如何測量物體顏色？

物體顏色的專業量測，通常不是只用肉眼判斷，而是使用色差儀或分光測色儀，把物體的顏色轉換成可比較的數值，例如 CIE XYZ、L*a*b*、L*C*h，以及 ΔE 色差。

對一般反射型物體，例如塑膠、塗料、汽車零件、電子產品外殼、紙張或紡織品，標準量測流程通常如下。

1. 選擇適合的量測方式

首先要依樣品特性選擇量測模式。

不透明物體
通常使用反射量測，例如塑膠、塗料、金屬塗裝、紙張與紡織品。

透明或半透明物體
可能需要使用透射量測，例如透明塑膠、玻璃、液體及透明薄膜。

金屬漆、珠光漆或效果顏料
因顏色會隨觀察角度改變，通常需要使用多角度分光測色儀。

也就是說，「測顏色」之前，必須先判斷物體的材質、透明程度、表面形狀與外觀特性。

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2. 選擇適合的光學幾何結構

不同光學結構對物體表面特性的反應不同。

常見方式包括：

d:8 積分球幾何

利用漫射光照射樣品，再以約 8°方向接收反射光。

d:8 系統通常可以提供：

• SCI：包含鏡面反射光

• SCE：排除鏡面反射光

因此可以分別評估材料本身的顏色與表面光澤對外觀的影響。

另一種常見結構是：

45°:0° 或 0°:45°

以 45°照明、0°觀察，或相反配置。這種幾何通常較接近特定方向觀看物體時的外觀。

ASTM E1164-23 是目前有效的物體色彩光譜量測重要標準之一，規範取得物體色彩光譜資料所需的儀器量測條件、校正程序及材料標準。ASTM 也指出，利用光譜資料取得 CIE 三刺激值及其他色彩座標，是描述物體顏色最一般且可靠的方法之一。

此外，不同幾何結構也有更具體的 ASTM 方法，例如 ASTM E1331 適用於積分球幾何，而 ASTM E1349 則適用於 45°:0° 或 0°:45°雙向幾何。

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3. 選擇正確的量測口徑

量測口徑必須小於樣品的有效均勻區域。

例如一個只有 5 mm 寬的塑膠零件，如果使用 8 mm 或更大的量測口徑，就可能把背景、邊緣或其他區域一起量進去，造成數據偏差。

因此，小面積樣品需要使用較小量測口徑。

對具有花紋、顆粒或不均勻表面的樣品，則可能需要使用較大的口徑或進行多點平均，以取得更具代表性的色彩數據。

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4. 進行儀器校正

正式測量前，分光測色儀通常需要執行：

白色校正

以及依儀器結構進行：

零位／黑色校正

校正的目的，是建立儀器的光學基準，補償光源、感測器及光學系統的狀態。

ASTM E1164-23 明確涵蓋光譜量測儀器的校正程序，以及取得精確光譜數據所需的材料標準。

因此，如果儀器長時間沒有校正、白色校正板受到污染或操作條件改變，都可能造成量測結果偏移。

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5. 設定標準光源

相同物體在不同光源下可能呈現不同顏色，因此必須指定計算色彩數值所使用的標準光源。

常見光源包括：

D65
代表平均日光，相關色溫約 6500 K。

D50
代表約 5000 K 的日光。

A 光源
代表典型鎢絲燈照明。

這些光源由 **ISO/CIE 11664-2:2022《Colorimetry — Part 2: CIE standard illuminants》**正式定義。

因此在工業品質管理中，不能只記錄：

「L*=50、a*=10、b*=20」

最好同時記錄其計算條件，例如：

D65／10°／SCI

否則不同系統計算出的數值可能無法直接比較。

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6. 設定標準觀察者

CIE 定義兩個最重要的標準觀察者：

CIE 1931 2°標準觀察者

以及：

CIE 1964 10°標準觀察者

其色匹配函數由 **ISO/CIE 11664-1:2019《Colorimetry — Part 1: CIE standard colorimetric observers》**規範。

2°與10°代表不同的視野條件，因此相同光譜資料使用不同標準觀察者計算時，XYZ 或 L*a*b* 數值可能略有不同。

截至 2026 年，ISO/CIE 11664-1:2019 仍為已發布標準，但新版已進入修訂程序。

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7. 將儀器正確放置在樣品表面

量測反射色時，量測口必須：

• 完整覆蓋樣品

• 與樣品表面穩定貼合

• 避免漏光

• 避免樣品移動

• 維持固定量測方向

尤其是具有紋理、拉絲、纖維或方向性的材料，旋轉樣品可能產生不同數值。

因此，品質管理時應固定：

量測位置＋量測方向＋量測次數

避免操作方式成為額外誤差來源。

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8. 取得物體的光譜反射率

使用分光測色儀時，儀器會量測物體在不同波長下反射多少光。

這些數據形成：

光譜反射率曲線

例如可見光區間約 400–700 nm。

光譜資料是更基礎的物體色彩資訊。ASTM E1164-23 說明，物體的光譜資料可以再結合 CIE 標準觀察者及標準光源，計算 CIE 三刺激值與其他色彩座標。

這也是分光測色儀與一般簡易色差計的重要差異之一。

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9. 將光譜資料轉換成顏色數值

取得光譜資料後，可搭配：

標準光源＋標準觀察者

計算：

• XYZ

• Yxy

• L*a*b*

• L*C*h

• 色差 ΔE

其中 CIE L*a*b* 色彩空間目前由 **ISO/CIE 11664-4:2019《Colorimetry — Part 4: CIE 1976 L*a*b* colour space》**規範。

簡單來說：

光譜反射率 → XYZ → L*a*b* → ΔE

這就是工業物體色彩量測的基本流程。

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10. 與標準色比較

如果目的是進行品質管理，通常要先建立標準品。

例如：

標準品：

L* = 50.00
a* = 20.00
b* = 30.00

生產樣品：

L* = 50.50
a* = 19.50
b* = 30.50

即可計算：

ΔL*
Δa*
Δb*
ΔE

再依公司或客戶訂定的色差容許範圍進行：

PASS／FAIL 合格判定。

需要注意的是，不同產業沒有一個所有產品通用的 ΔE 合格值，應依材料、產品用途、客戶規格與指定色差公式建立允收標準。

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標準的物體顏色量測流程

實務上可以簡化成：

確認樣品 → 選擇儀器 → 選擇光學結構 → 選擇量測口徑 → 儀器校正 → 設定光源與觀察者 → 固定樣品位置 → 量測光譜 → 計算 L*a*b* → 計算 ΔE → PASS／FAIL

如果需要讓不同工廠、不同供應商或不同國家的量測結果可以比較，則最好進一步固定：

儀器型號＋光學幾何＋口徑＋SCI/SCE＋光源＋觀察者＋色差公式＋校正方式＋樣品量測方法。

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物體顏色量測可參考哪些國際標準？

較重要的標準包括：

ASTM E1164-23
物體色彩評估所使用的光譜數據取得方法，涵蓋儀器量測條件、校正及精確光譜資料取得。

ISO/CIE 11664-1:2019
規範 CIE 1931 與 CIE 1964 標準觀察者。

ISO/CIE 11664-2:2022
規範 CIE A、D65、D50 等標準光源。

ISO/CIE 11664-4:2019
規範 CIE 1976 L*a*b* 色彩空間及相關色差表示。

ASTM E1331-15(2023)
適用於積分球幾何的反射率與色彩分光量測。

ASTM E1349-06(2022)
適用於 45°:0° 或 0°:45°幾何的反射率與色彩分光量測。這兩項目前均列在 ASTM E12.02 光譜測色與色度學分委員會的有效標準中。

因此，「如何測量物體顏色？」的核心並不只是把色差儀放在物體上按一次量測鍵，而是要建立一套可重複、可追溯、可比較的量測條件。只有在光學結構、口徑、校正、光源、觀察者與樣品處理方式一致時，L*a*b* 與 ΔE 數據才真正適合用於工業品質管理。