Четыре задачи измерения цвета: зачем нужны спектрофотометры и колориметры

Сегодня измерение цвета становится всё более важной задачей: контроль за точностью его передачи позволяет улучшать качество выпускаемой продукции, снижать количество ошибок и даже минимизировать затраты. Измерять цвет и сравнивать его с образцом помогают два типа приборов – спектрофотометры и колориметры. И сфера их применения намного шире, чем может показаться на первый взгляд.

В каких направлениях могут использоваться спектрофотометры и колориметры и зачем именно бизнесу количественно определять такой качественный показатель, как цвет – рассказывает руководитель отдела технической поддержки департамента сервисной поддержки и аутсорсинговых решений Konica Minolta Business Solutions Russia Сергей Дручинин.

На зрительное восприятие цвета влияет большое число факторов: окружающая среда, личные особенности человека, в том числе пол и возраст, его цветовые предпочтения. Цвет продукта может выглядеть по-разному при холодном освещении магазина или под тёплым светом домашней лампы; два образца могут выглядеть одинаково при дневном свете и по-разному при искусственном освещении. При этом бизнесу необходимо гарантировать постоянство внешнего вида и цвета продукции. А для этого важно определить его объективные показатели и числовые параметры, которые будут поддаваться контролю. Для контроля цвета могут применяться различные измерительные приборы – в первую очередь спектрофотометры и колориметры.

Основными различиями между спектрофотометром и колориметром является принцип работы. У колориметра он ближе к человеческому глазу – прибор имеет три типа сенсоров: красный, зеленый и синий. Вычисления производятся по результатам измерения интенсивности отраженного света этих цветов, а по их итогам численные значения цвета будут преобразованы в координаты цветового пространства L*a*b.

Спектрофотомер же производит измерения для каждого отдельного цвета видимого спектра, после чего результат измерения цвета преобразуется в спектральную характеристику. Таким образом, результаты одного измерения цвета могут применяться для расчета спектральной характеристики с использованием другого эталонного источника света или быть преобразованы в координаты любого цветового пространства. Благодаря этому спектрофотометры точнее колориметров и обладают более широким спектром функций. Рассмотрим основные сферы применения этих приборов подробнее.

Цвет играет большое значение в пищевой промышленности: в сознании потребителя он неразрывно связан с критериями вкуса и свежести – и среди множества схожих товаров на полке покупатель скорее выберет продукт, который будет наиболее привлекателен внешне. Именно по внешним характеристикам, в том числе и цвету, специалисты могут определить степень готовности и качество продукта. Поэтому эти характеристики стандартизированы и строго контролируются при производстве.

Сравнивать цвет продукции со стандартом приходится при производстве многих продуктов. Например, колориметры применяются для определения цвета помидоров и томатной продукции – скажем, пасты, соков или соусов; а ещё степени прожарки кофейных зёрен или молотого кофе, контроля выпечки хлебобулочных изделий. Также при помощи колориметра производитель может проверять равномерность цвета от партии к партии, что позволяет обеспечивать стабильность качества.

Однако при покупке для потребителя важен внешний вид не только самого продукта, но и его упаковки. Её цвет воспринимается как часть товара: блёклая упаковка или неверная передача оттенка логотипа могут натолкнуть на мысль о подделке. Общепринятые стандарты в области цвета тесно связаны с оценкой качества товара – этот принцип заложен в психологии потребителя.

Контролировать качество при помощи цвета можно и при производстве косметической продукции. Особенно актуальным это становится на этапе производства сырья, в частности пигментов, от которых зависит итоговый цвет изделия. Однако колориметры могут применяться ещё раньше, на этапе исследований – например, для детального сравнения цвета волос до и после окрашивания при тестировании краски.

Или ещё один пример – сравнение цвета образца косметической продукции с её цветом на коже, ведь оттенки будут немного различаться. Один и тот же цвет косметики может быть не одинаковым даже в зависимости от точки обзора, и это также важно учитывать при производстве.

Измерения одного только цвета в косметической промышленности недостаточно: необходима также оценка различных эффектов – например, блеска. Представим матовую и глянцевую помаду: между их визуальным восприятием есть разница, даже если они одного цвета. Для оценки степени блеска используется отдельный класс устройств – блескомеры. Показатель блеска определяется отношением интенсивности отраженного света к излученному и сравнивается с эталонным значением. Угол освещения поверхности выбирается в зависимости от типа покрытия, которое может быть, например, глянцевым или матовым.

Со схожими проблемами сталкиваются автомобильные производители: для привлечения внимания к автомобилям они окрашивают их в специальные цвета с металлическим или перламутровым эффектами. Поверхности с такими эффектами также могут менять цвет в зависимости от угла обзора. В таких случаях производители используют многоугловые (гонио) спектрофотометры.

Использование сложных оттенков становится непростой задачей для автомобилестроения, ведь все поверхности автомобиля должны иметь один цвет, даже если состоят из разных материалов – и кузов, и бампер, и даже корпуса зеркал. Учитывая, что все эти детали производят разные поставщики, которые используют разные методы окраски, контроль цветового соответствия выходит на первый план.

Кроме того, востребованным измерение цвета становится при ремонте автомобилей: покраска деталей требует точного попадания в тон, иначе разница будет заметна даже невооружённым глазом. Использование спектрофотометра особенно необходимо, когда неизвестен код краски, кузов автомобиля перекрашивался ранее или в каталоге цветов сервиса отсутствует требуемый образец.

Область применения спектрофотометрических методов в медицине и фармацевтике довольно широка: на определении оптического поглощения основаны многие методы количественного анализа соединений. Кроме того, измерение цвета может помочь установить зависимость между спектрами поглощений различных соединений и их химическим строением – то есть для проведения не только количественного, но и качественного анализа. Например, спектрофотометры могут применяться для исследований крови – измерения её сатурации (насыщения кислородом) путем измерения поглощения света, прошедшего через пробу в различных спектральных диапазонах. Измерения могут проводиться даже проточно.

Если рассматривать конкретные направления, то измерение цвета в медицине может быть актуальным в стоматологии. Скажем, прежде чем выбрать композитный материал для реконструкции зуба, стоматологу необходимо определить его тон – даже малейшая разница в цвете может со временем стать крайне заметной и неприятной.

Это далеко не полный список направлений, в которых может применяться измерение цвета: спектрофотометры и колориметры используются при производстве бумаги, полимеров и изделий на их основе, изготовлении стройматериалов, при реставрационных работах или капитальном ремонте зданий, на текстильных предприятиях и в полиграфии. Контроль цвета в различных отраслях обеспечивает единство информации о цвете продукции, передаваемой между филиалами или разными производствами; а также позволяет сократить расходы, связанные с неправильным подбором цвета и необходимостью повторного окрашивания. При этом именно измерение цвета позволяет количественно описать то, что, казалось бы, передать невозможно – наши зрительные впечатления.