使用分光光度计测量测试图表色块

使用 Babelcolor Patch Tool（已停产）或 SpectraShop

本文介绍了如何使用分光光度计和两种软件包之一，测量各种测试图表上的颜色和灰度色块，包括 Imatest SFRplus和eSFR ISO图表、 X-Rite Colorchecker 、ISO-15729、ISO-14524、 ChromaDuMonde CDM-28R等。

Babelcolor PatchTool是一款适用于反射测试图表的工具。
Robin Myers SpectraShop可与反射式和透射式（背光式）测试图表配合使用。

测量结果存储在 CGATS 文件中，这些文件可用作Multicharts 、 Multitest 、 Colorcheck 、 Stepchart和SFRplus 等软件中灰度图和色度图分析的参考文件。在许多情况下，自定义参考文件比默认值能提供更准确的结果。

此外， Argyll CMS是一款免费的开源命令行软件包，可用于多种测量，包括光照强度和光谱测量。更多详情请参阅Argyll CMS 文档。

分光光度计

在Imatest，我们目前使用的是i1Basic Pro 3 plus （如果您正在选购新仪器，这是一个不错的选择）。下文中我们将简称其为i1Pro 。它是Babelcolor PatchTool和Robin Myers SpectraShop软件支持的几款仪器之一。i1Pro 主要用于反射式读数，但也可用于测量透射式（背光式）光谱图。

如果您没有原版光盘，请从 X-Rite 下载驱动程序和软件。对于我们的 i1Pro，我们点击了此页面上的“软件下载（5 个项目）” ，并下载了所有相关软件。对于 i1Basic Pro 2，请访问此页面。
安装系统驱动程序和 i1Diagnostics。运行 i1Diagnostics以确保硬件运行正常。
i1Pro 的其他程序对于显示器校准等用途很有用，但与图表校准/色块测量没有直接关系。

Babelcolor 修补工具（免费）

请阅读Babelcolor 页面上关于 PatchTool 的描述，然后下载并安装它。您需要购买PatchTool 才能运行 Patch-Reader（试用版无法使用）。注册过程非常简单（无需特殊说明）。

打开 PatchTool。窗口非常简洁，没什么特别的。
点击“工具”、“补丁读取器…”打开补丁读取器…
选择图表类型。对于矩形网格图表（例如 X-Rite Colorchecker），单击“自定义图表” ，然后选择正确的行数和列数。默认值为 4 行 6 列（适用于 Colorchecker）。对于 SFRplus 彩色和灰度图表，请选择 4 行 5 列。对于矩形网格图表，非约束测量模式效果极佳；对于不具有规则矩形网格的图表（例如 ISO-15739、CDM-28R 等），则必须使用非约束测量模式。此时，色块读取器窗口将如下所示。

按下“开始”按钮。此时会弹出一个窗口，显示以下关于校准分光光度计的信息。请按照提示操作，然后按下“确定”按钮。

反射率校准：如果已安装环境漫射器，请将其移除。将 i1Pro 放置在其底座（白色瓷砖）上。准备就绪后，按“回车”或“确认”键，或关闭此消息窗口。注意：此校准可能需要几秒钟！

好的

校准完成后，Patch-Reader 窗口右下角会出现“读取”和“停止”按钮。
将 i1Pro 放在乐谱的第一个音色上，然后点击侧面的按钮。这相当于按下“读取”按钮（通常情况下不需要这样做）。
现在，请按行逐一检查色块（适用于矩形图表）。对于非矩形图表，您需要知道色块顺序，具体说明如下。对于矩形网格图表，“色块读取器”窗口将显示下一个要测量的色块的位置。务必将 i1Pro 小心地对准色块中心，并将其紧贴目标，以最大程度地减少杂散光。（柔和的室内光线不会造成影响。）（对于m行 x n列的图表，顺序为：第 1 行 - 第 1 列，第 1 行 - 第 2 列，……，第 1 行 - 第m列，第 2 行 - 第 1 列，依此类推。）

略有不一致之处：尽管您在 Patch-Reader 的提示下按行输入补丁（R1C1、R1C2、…、 R1Cn 、R2C1、…、 R2Cn 、…），但 CGATS 文件（使用“自定义图表： m行 x n列”创建）中的补丁却是按列存储的：（R1C1、R2C1、…、 RmC1 、R1C2、…、 RmC2 、…）。这与 CSV 文件不一致，CSV 文件按补丁顺序存储，即按行存储（矩形图表为 R1C1、R2C2、…、 R1Cn 、R2C1、…、 R2Cn 、…）。Imatest可以识别文件类型（CSV 或 CGATS）并正确解释补丁顺序（使用 CGATS 文件中的 LGOROWLENGTH 设置）。

您可以使用鼠标选择要测量的色块，也就是说，如果您对测量质量有任何疑问，您可以返回并重新测量。
完成后，Patch-Reader 窗口将如下所示。请仔细检查此图像，确保其与图表一致——所有色块都应正确显示：如有必要，您仍然可以选择色块重新测量。

点击“停止” ，将出现一个窗口，其中包含以下选项。

您想保存这些测量结果吗？点击“取消”继续进行测量。

保存丢弃取消

点击“保存”后，将出现以下窗口。对于典型的Imatest使用，只需选中L*a*b*数据字段即可。ID（SAMPLE_ID；数字序列）和名称（SAMPLE_NAME；字母列和数字行，例如 A1、…、A4、B1、…、F4）也可以选中，但Imatest会忽略它们。XYZ 和 xyY 也可以选中，但如果选中了 L*a*b*，则会被忽略。（读取数据的优先级顺序为：L*a*b*、XYZ，然后是 xyY。）

保存文件名应包含介质类型（哑光、光泽等）以及识别图表所需的任何其他信息。

PatchTool 以CGATS格式写入文件（CGATS 是一种行业标准，详见PatchTool 帮助 PDF 文档）。Imatest 可以读取 CGATS 文件。以下是一个示例：

CGATS.17
ORIGINATOR    "BabelColor PatchTool, version 4.1.0 b321"
LGOROWLENGTH    4
CREATED    "2013-07-01"  # Time: 1:25:46 PM
INSTRUMENTATION    "i1Pro"
INSTRUMENT_SN    "608994"
MEASUREMENT_SOURCE    "Illumination=D50 ObserverAngle=2 WhiteBase=Abs Filter=UVcut"
ILLUMINATION_NAME    "D50"
OBSERVER_ANGLE    "2"
FILTER    "UVcut"
MEASUREMENT_CONDITION    "M2"
WEIGHTING_FUNCTION    "ILLUMINANT, D50"
WEIGHTING_FUNCTION    "OBSERVER, 2 degree"
KEYWORD    "DEVCALSTD"
DEVCALSTD    "XRGA"
#
# THIS FILE CONTAINS REFLECTANCE MEASUREMENTS MADE WITH PatchTool Patch-Reader
#
# Chart_type: "Custom chart"
# No_rows: 4
# No_columns: 5
# No_samples: 20
#
NUMBER_OF_FIELDS    3
BEGIN_DATA_FORMAT
LAB_L    LAB_A    LAB_B
END_DATA_FORMAT
NUMBER_OF_SETS    20
BEGIN_DATA
44.050    -4.479    -15.534
46.989    3.638    -16.591
38.129    6.395    6.321
52.539    -0.730    -3.700
40.766    32.354    14.498
42.772    -19.174    -21.994
57.309    12.668    12.012
53.507    1.771    3.460
47.533    -25.359    16.443
44.629    32.242    -6.113
61.667    -18.258    37.479
37.817    2.403    -27.741
33.075    4.416    -29.699
75.079    4.192    62.638
63.637    15.573    46.478
45.767    28.423    10.312
41.007    -8.057    10.701
59.762    -28.214    -1.841
55.213    23.810    34.126
33.661    10.341    -10.492
END_DATA

Spectra商店

请下载并购买SpectraShop （截至 2024 年年中，SpectraShop 版本为 6；此处的说明基于 SpectraShop 4 编写），下载链接位于产品描述页面底部。SpectraShop 提供 Windows 和 Mac 版本。建议您先阅读简短教程。此外，您还应该下载完整的 PDF 手册并查看常见问题解答，其中包含故障排除信息。打开 SpectraShop。点击从左数第二个“测量样本”框。（我尝试过“创建和编辑图表”以及“测量图表”，但没有成功。）

这将打开右侧所示的“仪器连接”窗口。选择分光光度计，点击“连接” ，选择样品类型（反射式、透射式等）。确保分光光度计放置在底座（白色底座）上，然后点击“校准” 。

仪器连接窗口，显示在校准之前

校准完成后，将打开“测量反射样品”页面。所有设置都不是至关重要的，但我们建议进行一些调整。

设置值：设为 1。这是第一个音色的编号。这比默认值 0 更能保证音色顺序的准确性。
将 Root 设置为图表或补丁的简短描述。
将数字位数设置为 2（尤其是在您计划测量超过 10 个色块时）。这将使文件可排序，因为序列将是 01、02、…、10、11、…

设置完成后，按下“开始”按钮。将分光光度计传感器对准样品。如果可能，房间光线应保持昏暗，以尽量减少漏光。每次读数时，按下分光光度计按钮，等待约两秒钟，听到哔声表示读数完成。样品排列顺序如下所述。请仔细读取数据。我目前还没有找到方便的方法来编辑或重做错误的读数。

保存参考文件

我建议将结果保存为两种格式：默认的 SpectraShop ss3 格式（不可互换，但可以在 SpectraShop 中重新打开），其中包含所有结果（包括光谱）；以及仅包含Imatest使用的结果的 CGATS 格式。要保存 SS3 文件，请单击（如下图所示）窗口中的“文件”、 “保存…”或“另存为…” 。保存Imatest可读取的 CGATS 文件的步骤如下所示。

要将测量结果保存为Imatest可读取的 CGATS 文件，请单击“文件” > “导出…”。右侧窗口随即打开。选择“CGATS 1.7 ASCII”作为导出格式。 “频谱”选项应取消选中，“L*a*b*”选项应选中。如果需要，可以选中“XYZ”和“xyY” ，但如果已选中“L*a*b*”， Imatest 将忽略它们。

Spectrashop导出窗口
（用于编写 CGATS 文件）

以下是结果：

CGATS.17
ORIGINATOR    ""
CREATED    "2013-08-28 16:43:55"
INSTRUMENTATION    "i1Pro"
MEASUREMENT_GEOMETRY    "45/0"
MEASUREMENT_SOURCE    "A"
WEIGHTING_FUNCTION    "OBSERVER,2 degree"
WEIGHTING_FUNCTION    "ILLUMINANT,A"
NUMBER_OF_FIELDS    4
BEGIN_DATA_FORMAT
SAMPLE_ID    LAB_L    LAB_A    LAB_B     
END_DATA_FORMAT
NUMBER_OF_SETS    24 
BEGIN_DATA 
"Colorchecker-01"    39.80    14.43    17.09     
"Untitled-02"    67.86    22.51    20.21     
"Untitled-03"    48.51    -9.36    -23.27     
"Untitled-04"    43.04    -10.81    20.67     
"Untitled-05"    54.88    5.55    -24.67     
"Untitled-06"    68.04    -32.15    -6.00     
"Untitled-07"    66.70    34.88    63.83     
"Untitled-08"    38.48    -0.44    -45.06     
"Untitled-09"    56.15    47.12    25.25     
"Untitled-10"    31.91    17.66    -16.69     
"Untitled-11"    71.40    -16.98    50.80     
"Untitled-12"    74.84    21.00    71.57     
"Untitled-13"    27.04    0.66    -49.03     
"Untitled-14"    52.88    -32.25    23.97     
"Untitled-15"    47.07    55.90    37.55     
"Untitled-16"    83.99    9.76    78.29     
"Untitled-17"    55.75    47.38    -5.30     
"Untitled-18"    47.53    -31.32    -35.23     
"Untitled-19"    95.01    0.32    4.03     
"Untitled-20"    80.78    -0.72    0.38     
"Untitled-21"    66.36    -0.71    0.28     
"Untitled-22"    49.81    -1.43    -0.39     
"Untitled-23"    36.00    -0.85    -0.45     
"Untitled-24"    20.92    -0.34    -0.53     
END_DATA

补丁顺序

具有规则m x n矩形网格的色块按以下示例所示的顺序编号，该示例适用于 4 行 x 6 列的 X-Rite Colorchecker 色块。采集色块数据时，请按照此顺序操作。

1	2	3	4	5	6
7	8	9	10	11	12
13	14	15	16	17	18
19	20	21	22	23	24

一些不具有规则m x n网格的灰度图表（例如 ISO-15739）的色块顺序列在“特殊图表”和“ISO 图表”中。这些图表受Multicharts支持。

Multicharts支持的图表补丁顺序 可以通过运行Multicharts ，选择“3. 分割颜色：参考/输入（在显示中）”，然后选中“数字”复选框来显示。以下是 DSC Labs CDM-28R 的色号。

有一些特殊情况，例如Rezchecker （一种用于测量颜色、色调和 MTF 的微型精密反射色卡）。其编号遵循标准的矩形网格，但角块和用于斜边 MTF 的色块在其参考文件中的 L* = a* = b* = 0，因此在颜色分析中会被忽略。对于 Rezchecker，这些色块包括 1、6、8-11、14-17、37 和 42。

有些情况并不明显，例如 Multicharts 支持的eSFR ISO 颜色色块，但通常以 eSFR ISO 格式运行。

eSFR ISO 色块