齿颜色的测定与表示法(讲座)

齿颜色的测定与表示法

http://www.100md.com 《中华口腔医学杂志》 1999年第5期

     作者：片山伊九右卫门

    单位：日本国明海大学学部

    关键词：

    中华口腔医学杂志990517 一、牙齿颜色的测定

    牙齿颜色的测定有视觉比色、混合等色、刺激值直读及分光测色4种方法。

    1.牙冠色的视觉测色法:视觉比色法与混合等色法是利用标准色卡,通过视觉与试件相比较,从而测定及评价其色度。色卡中主要有JIS标准色卡，色卡上标记着色度的3属性(色相、明度、彩度)。牙科使用的色卡中,医学用标准牙冠色卡共有125种颜色。

    视觉比色法不适用于近似完全镜面的表面。照明所用的光源虽以北方天空的自然光为宜，但由于易受到天气的影响，多使用色度评价专用光源D65及以此为标准的照明装置或色度评价专用荧光灯。该荧光灯由于照度较低，使用时有必要加以提高。作业面的照度条件以1000lx以上，均匀且不眩目最为适宜。观察条件为:45度角照明，法线方向观察或法线方向照明，45度角观察。比较色度差异时应将观察对象靠近并排放置，并注意调整周围环境颜色。为使色块的大小感觉相同，多使用无光泽、非荧光性的均匀无彩色背景。色块面积大小应超过2度视角。例如,观察者从50cm处观察直径1.7cm的试件时视角为2°，当试件直径增加到8.8cm时,视角相应变为10°。试件越大识别精度越高。有研究者称10°视角的判定精度约比2°视角时高3倍。牙齿的大小有时会小于1.7cm，识别精度则还会降低。视觉比色法的观察者必须具有正常的色觉。
, http://www.100md.com
    2.牙冠颜色的物理测定:物理测色法大致分为使用刺激值直读计与使用分光测色仪两种。

    刺激值直读法是使用3个与人眼相对应并具有大致相同光谱响应度的传感器

(λ)、

(λ)直接测定试料的3刺激值X、Y、Z。分光测色法是使用多个传感器测定试料表面反射光线各个波长段的反射率。在将其数值化的同时，还能将反射率曲线化。由于现在的分光测色仪内储藏有各种照明光源的数据，所以还能测定分光辐射亮度、光亮度、相关色温度、色度坐标、偏色判定图、分光反射率、分光透射率(transmittance)等各种数据。在颜色的测定中，以分光测色法占主流地位。刺激值直读法由于具有便携、机动性好、使用简便的特性，多用于不透明的汽车表面涂层或墙壁等现场测定。
, 百拇医药
    综上所述，无论使用何种类型的测色计都要把握其特性。必须注意到测色结果是特定测色仪器得出的数值，而绝不能将其误认为真正色度值。

    二、牙齿颜色的表示法

    1.孟塞尔表色系:孟塞尔表色系将色度分解为颜色的性质(色相)、明暗度(明度)及浓淡(彩度)3个属性。色相(Hue)是以红、黄、绿、蓝、紫5色在圆环上均等排列，再选取各相邻两色的中间色共计10个色相作为基本内容，然后再进一步细分为20、40等个色相。色相的间隔是以尽量与感觉同步的原则来选定的。明度是在最亮的白色和最暗的黑色之间,以0～10表示的共10个在感觉上等距离的阶段，数值越小表示的颜色越暗。完全没有彩色，只有明暗变化的阶段，称为无彩色。彩度是有彩色的颜色浓淡，以其与具有相等明度灰色间的距离表示。

    2.L^*a^*b^*表色系:口腔科最常用的是CIE(国际照明委员会)1976L^*a^*b^*标准色度系统。在该表色系统中，L^*表示明度，a^*、b^*表示色相和彩度。
, http://www.100md.com
    图1是按照L^*、a^*、b^*的三维坐标，按与色感觉相近的标度表示出的颜色之间的相互关系。纵轴L^*表示视感明度，明度大者接近白色，小者则接近黑色。a^*b^*表示明暗量以外的尺度，原点为无彩色，它的周围分列各个色相。从原点开始的距离即为彩度(相当于纯色成分含有量)。a^*b^*坐标的原点与颜色对象的所在点相连结成的直线与a^*轴所形成的角度称为色相角。

    3.L^*C^*h表色系统(计量心理量):以图1表示的L^*a^*b^*表色系统为基础可以发现，口腔医学界所常用的a^*和b^*不能单独明确表达彩度及色相。为此,Hunter提出了求取与心理知觉量相关连的计量心理量的表示方法，即使不特意在色空间图上求取彩度和色相，也均能用数值表示，所以很方便。

, 百拇医药
    图1 CIE1976L^*a^*b^*色度空间的构成

    (1)计量心理量明度(metric lightness,以L^*表示):L^*a^*b^*表色系的L^*即为计量心理量明度。明度越大越接近白色，小则接近黑色。

    (2)计量心理量彩度(metric chroma,以C^*ab表示):彩度是在均等色空间内，同一明度面上距无彩色原点的距离。其计算公式如下所示。

    C^*ab=(a^*2+b^*2)^1/2

    即按照a^*、b^*坐标计算出的,无彩色的原点与颜色对象的色度点之间连结的直线的长度。
, 百拇医药
    (3)计量心理量色相角(Metric Hue Angle,以H^oab表示):a^*b^*坐标的原点与对象的色度坐标点所结成的直线与a^*轴之间的夹角称为计量心理量色相角。其计算公式如下。

    H^oab=tan^-1(b^*/a^*)

    tan^-1为反正切函数。观察牙齿的色度必须注意a^*值的正负，以判定是在第几象限。由于计算机只能表示0°至±90°的范围，这种判定尤为必要。经计算求出的数值必须转换为角度。具体方法是乘以180/3.1415，然后根据a^*与b^*的符号，当a^*>0，b^*>0时，处于第1象限，所得值即为计量心理量色相角；当a^*<0，b^*>0时，处于第2象限，则用180°减去所得值；当a^*<0，b^*<0时，处于第3象限，则用所得值再加180°；当a^*>0，b^*<0时，处于第4象限，则用360°减去所得值。如果a^*=0，那么b^*>0时为90°，b^*<0时为270°。
, http://www.100md.com
    L^*、C^*ab、H⁰ab的差值可以用ΔL^*、ΔC^*ab、ΔH^oab来表示(后述)。

    (4)XYZ(Yxy)表色系统：XYZ(Yxy)目前是基本的CIE标准表色系统，它是从红、绿、蓝3原色的加法混色原理发展而来。在色度图上，Y是反射率表示灰度，xy表示彩色度。无彩色位于色度图的中心，越靠近周缘部则彩度越高。XYZ表色系统可以通过计算转换为L^*a^*b^*表色系统。

    (5)L^*u^*v^*表色系统：1976年CIE(国际照明委员会)与L^*a^*b^*色度空间同时推荐了L^*u^*v^*颜色空间。它具有与知觉相均等的关系，主要用于光源色，一般不用于物体色。
, http://www.100md.com
    (6)DIN表色系统：与孟塞尔表色系统一样被广泛使用，但极少用于牙科，其3属性分别表示色相、饱和度与明暗度。

    (7)NCS表色系统：(natural color system，NCS)即自然表色系统，它是从颜色的黑白与其他2种成分的混合的角度来进行表述的。

    (8)分光曲线表达法：分光测色仪通过收集物体表面的反射或透射光线，按波长段将光线分解并以曲线化的形式表达各个波长段的反射率或透过率，从而计算出物体色度。相对于此，刺激值直读法仅能标明测出的色度在各个颜色空间中所处的位置。天然牙的分光反射曲线是一条短波长区域的反射率较低、随波长增加反射率也逐渐增高的平滑曲线。该曲线的形状决定了其兰色成分少而主要为黄色。色相与彩度相同时,曲线位置越高表示明度越高；色相与明度相同时，彩度变低则曲线落差由大变小。无彩色者为平坦曲线。

    三、色差
, http://www.100md.com
    两种颜色的差异被称为色差，能够定量表达色差的主要有国际照明委员会规定的L^*a^*b^*表色系统及L^*u^*v^*表色系统的色差计算公式。口腔医学界大多使用L^*a^*b^*表色系统，故在此对该色差简要进行说明。

    1.L^*a^*b^*表色系统的色差(ΔE^*ab^*):以L^*a^*b^*表色系统中3个坐标的差异，亦即ΔL^*、Δa^*、Δb^*综合表示，其具体计算公式如下。

    ΔE^*ab=(ΔL^*2+Δa^*2+Δb^*2)^1/2
, http://www.100md.com
    在使用本表色系统时，必须标明ΔE^*ab。因为，除此之外还有L^*u^*v^*表色系统色差、Hunter氏色差，Nickelson、Palinkin与Goodlap的变色指数等表达方式。存在如此多的色差表达方式的现象，也从侧面说明了在色彩领域，由于存在与视觉的差异，缺乏能够满足所有要求的色差表达方式。

    因此值得注意的是，在齿科的论文中经常可以看到以a^*、b^*的差异，即Δa^*、Δb^*来解释色差。在L^*a^*b^*表色系中，虽然可以理解为a^*代表红色，-a^*代表绿色，b^*代表黄色，-b^*代表蓝色，但a^*与b^*是密切关联的，彩度与色相角需由两者共同表达。因此不宜分别使用Δa^*或Δb^*。另外，使用不同的色差计算公式会得出不同的色差值。由NBS单位表述的引起视觉性色差的程度，也随测色仪器不同而有所差异。对于各种测色仪器，应该通过使用牙冠色卡的两点识别法，进行视觉性色差的确认。
, http://www.100md.com
    2.L^*C^*h表色系统(计量心理量)的色差：在色差判定中，许多人感到ΔE^*ab大小与视觉感受不尽相同，其原因在于色彩空间在不同轴向上的距离对于感觉并非绝对均等。因此，多将ΔE^*ab一分为三，即从上述的计量心理量明度(L^*)、计量心理量彩度(C^*ab)、计量心理量色相角(H^oab)分别求出明度差、彩度差及色相差。

    计量心理量明度差

计量心理量彩度差

计量心理量色相角差ΔH^oab则必须通过总色差减去明度差及色相差来计算。因此，其计算公式为：

, 百拇医药
    与在齿科论文中常见的Δa^*、Δb^*相比较，这种将明度、彩度及色相区分开来的表示方法，更容易令读者理解。

    志谢本讲座承蒙北京医科大学附属人民医院口腔科高承志副主任医师译为中文

    参考文献

    1 指宿真澄.冠色のァ一ト.GC创业70周年记念

、1991.11-30.

2 鬼岛成和，盐冶孜，片山伊九右卫门，他.

科医师の色彩感觉能力について一

冠色范围の色票による二点识别能力一.日

保

，1986，29，69-80.

(收稿：1999-03-30 修回：1999-07-05), 百拇医药

百拇医药网 http://www.100md.com/html/analecta/2003/08/29/72/993.htm