于娜，張聰，陶蓓蓓，廖曉梅

(南京林業(yè)大學(xué)家居與工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)院，南京 210037)

基于兩種孔徑的蘇式家具珍貴木材材色測定

于娜，張聰，陶蓓蓓，廖曉梅

(南京林業(yè)大學(xué)家居與工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)院，南京 210037)

為了探索不同測量孔徑的色彩檢測儀對(duì)紅木類木材材色測量的差異，以4種蘇式家具珍貴木材為研究對(duì)象，分別選用光源孔徑8和2 mm兩種規(guī)格對(duì)其進(jìn)行材色L*a*b*色空間物理量的測量，其中L*為明度坐標(biāo),代表顏色的亮度大小，a*為紅綠色品坐標(biāo)，b*為黃藍(lán)色品坐標(biāo)，并完成對(duì)這4種紅木類木材材色的多點(diǎn)均值色空間向孟塞爾色空間的轉(zhuǎn)換，深入剖析基于兩種孔徑測量的4種紅木木材材色變化值的趨勢是否一致。結(jié)果表明：兩種孔徑測量蘇式家具4種珍貴木材的材色值變化趨勢趨于一致。4種木材材色主要處于低明度的紅黃色調(diào)范圍內(nèi)。其中兩種孔徑測量降香黃檀差異不顯著；而在測量3種崖豆木木材時(shí)，L*值差異顯著。兩種孔徑測得的物理量之間的相關(guān)性存在差異性和一致性，且這種一致性遠(yuǎn)高于差異性。

蘇式家具；木材材色；定量分析；視覺物理量

蘇式家具作為中國傳統(tǒng)家具中的一朵奇葩，因其色澤、紋理、質(zhì)地奇美少有，在明清時(shí)代就受到皇宮貴族富商們的追捧，即使在物質(zhì)生活水平逐漸提高的今天，也依舊受到社會(huì)各層人們的青睞，尤其是高品位人士的青睞，因此促進(jìn)了人們對(duì)蘇式家具裝飾、結(jié)構(gòu)、材色等各方面的研究。其中材色一直是評(píng)價(jià)木材表面視覺物理量、心里感覺的一個(gè)重要特征，同時(shí)也是評(píng)價(jià)木材質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)[1]，它直接影響著人們的視覺感知與評(píng)定[2]。目前眾多學(xué)者集中研究木材的視覺物理量[3]，關(guān)于材色的研究也涉及很多方面，主要包括地理位置與木材材色的相關(guān)性研究[4]、樹種種間材色差異以及變異情況研究[5-7]、通過材色測定為優(yōu)良單株的選擇提供依據(jù)的研究[8]，不同樹種材色鑒定研究[9-10]、物理與化學(xué)對(duì)木材材色影響的研究[11-13]、涂飾對(duì)木材材色影響的研究[14]等。

蘇式家具的木制材質(zhì)可分為硬木和柴木，硬木具有質(zhì)地堅(jiān)硬，紋理流暢，木性穩(wěn)定等特征，備受文人學(xué)者和現(xiàn)代人的喜愛，包括黃花梨、紫檀、雞翅木等紅木，其中黃花梨和雞翅木兩種木材是傳統(tǒng)蘇式家具最為常見的珍貴木材。柴木在材質(zhì)各方面的特性次于硬木，但數(shù)量價(jià)格都低于硬木，因此柴木制作的蘇式家具在民間廣為流傳，以榆木、櫸木、楠木等為主。目前學(xué)者界對(duì)于蘇式家具材色的研究以硬木家具為主，不僅因其收藏價(jià)值，還因其紋理和質(zhì)地都優(yōu)于柴木，從而提升硬木的研究價(jià)值。

目前，關(guān)于紅木木材顏色和光澤度定量化的研究較少，使得紅木類木材優(yōu)質(zhì)的視覺特性不能為大眾所知[15]，且材色的測定方法不統(tǒng)一，測色時(shí)取點(diǎn)大小的比較研究尚屬空白。因此，本研究通過使用小孔徑和大孔徑兩種不同的光源孔徑進(jìn)行測量，測定蘇式家具珍貴用材的材色并進(jìn)行定量化分析，對(duì)兩種孔徑測得的結(jié)果進(jìn)行比較，探討合適的測量蘇式家具珍貴木材材色的方法，提高木材的加工利用價(jià)值，以期為蘇式家具的設(shè)計(jì)提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本研究選取黃花梨和雞翅木兩種蘇式家具的珍貴木材作為研究對(duì)象，因黃花梨木材材質(zhì)細(xì)膩，紋理變化均一，而雞翅木紋理清晰，變化明顯。選取的材料均為無節(jié)子、無腐朽變形、四面刨光平滑、紋理自然清晰的弦切板木材標(biāo)本，4種試驗(yàn)材料基本情況見表1。

表1 4種試驗(yàn)材料Table 1 The four types of experiment materials

1.2 試驗(yàn)儀器

儀器：RM200-PT01 CAPSURE色彩檢測儀，配有先進(jìn)的圖像捕捉技術(shù)和多功能的便攜式裝置。可通過攝像孔直接讀取木材表面某一點(diǎn)的主要顏色。該儀器有8，4和2 mm 3種光源孔徑大小，8 mm的光源孔徑所攝取到的材質(zhì)面積大，2 mm的光源孔徑所攝取到的材質(zhì)面積小，為了避免這種差異，本試驗(yàn)選取大孔徑8 mm和小孔徑2 mm兩種規(guī)格進(jìn)行測量，在60 mm×35 mm的平面上選取15個(gè)孔位測量，其中8 mm孔徑下該儀器在測量顏色差別較大的木材時(shí)會(huì)讀取一種或幾種顏色，此時(shí)需要取其平均值作為測量的顏色。

1.3 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)材色測量采用取點(diǎn)測量法，本方法只測量木材顏色，不考慮木材紋理，選用直徑2和8 mm的孔洞進(jìn)行測量。采用L*a*b*均勻色空間的色度指數(shù)測量值記錄兩種光源孔徑的記錄值，其中L*代表明度指數(shù)，完全白的物體值為100，完全黑的物體為0；a*代表米制紅綠軸色品指數(shù)，正值越大表示越偏向紅色，負(fù)值越大表示越偏向綠色；b*代表米制黃藍(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[16]。

本試驗(yàn)采用佐道健的方法進(jìn)行L*a*b*色空間向孟塞爾色空間的轉(zhuǎn)換，公式如下[15]：

V=0.100 2L*-1.160

H=0.036 36L*+0.026 63r-14.30θ+0.091 31rθ+14.826

C=0.143 9r+1.054θ-1.022θ2+0.497rθ-0.167 0

式中：V為明度；H為色調(diào)標(biāo)號(hào)值；C為色飽和度；r、θ為轉(zhuǎn)換過程中的中間變量，θ=arctan(a*/b*)，r=(a*2+b*2)1/2；H是以YR為基礎(chǔ)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(如5.5YR)；當(dāng)-10lt;H≤0時(shí)，色調(diào)標(biāo)號(hào)為(H+10)R；當(dāng)10lt;H≤20時(shí)，色調(diào)標(biāo)號(hào)為(H-10)Y；當(dāng)Hgt;20時(shí)，色調(diào)標(biāo)號(hào)為(H-20)GY。

1.4 試驗(yàn)步驟

1.4.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備階段

1)選取測量點(diǎn)：選取每塊木材比較平整，劃痕較少的一面作為測量面，將其標(biāo)記為A面，選擇A面一端的端點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)，將其長度方向作為X軸，寬度方向作為Y軸，建立坐標(biāo)單元為(5，5)的坐標(biāo)系統(tǒng)，然后在每塊試件上隨機(jī)選取15個(gè)測量點(diǎn)進(jìn)行測量。

2)制作測量點(diǎn)直徑分別為2和8 mm的坐標(biāo)紙(圖1)：復(fù)制一份跟步驟“1”中木塊相同的坐標(biāo)紙，找到15個(gè)測量點(diǎn)，然后在15個(gè)測量點(diǎn)上，用打孔器打出以測量點(diǎn)為圓心，直徑為2 mm的圓標(biāo)記。直徑為8 mm的坐標(biāo)紙制作方法同上。

圖1 2和8 mm孔徑坐標(biāo)紙F(tuán)ig. 1 Coordinate paper with aperture diameter of2 and 8 mm

1.4.2 試驗(yàn)過程

1)材色測量：用色彩檢測儀對(duì)試樣進(jìn)行材色測量。光源采用D65標(biāo)準(zhǔn)光源，10°大視野，測量范圍選用小直徑2 mm和大直徑8 mm。對(duì)于紋理細(xì)膩均一的木材，首先將坐標(biāo)紙蓋在木塊上，然后將色彩檢測儀的測量直徑調(diào)節(jié)為小孔徑2 mm，接著將拍攝孔對(duì)準(zhǔn)在每塊試件上隨機(jī)選取的15個(gè)測量點(diǎn)進(jìn)行測量，連續(xù)測量3次，取其平均值，作為該測量點(diǎn)的測量值，最后取15個(gè)測量點(diǎn)的平均值作為該種木材材色的測量值。用直徑為8 mm的坐標(biāo)紙進(jìn)行測量時(shí)，由于孔徑范圍更大，對(duì)于紋理明顯、色調(diào)不均勻的木材，同一點(diǎn)會(huì)測量到一到多種顏色的測量值，為了方便計(jì)算，以該點(diǎn)所測顏色的均值為該點(diǎn)的測量值，其余步驟與2 mm孔徑測量方法相同。

2)材色計(jì)算：利用公式完成L*a*b*色空間的L*、a*、b*多點(diǎn)平均值向孟塞爾色空間的轉(zhuǎn)換，找到木材對(duì)應(yīng)的顏色。

2 結(jié)果與分析

2.1 木材顏色

采用色彩檢測儀通過兩種孔徑測量蘇式家具珍貴木材4種木材表面的材色，可以獲得L*、a*、b*值，然后根據(jù)公式計(jì)算獲得孟塞爾色空間的V、H、C值。4種木材測量結(jié)果見表2。由表2可知，4種木材2 mm測得的明度L*主要分布在28.15～41.51范圍內(nèi)，白花崖豆木的明度最低，這是由于其木質(zhì)顏色偏黑色，對(duì)可見光的反射程度較低，而斯圖崖豆木的明度最高，這是由于這類木材顏色偏黃褐色，對(duì)可見光的反射程度較高；紅綠色品指數(shù)a*主要分布在4.57～18.90，降香黃檀的a*值最高，這是由于降香黃檀這種木材偏紅褐色或黃褐色，木材表面反射的光譜中紅色占較大比例；黃藍(lán)色品指數(shù)b*主要分布在4.64～16.10，降香黃檀這種木材的b*值最高，這是由于降香黃檀這種木材除了偏紅外同時(shí)還偏黃色，因此測得的b*值高；V主要分布在1.66～3.00，C主要分布在3.49～14.23，H主要分布在5.36YR～9.88YR。根據(jù)8 mm測得的結(jié)果可知，L*主要分布在27.10～38.84，a*主要分布在4.27～19.00，b*主要分布在4.46～17.20；V主要分布在1.56～2.73，C主要分布在3.33～14.33，H主要分布在5.49YR～9.47YR。結(jié)合兩種測量結(jié)果可知，2 mm孔徑測量的木材材色值與8 mm測得的值變化趨勢整體上趨于一致，降香黃檀和3種崖豆木主要處于低明度(L*、V較低)的紅黃色調(diào)范圍內(nèi)(在孟塞爾色調(diào)標(biāo)號(hào)中，5Y為黃色調(diào)；5R為紅色調(diào)；5YR為紅黃(橙)色調(diào)；5GY為黃綠色調(diào))。

表2 4種木材材色數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)Table 2 Color data statistics of four types of wood

2.2 木材材色測量方法對(duì)比分析

兩種孔徑測得的4種木材L*a*b*值結(jié)果存在差異，比較結(jié)果如表3所示。其中n表示樣本數(shù)量，P值用來判斷2和8 mm的數(shù)據(jù)是否存在顯著差異，P值越小表明兩種光源孔徑測量出的數(shù)據(jù)之間差異性越顯著。

由表3可知，兩種孔徑測量降香黃檀木材時(shí)，P值均大于0.05，差異不顯著，這是由于本研究中所用的降香黃檀材色比較均勻，木質(zhì)細(xì)膩，因此所測顏色相差不大。而兩種孔徑測量白花崖豆木、非洲崖豆木、斯圖崖豆木3種木材時(shí)，a*、b*值的P值均大于0.05，說明差異不顯著，而這3種木材L*的P值均小于0.05，說明這兩種孔徑測出的L*值差異顯著。從表中可以看出，2 mm孔徑測得的L*比8 mm孔徑測得值偏高，導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因可能為這3種木材的木紋比較明顯，顏色受其影響較大。因此，對(duì)于木質(zhì)細(xì)膩，受紋理影響不明顯的材質(zhì)運(yùn)用兩種孔徑測量均適用，而對(duì)于木紋明顯，受木紋影響較大的木材，兩種孔徑測量結(jié)果存在顯著差異。因此，本研究針對(duì)差異顯著的3種木材進(jìn)行物理相關(guān)性比較來分析其內(nèi)在聯(lián)系。

表3兩種方法測量4種木材的L*a*b*比較結(jié)果(n=15)

Table 3 Comparison of two methods for measuringL*a*b* of four types of wood(n=15)

2.3 木材材色物理量相關(guān)性分析

不同的視覺物理量之間存在一定相關(guān)性，這種相關(guān)性是各個(gè)物理量之間內(nèi)部聯(lián)系的體現(xiàn)[17]。表4和表5為2和8 mm兩種孔徑測量的各物理量之間的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)≥0.6，即可認(rèn)為兩個(gè)變量之間顯著相關(guān)。

表4 視覺物理量之間的相關(guān)矩陣(2 mm)Table 2 The correlation matrix of the visual physicalparameter (2 mm)

表5 視覺物理量之間的相關(guān)矩陣(8 mm)Table 5 The correlation matrix of the visual physicalparameter (8 mm)

由表4和表5結(jié)果可知，基于白花崖豆木、非洲崖豆木、斯圖崖豆木3種木材，兩種孔徑測得的物理量相關(guān)性結(jié)果具有一致性。其中測得的明度L*與黃藍(lán)色品指數(shù)b*以及色調(diào)H之間均呈正相關(guān)關(guān)系，由前述結(jié)果可知，隨著b*值的增加，越來越偏黃色，而黃色屬于偏亮的色調(diào)，因此其明度指數(shù)也隨之增高。紅綠色品指數(shù)a*與黃藍(lán)色品指數(shù)b*呈正相關(guān)，由前述結(jié)果可知，由于本試驗(yàn)3種木材材色都處于YR系中，隨著3種木材越來越偏紅色，其偏黃度也隨之增加。色飽和度C與紅綠色品指數(shù)a*以及黃藍(lán)色品指數(shù)b*呈正相關(guān)，說明在此3種木材表面的可見光中，紅色與黃色光譜的純度最高。

兩種孔徑測得的物理量相關(guān)性結(jié)果具有差異性。由表4可知，明度L*與黃藍(lán)色品指數(shù)b*、色調(diào)H呈正相關(guān)，與紅綠色品指數(shù)a*、色飽和度C相關(guān)性不顯著。而8 mm測得的明度L*不僅與黃藍(lán)色品指數(shù)b*以及色調(diào)H之間均呈正相關(guān)，同時(shí)也與紅綠色品指數(shù)a*以及色飽和度C之間呈正相關(guān)，由上文可知，兩種孔徑測得的明度值存在顯著性差異，因此兩種方法測量結(jié)果出現(xiàn)差異。造成此種差異的原因是測量孔徑大小不同，對(duì)于紋理明顯的木材，在取點(diǎn)時(shí)2 mm孔徑取的點(diǎn)，由于面積較小，所取源點(diǎn)顏色較為統(tǒng)一，而8 mm孔徑所取面積較大，所取顏色較為豐富，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果來看，此種差異主要體現(xiàn)在測量的明度指數(shù)L*的顯著性差異上，也因此最終造成明度指數(shù)L*與其他變量之間的相關(guān)性差異。

3 結(jié) 論

本研究運(yùn)用兩種孔徑測量了4種蘇式家具珍貴用材的材色，并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行了比較，得出以下結(jié)論：

1)兩種孔徑測量蘇式家具4種珍貴木材材色值變化趨勢趨于一致。

2)兩種孔徑測量蘇式家具4種珍貴木材材色參數(shù)：2 mm測得的明度L*主要分布在28.15～41.51，紅綠色品指數(shù)a*主要分布在4.57～18.90，黃藍(lán)色品指數(shù)b*主要分布在4.64～16.10，V主要分布在1.66～3.00，C主要分布在3.49～14.23，H主要分布在5.36YR～9.88YR。8 mm測得的明度L*主要分布在27.10～38.84，a*主要分布在4.27～19.00，b*主要分布在4.46～17.20；V主要分布在1.56～2.73，C主要分布在3.33～14.33，H主要分布在5.49YR～9.47YR，根據(jù)兩種孔徑的測量結(jié)果可知，降香黃檀和3種崖豆木主要處于低明度的紅黃色調(diào)范圍內(nèi)。

3)兩種孔徑測量4種蘇式家具珍貴木材的比較結(jié)果：兩種孔徑測量降香黃檀這一木材時(shí)，差異不顯著；而在測量白花崖豆木、非洲崖豆木、斯圖崖豆木這3種木材時(shí)，a*、b*值差異不顯著，而L*值差異顯著。

4)對(duì)于白花崖豆木、非洲崖豆木、斯圖崖豆木3種木材，兩種孔徑測得的物理量相關(guān)性結(jié)果具有一致性。兩種孔徑測得的明度L*與黃藍(lán)色品指數(shù)b*以及色調(diào)H，紅綠色品指數(shù)a*與黃藍(lán)色品指數(shù)b*，色飽和度C與紅綠色品指數(shù)a*以及黃藍(lán)色品指數(shù)b*均呈正相關(guān)。

綜上所述，運(yùn)用同一儀器的不同孔徑對(duì)木材進(jìn)行測量時(shí)，對(duì)木紋細(xì)膩的木材影響較小，對(duì)木紋明顯的木材影響較大，由此可知，木紋是影響木材材色測量的一個(gè)重要因素，在進(jìn)行材色測量時(shí)需給予關(guān)注。本試驗(yàn)旨在為研究蘇式家具木材材色提供一種新的嘗試與方法，并對(duì)該試驗(yàn)方法所獲得的結(jié)果進(jìn)行了一定的解釋，但關(guān)于造成該現(xiàn)象更深層次的原因，還需進(jìn)一步研究。

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ColordeterminationofpreciouswoodoftheSustylefurniturebasedontwokindsofaperturediameter

YU Na，ZHANG Cong，TAO Beibei， LIAO Xiaomei

(College of Furnishings and Industrial Design, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China)

In this paper, we took four kinds of precious wood in Su style furniture as the research object and selected color measuring instrument with aperture diameter in 8 mm and 2 mm to measureL*a*b*color space on these wood. In this color space, theL*is known as the brightness coordinate and it indicates the brightness of the color; the other two coordinatesa*andb*represent redness-greenness and yellowness-blueness, respectively. The aim of the study is to explore whether there is a significant difference in different apertures of the color detector on the Hongmu wood color measurement. Completing the conversion of the color values for the four special precious wood from the multi-point mean color space to the Munsell color space，the consistency of the measurement variation based on two kinds of aperture diameter was analyzed. The results showed that the trends of values measured by two methods on four kinds of precious wood from Su style furniture tended to be consistent, and the wood color of four kinds of wood were mainly in the range of low brightness of red and yellow. We found that there was no significant difference in the measurement ofDalbergiaodorifera, but theL*value had a significant difference in the measurement of another threeMillettiawoods. Through analyzing the results, we could find that there was a certain difference between the physical quantities measured by the two measurement methods. However, there was also a certain consistency at the same time，and the consistency was far higher than the inconsistency.

Su style furniture；wood color measurement；quantitative analysis; visual physical quantities

2017-01-17

2017-05-18

江蘇省高校哲學(xué)社會(huì)科學(xué)研究項(xiàng)目(2015SJB040)；2016年度江蘇省研究生培養(yǎng)創(chuàng)新工程(KYLX16_0851)；江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目(PAPD)。

于娜，女，副教授，研究方向?yàn)槿梭w工程學(xué)。E-mail:yuna96@hotmail.com

S781.83

A

2096-1359(2017)06-0139-05