我國(guó)實(shí)木地板材色的色空間分布特征

袁少飛，李 琴，張 建，薄巧慶

（1. 浙江省林業(yè)科學(xué)研究院 浙江省竹類研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310023；2. 南京林業(yè)大學(xué)，江蘇 南京 210037）

木材材色參數(shù)是表征木材表面視覺(jué)性質(zhì)的物理量之一，木材表面視覺(jué)性質(zhì)直接與木制品及室內(nèi)環(huán)境的質(zhì)量評(píng)定密切相關(guān)[1]。實(shí)木地板是天然木材經(jīng)烘干、加工后形成的地面裝飾材料。它呈現(xiàn)出的天然原木紋理和色彩圖案，給人以自然、柔和、富有親和力的質(zhì)感，同時(shí)由于它冬暖夏涼、觸感好的特性使其成為臥室、客廳、書房等地面裝修的理想材料。實(shí)木地板表面視覺(jué)物理量由其材色參數(shù)、紋理參數(shù)和光澤度參數(shù)等組成，是實(shí)木地板表面性質(zhì)的重要特征，與實(shí)木地板的質(zhì)量評(píng)定密切相關(guān)，其中，實(shí)木地板材色是反映實(shí)木地板表面視覺(jué)和心理感覺(jué)的最為重要的特征之一，直接影響著人們對(duì)實(shí)木地板的視覺(jué)及心理感知[2]。20世紀(jì)90年代，我國(guó)學(xué)者張翔等亦開展了有關(guān)研究[3]；劉一星、李堅(jiān)等人通過(guò)對(duì) 110種木材的材色和表面光澤度參數(shù)的測(cè)量和分析，探討了我國(guó)主要商品材樹種群體木材視覺(jué)物理量的分布特征，為木制品及裝飾用材表面的綜合評(píng)價(jià)、木材視覺(jué)環(huán)境學(xué)和木材居住性等方面的研究提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)[4～5]，趙芳等人對(duì)5種非洲產(chǎn)家具用木材的材種做了鑒定，并對(duì)其表面材色參數(shù)進(jìn)行了測(cè)量，分析了這些參數(shù)的色空間分布特征[6]。地板用于裝飾地面，是室內(nèi)最基本的裝飾材料。從視覺(jué)機(jī)率來(lái)看，室內(nèi)人眼接觸最多的是地面，最少的是頂棚，四壁居中。可見地板的顏色對(duì)于人的視覺(jué)影響較大，在室內(nèi)視覺(jué)環(huán)境中占有重要地位[7]。本研究采用我國(guó) 100種實(shí)木地板為對(duì)象，主要研究我國(guó)實(shí)木地板材色的色空間分布特征，為竹木材染色和實(shí)木地板視覺(jué)環(huán)境學(xué)的研究提供科學(xué)依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)選取中國(guó)實(shí)木地板用材標(biāo)本100種，主要有蘇木科、蝶形花科、殼斗科、含羞草科、山欖科等科，產(chǎn)地有非洲、南美洲、東南亞等地區(qū)。

1.2 試驗(yàn)方法

實(shí)木地板材色的測(cè)定采用柯尼卡美能達(dá)分光測(cè)色計(jì)CM-3600d，光源為D65標(biāo)準(zhǔn)光源，相關(guān)色溫為6 504K，照明和測(cè)試幾何條件為o/d（垂直照明/漫反射），8大視野，測(cè)試范圍為Φ25.4 mm。每種地板取6個(gè)測(cè)點(diǎn)，取平均值作為最終測(cè)量值。

CIE（1976）L*a*b*參數(shù)測(cè)定計(jì)算：L*a*b*C* 4色度參數(shù)值由儀器直接測(cè)得，Ag*（色調(diào)角）通過(guò)計(jì)算得到，其中：Ag* = arctan（b*/a*）；L*：明度，完全白的物體明度值為100，完全黑的物體明度值為0；a*：紅綠軸色品指數(shù)，正值越大表示顏色越偏向紅色，負(fù)值越大表示顏色越偏向綠色；b*：黃藍(lán)軸色品指數(shù)，正值越大表示顏色越偏向黃色，負(fù)值越大表示顏色越偏向藍(lán)色；C*：色飽和度[8]。

孟塞爾表色系參數(shù)計(jì)算：因試驗(yàn)儀器不能直接測(cè)量孟塞爾色空間的參數(shù)，采用佐道健的方法，將L*a*b*色空間測(cè)得的色度參數(shù)值向孟塞爾色空間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換公式為：

式中：θ= arctan（a*/b*），r = (a*2＋b*2)1/2。

H是以YR為基準(zhǔn)的數(shù)量化標(biāo)號(hào)值，當(dāng)其值在0 ～ 10范圍內(nèi)時(shí)，色調(diào)可表示為HYR，當(dāng)其值超過(guò)這個(gè)范圍時(shí)，采用以下方式表示：當(dāng)－10 ＜ H≤0時(shí)，色調(diào)標(biāo)號(hào)為（H＋10）R；當(dāng)10 ＜ H≤20時(shí)，色調(diào)標(biāo)號(hào)為（H－10）Y；當(dāng)20 ＜ H時(shí)，色調(diào)標(biāo)號(hào)為（H－20）GY[9]。

2 結(jié)果與分析

2.1 100種實(shí)木地板材色在CIE（1976）L＊a＊b＊色空間的分布特征

從圖1可以看出，在CIE（1976）L*a*b*色空間中，我國(guó)實(shí)木地板才色參數(shù)的分布特征，總體看來(lái)，各項(xiàng)材色參數(shù)基本上接近正態(tài)分布的規(guī)律，材色數(shù)字表征量的分布峰值位置不同，各項(xiàng)材色參數(shù)的變異規(guī)律，集中在平均數(shù)附近的比較多，遠(yuǎn)離平均數(shù)的出現(xiàn)頻率少，而且對(duì)平均數(shù)呈對(duì)稱分布。從表1中可以看出，各項(xiàng)材色參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差不一樣，標(biāo)準(zhǔn)差反映出觀察值的離散程度，標(biāo)準(zhǔn)差越小，觀察值越集中。米制色度指數(shù)a*的標(biāo)準(zhǔn)差最小，其變化范圍窄，為4.21 ～ 22.55，而米制明度L*標(biāo)準(zhǔn)差最大，其變化范圍寬，為31.64 ～ 78.51。

表1 我國(guó)實(shí)木地板材色的L＊a＊b＊色空間統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 1 Statistics of parameters in CIE(1976) L*a*b* of solid wood flooring in China

圖1 CIE（1976）L*a*b*色空間中各項(xiàng)材色參數(shù)頻率分布Figure 1 Frequency distribution of parameters in CIE(1976)L*a*b* of solid wood flooring in China

100種實(shí)木地板，米制明度L*主要在41.01 ～ 69.14的范圍內(nèi)變化，平均值為56.40，最大值為78.51，最小值為31.64，分別是硬木松和條紋烏木；米制色度指數(shù) a*主要在 6.04 ～ 17.05的范圍內(nèi)變化，平均值為11.52，最大值為 22.55，最小值為 4.21，分別是紅飽食桑和條紋烏木；米制色度指數(shù) b*主要在 14.15 ～28.98的范圍內(nèi)變化，平均值為21.94，最大值為34.91，最小值為5.24，分別是黃山欖和條紋烏木；色飽和度C*主要在 16.24 ～ 35.24的范圍內(nèi)變化，平均值為25.05，最大值為 38.41，最小值為 6.74，分別是重黃膽木和條紋烏木；色調(diào)角Ag*主要在48.83 ～ 74.34的范圍內(nèi)變化，平均值為62.13，最大值為78.59，最小值為36.08，分別是木蓮和紫心蘇木。

進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，條紋烏木顏色近于黑色，其米制明度L*、米制色度指數(shù)a*和b*、色飽和度C*明顯低于其它實(shí)木地板。分布在低明度范圍的實(shí)木地板是條紋烏木、紫心蘇木、紅鐵木、紅蘇木和美木豆等深材色實(shí)木地板，在高明度范圍的是黃白色的淺材色實(shí)木地板，比如白櫟、槐木、白蠟?zāi)尽ⅫS山欖、楹木、硬槭木、樺木（歐洲樺）等。

2.2 100種實(shí)木地板材色在孟塞爾色空間的分布特征

表2 我國(guó)實(shí)木地板材色的孟塞爾色空間統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 2 Statistics of parameters in Munsell system of solid wood flooring in China

木材顏色以橙色類為中心，且有一定的分布范圍，如紫心蘇木、紅飽食桑之類紅味較強(qiáng)的木材，會(huì)有豪華、深沉的感覺(jué)。而明度高的木材給人以明亮、整潔、美麗的印象，如用著色劑處理使明度下降，就會(huì)有穩(wěn)重、深沉、雅致的印象。彩度低的木材有素雅、厚重、沉靜的感覺(jué)，彩度高則有華麗、刺激、豪華的感覺(jué)。

在孟塞爾系統(tǒng)中，從圖2和表2可以看出，各項(xiàng)材色參數(shù)基本上接近正態(tài)分布的規(guī)律，明度V的標(biāo)準(zhǔn)差較小，其變化范圍窄，明度V主要分布在2.95～ 5.77范圍內(nèi)，平均值為4.49，最大值為6.71，最小值為2.01，分別是硬木松和條紋烏木；這和 CIE（1976）L*a*b*色空間的米制明度L*的情況一樣的。色飽和度C主要分布在6.04 ～ 14.24范圍內(nèi)，平均值為9.71，最大值為16.97，最小值為3.31，分別是紅飽食桑和條紋烏木。

由表3可見，色相H在0YR ～ 2.5Y，除極少數(shù)實(shí)木地板之外，如紫心蘇木、黃山欖、兩蕊蘇木、黃棉木、木蓮，幾乎都在 YR色域之內(nèi)，這與目視觀察木材以低飽和度的橙黃色樹種居多的結(jié)果是相吻合的。比如，材色為紅色、紅褐色、暗紅色等偏紅顏色的實(shí)木地板（紫心蘇木，紅飽食桑，古夷蘇木等）或偏黃的實(shí)木地板（黃山欖、黃棉木、兩蕊蘇木、木蓮）則分布在Y區(qū)間或YR區(qū)間或與Y區(qū)間交界的附近。實(shí)木地板的色調(diào)標(biāo)號(hào)值分布表對(duì)于實(shí)木地板加工與利用，特別是對(duì)于室內(nèi)裝飾地板的選取具有客觀的參考價(jià)值。

圖2 孟塞爾色空間各項(xiàng)材色參數(shù)頻率分布Figure 2 Frequency distribution of parameters in Munsell system of solid wood flooring in China

表3 中國(guó)100種實(shí)木地板木材孟塞爾色調(diào)標(biāo)號(hào)H值的分布Table 3 Distribution of H in Munsell system of 100 solid wood flooring in China

3 結(jié)論

（1）正態(tài)分布是一種最常見也是最重要的連續(xù)性隨機(jī)變量的理論分布，在數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)中占有非常重要的地位，絕大多數(shù)試驗(yàn)所獲得的數(shù)據(jù)都呈正態(tài)分布或接近正態(tài)分布。從對(duì)我國(guó)100種實(shí)木地板的表面材色參數(shù)的色空間主要分布特征的頻率來(lái)看，各項(xiàng)材色參數(shù)基本上接近正態(tài)分布的規(guī)律，材色數(shù)字表征量的分布峰值位置不同，各項(xiàng)材色參數(shù)的變異規(guī)律，集中在平均數(shù)附近的比較多，遠(yuǎn)離平均數(shù)的出現(xiàn)頻率少，而且對(duì)平均數(shù)呈對(duì)稱分布。在CIE（1976）L*a*b*色空間中，米制色度指數(shù)a*的標(biāo)準(zhǔn)差最小，其變化范圍窄，而米制明度L*標(biāo)準(zhǔn)差最大，其變化范圍寬；在孟塞爾系統(tǒng)中，明度V的標(biāo)準(zhǔn)差較小，其變化范圍窄。

（2）我國(guó)100種實(shí)木地板的表面材色參數(shù)的色空間主要分布特征為：在CIE（1976）L*a*b*色空間中，米制明度 L*：41.01 ～ 69.14，米制色度指數(shù) a*：6.04～17.05，米制色度指數(shù) b*：14.15 ～ 28.98，色飽和度 C*：16.24～35.24，色調(diào)角Ag*：48.83 ～ 74.34。在孟塞爾系統(tǒng)中，明度V：2.95 ～ 5.77，色飽和度C：6.04 ～ 14.24范圍內(nèi)，色相H在0YR ～ 2.5Y，除極少數(shù)實(shí)木地板之外，如紫心蘇木，紅飽食桑，古夷蘇木、黃山欖、黃棉木、兩蕊蘇木、木蓮，幾乎都在YR色域之內(nèi)。

[1] 朱林峰，劉元，羅玉華，等. 粗皮桉不同家系木材的表面視覺(jué)性質(zhì)[J]. 中南林學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，24（4）：41－46.

[2] 王克奇，楊少春，戴天虹，等. 基于均勻顏色空問(wèn)的木材分類研究[J]. 計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2008，29（7）：1780－1784.

[3] 張翔，申宗圻. 木材材色的定量表征[J]. 林業(yè)科學(xué)，l990，26（4）：344－352.

[4] 劉一星，李堅(jiān)，徐子才，等. 我國(guó)110個(gè)樹種木材表面視覺(jué)物理量的綜合統(tǒng)計(jì)分析[J]. 林業(yè)科學(xué)，1995，31（4）：353－359.

[5] 劉一星，李堅(jiān)，徐子才，等. 中國(guó)110種木材表面視覺(jué)物理量分布特征[J]. 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1995，23（1）：52－57.

[6] 趙芳，雷亞芳，張遠(yuǎn)群. 非洲5種家具用木材的材種鑒定及材色探討[J]. 西北林學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，25（3）：175－178.

[7] 孫啟祥，張齊生，彭鎮(zhèn)華. 不同顏色地板的視覺(jué)特性研究[J]. 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，31（4）：431－434.

[8] 劉一星，于海鵬，趙榮軍. 木質(zhì)環(huán)境學(xué)[M]. 北京：科學(xué)出版社，2007. 14－l7.

[9] 段新芳. 木材顏色調(diào)控技術(shù)[M]. 北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，2002.