域?yàn)?2、4、5 號(hào)檢測(cè)點(diǎn)。其中 2 號(hào)、5 號(hào)檢測(cè)點(diǎn)位于檢測(cè)樣板的同側(cè)區(qū)域，且均在右側(cè)區(qū)域；4 號(hào)、5 號(hào)檢測(cè)點(diǎn)位于檢測(cè)樣板的同側(cè)區(qū)域，且均在下方區(qū)域。同時(shí)，對(duì)單塊檢測(cè)樣板內(nèi)部各檢測(cè)之間的色差（Δ E＊）進(jìn)行比對(duì)，發(fā)現(xiàn) 2 號(hào)檢測(cè)點(diǎn)與 3、4、5 號(hào)檢測(cè)點(diǎn)之間的色差（Δ E＊）問(wèn)題較為集中。

以上情況與外立面直觀的視覺(jué)色差保持一致，因此，研究認(rèn)為針對(duì)建筑玻璃色差檢測(cè)，不僅應(yīng)考慮色差結(jié)果，同時(shí)應(yīng)該考慮明度、色品指數(shù)。明度、色品指數(shù)雖然是過(guò)程量，但其偏差直接反映了檢測(cè)點(diǎn)之間的顏色區(qū)別。

3 關(guān)于建筑玻璃顏色均勻性檢測(cè)的考慮

根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目的試驗(yàn)結(jié)果，可以確認(rèn)依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所獲得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)（色差 Δ E＊）基本驗(yàn)證了實(shí)際視覺(jué)感官的差異，但對(duì)于色差 Δ E＊值≤2.5 的情況，應(yīng)重點(diǎn)考慮明度、色品指數(shù)的絕對(duì)值偏差。因?yàn)閺目臻g角度而言，兩個(gè)色彩空間坐標(biāo)點(diǎn)間距即使在規(guī)定范圍內(nèi)，但在明度或色品指數(shù)坐標(biāo)存在單向較大偏差情況下，仍可能會(huì)造成明顯的視覺(jué)色彩偏差。

在我國(guó)現(xiàn)階段城市建設(shè)發(fā)展中，建筑幕墻占據(jù)了相當(dāng)?shù)谋壤?，其中又以玻璃幕墻為主要形式，所以建筑玻璃外觀顏色均勻性是否一致對(duì)單體建筑、區(qū)域規(guī)劃效果有著非常重要的意義。因此，關(guān)于建筑玻璃顏色均勻性的試驗(yàn)方法，建議在現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢測(cè)方法基礎(chǔ)之上，可以考慮除兩檢測(cè)點(diǎn)空間坐標(biāo)系直線距離外，同步增加對(duì)明度 ?L＊、色品指數(shù) ?a＊、?b＊ 的絕對(duì)差值的考量（例如：增加兩個(gè)色彩空間坐標(biāo)點(diǎn)之間 ?L＊、?a＊、?b＊ 差值的絕對(duì)值上限），減少個(gè)別情況下，雖然色差值計(jì)算結(jié)果符合要求，但明度、色品指數(shù)存在極端差值仍對(duì)實(shí)際視覺(jué)感官造成影響。