范建立，張永安，范明登，陳少濱，齊凌峰，黃劍濱，范堅(jiān)強(qiáng)*，包可翔，李銳

1 福建中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，廈門市集美區(qū)濱水路298號(hào) 361021；2 福建省龍巖金葉復(fù)烤有限責(zé)任公司，龍巖市永定區(qū)坎市鎮(zhèn)福三北路100號(hào) 364102；3 中國(guó)煙葉公司，北京市西城區(qū)廣安門外大街9號(hào) 100055

煙葉評(píng)級(jí)主要通過(guò)“眼看、手摸、思想感覺”來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中視覺是核心要素[1]?？梢姽?、物體和健康的視覺器官，構(gòu)成了視覺三要素，當(dāng)物體顏色確定時(shí)，可見光的質(zhì)量決定了顏色感知[2-3]。自然光是基礎(chǔ)光源，但受限太多，煙葉評(píng)級(jí)工作離不開人工照明。

相關(guān)色溫Tc、照度E和一般顯色指數(shù)Ra，是人工照明光質(zhì)的3項(xiàng)重要指標(biāo)。Tc表征光照的色表、E表征光照的明亮程度、Ra表征物體呈現(xiàn)的真實(shí)程度。各行業(yè)對(duì)觀測(cè)物料時(shí)的照明要求差異較大，印刷和攝影觀察條件[4]要求Tc約5000 K、Ra≥90、E為（2000±250）lx（鑒定比較時(shí)）或（500±125）lx（實(shí)際評(píng)價(jià)時(shí)），棉花分級(jí)[5]要求Tc為（7500±200）K、Ra≥92、E為（750±100）lx，而鉆石分級(jí)[6]僅要求Tc為5500～7200 K。在煙葉評(píng)級(jí)領(lǐng)域，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照明指標(biāo)亦提出了具體要求，YC/T 291—2009[7]要 求Tc為5300～5800 K，Ra≥90，E為（2000±200）lx；YC/T 146—2010[8]要 求E為（300±50）lx，并要求“煙葉精選時(shí)光照強(qiáng)度應(yīng)高于選葉區(qū)光照強(qiáng)度要求”；YC/Z 575—2018[9]要求Tc為6500 K左右，Ra≥80，E為（600±50）lx。這些標(biāo)準(zhǔn)差異較大，執(zhí)行時(shí)莫衷一是，而相關(guān)研究鮮見報(bào)道。

本文運(yùn)用感官分析技術(shù)，初步考察了煙葉在不同照明條件下的視覺反映，甄選了最適宜煙葉評(píng)級(jí)工作的人工照明條件，以期為提高煙葉評(píng)級(jí)準(zhǔn)確性和自動(dòng)化提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 照明材料

照明材料為PHILIPS 5種型號(hào)的熒光燈管，分別 為：MASTER TL-D 90 Graphica 36W/965（簡(jiǎn) 稱“965”）、MASTER TL-D 90 De Luxe 36W/950（簡(jiǎn)稱“950”）、TL-D LIFEMAX Super 80 36W/865（簡(jiǎn)稱“865”）、TL-D LIFEMAX Super 80 36W/840（簡(jiǎn)稱“840”）和TL-D LIFEMAX Super 80 36W/830（簡(jiǎn)稱“830”）。其中，865燈管用于第2階段試驗(yàn)。

1.1.2 照明檢測(cè)儀器

照明檢測(cè)儀器為KONICA MINOLTA生產(chǎn)的CL-500A型分光輻射照度計(jì)。

1.1.3 參試煙葉樣品

參試樣品為在自然光條件下制作的8類初烤煙葉樣品，分別是：顏色煙樣2類，即桔黃煙和檸檬黃煙；含青煙樣2類，即葉脈含青煙和葉片含青煙；光滑煙樣2類，即平滑煙和褪色煙；雜色煙樣2類，即掛灰煙和烤紅煙。樣品均為中部葉，分別用于考察黃色、青色、平滑、褪色、灰色和紅色等6項(xiàng)煙葉外觀特性。

1.1.4 工作面

第1階段試驗(yàn)的工作面為鋼制桌面，第2階段試驗(yàn)的工作面為水泥地面，為避免工作面反光和顏色干擾，在原有工作面上鋪設(shè)白色棉布作為開展試驗(yàn)的工作面。

1.2 方法

1.2.1 照明檢測(cè)方法

檢測(cè)指標(biāo)：色溫Tc、照度E和一般顯色指數(shù)Ra。

檢測(cè)方法：

——照度計(jì)的操作方法：打開照度計(jì)的電源開關(guān)，按屏幕提示校準(zhǔn)后（若屏幕未提示校準(zhǔn)，說(shuō)明校準(zhǔn)周期未過(guò)，無(wú)需再行校準(zhǔn)），開啟受光窗的蓋子，讓受光窗向上，將照度計(jì)平放于工作面上，不人為遮擋受光窗處的光線，點(diǎn)按測(cè)量按鈕，第1聲“嘀”表示開始測(cè)量，聽到第2聲“嘀”后讀取數(shù)據(jù)，測(cè)量結(jié)束。如圖1所示。

圖1 照明檢測(cè)示意Fig. 1 Schematic of lighting detection

——測(cè)量人工照明時(shí)的注意事項(xiàng)：打開照明，應(yīng)等候1 min，待照明穩(wěn)定后，再行檢測(cè)。

——不同工作面的測(cè)量要求：工作面為桌面時(shí)，檢測(cè)值取桌面的4個(gè)角和中心點(diǎn)共5個(gè)測(cè)量值的平均值；工作面為地面時(shí)，檢測(cè)值取評(píng)價(jià)樣品的矩形區(qū)域的4個(gè)角和中心點(diǎn)共5個(gè)測(cè)量值的平均值。

1.2.2 視覺評(píng)價(jià)方法

照明效果最終要由人的生理視覺來(lái)評(píng)價(jià)[1]，CIE的視覺滿意度曲線即是如此得出的。對(duì)煙葉樣品的視覺評(píng)價(jià)采用主觀視覺描述法，各處理中煙葉的黃色、青色、平滑、褪色、灰色和紅色等外觀指標(biāo)的視覺反映，通過(guò)與對(duì)照CK對(duì)比評(píng)判視效強(qiáng)化或弱化的定性，通過(guò)處理間的對(duì)比評(píng)判視效強(qiáng)化或弱化的程度。

評(píng)價(jià)員5名，均具備煙葉評(píng)級(jí)技師資格及以上職業(yè)資格。對(duì)于每一個(gè)處理，評(píng)價(jià)員先進(jìn)行充分的視覺適應(yīng)，即進(jìn)入試驗(yàn)場(chǎng)景約1.5 min后，再展開對(duì)比評(píng)價(jià)工作，以多數(shù)評(píng)價(jià)員的一致判定結(jié)果作為評(píng)價(jià)結(jié)果。

1.2.3 確定對(duì)照

基于人們的作息習(xí)慣，選取9:00—15:00北向晝光作為參照自然光源，將煙葉樣品在其中的視覺反映定為對(duì)照CK。

1.2.4 第1階段試驗(yàn)

每盞燈盤可裝3支燈管，用965、950、840和830這4種型號(hào)的燈管排列出不同的組合共16組?；跓艄軜?biāo)稱的相關(guān)色溫計(jì)算燈管組合的色溫估值，如表1中處理I燈管組合的色溫估值為：

（5300+6500×2）/3=6100（K）

參照YC/T 291—2009對(duì)色溫5300～5800 K的要求，并考察3300～5300 K中間色表，以合理的色溫梯度設(shè)計(jì)試驗(yàn)。從16組燈管組合中篩選出8組進(jìn)行第1階段的試驗(yàn)，按色溫估值由高到低分別稱之為處理I、處理II、處理III……處理VIII，具體的試驗(yàn)安排見表1。工作面位于燈帶的中央，分別評(píng)價(jià)煙葉樣品在各處理中的視覺反映。

表1 第1階段試驗(yàn)安排Tab. 1 Test arrangement in phase 1

1.2.5 第2階段試驗(yàn)

為考察公司既有選葉場(chǎng)的照明效果，設(shè)置第2階段的試驗(yàn)。從第1階段試驗(yàn)中，遴選出煙葉視覺反映最接近CK的燈管組合（遴選結(jié)果為處理IV的燈管組合），按公司既有選葉場(chǎng)的燈具布局在試驗(yàn)場(chǎng)設(shè)置試驗(yàn)，稱之為處理IX。在試驗(yàn)場(chǎng)按既有選葉場(chǎng)的燈管組合（3支865燈管）與布局設(shè)置試驗(yàn)，稱之為處理X。將既有選葉場(chǎng)的照明狀況作為處理XI。第2階段的試驗(yàn)安排詳見表2。工作面位于燈帶的中央，分別評(píng)價(jià)煙葉樣品在各處理中的視覺反映。

表2 第2階段試驗(yàn)安排Tab. 2 Test arrangement in phase 2

2 結(jié)果

2.1 自然光下CK檢校

自然光條件下，在3個(gè)工作時(shí)段測(cè)得3組照明數(shù)據(jù)。5名評(píng)價(jià)員一致認(rèn)為，此3組照明條件下，煙葉各外觀特性的視覺反映無(wú)明顯差異，均可作為CK。試驗(yàn)數(shù)據(jù)詳見表3。

表3 自然光的照明指標(biāo)檢測(cè)及煙葉樣品觀測(cè)Tab. 3 Lighting index detection of natural light and observation of tobacco samples

2.2 人工照明試驗(yàn)

熒光燈管是熒光受激發(fā)光，與黑體的發(fā)光特性不符，因此評(píng)價(jià)顏色時(shí)通常使用“相關(guān)色溫”這一指標(biāo)。相關(guān)色溫是指與具有相同亮度刺激的顏色最相似的黑體輻射時(shí)的溫度[10]。說(shuō)熒光燈管的色溫實(shí)際為相關(guān)色溫。

人工照明條件下，11個(gè)處理的照明指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果和煙葉樣品觀測(cè)結(jié)果詳見表4。分析如下：

表4 人工照明的照明指標(biāo)檢測(cè)及煙葉樣品觀測(cè)Tab. 4 Lighting index detection of artificial lighting and observation of tobacco samples

（1）處理IV的色溫接近5100 K、Ra大于90、照度接近500 lx，樣品的整體視覺反映最接近CK。與處理IV色溫相近的兩個(gè)處理，即處理IX和處理XI，前者因照度低至369 lx，視效變得模糊，樣品的光澤度和對(duì)比度被弱化；后者因Ra低至79，煙葉的黃色、青色、灰色、紅色和光澤度明顯被弱化，平滑和干燥感明顯強(qiáng)化。由此說(shuō)明，在煙葉評(píng)級(jí)活動(dòng)中，適宜色溫約為5100 K，照度不宜低于400 lx，一般顯色指數(shù)不宜低于80。

（2）處理I、處理II、處理III和處理V，Ra均高于處理IV的91，但因色溫的高低波動(dòng)，煙葉外觀特性的視覺反映普遍較處理IV有更大程度地強(qiáng)化或弱化。雖然個(gè)別外觀特性在個(gè)別處理中的表現(xiàn)較好，但整體的失真效應(yīng)明顯。

（3）處理X與處理I，色溫均為6500 K左右，照度均為380 lx左右，因Ra從96降至82，導(dǎo)致煙葉色彩失真。說(shuō)明一般顯色指數(shù)為80有余時(shí)，不能保證煙葉顏色的準(zhǔn)確呈現(xiàn)。

（4）在各個(gè)人工照明處理中，煙葉的黃色、青色、平滑、褪色、灰色和紅色等外觀特性均被不同程度地強(qiáng)化或弱化，但不能由試驗(yàn)數(shù)據(jù)判定各外觀特性的視覺反映與色溫的趨勢(shì)性變化關(guān)系。

（5）煙葉的某一外觀特性接近自然呈現(xiàn)時(shí)，色溫和Ra的分布區(qū)間如下：

——黃色接近自然呈現(xiàn)時(shí)，色溫約在4500～6000 K之間，且Ra大于90。

——青色接近自然呈現(xiàn)時(shí)，色溫約在4500～5100 K之間，且Ra大于90。

——平滑接近自然呈現(xiàn)時(shí)，色溫約在3500～6000 K之間，且Ra大于80。

——褪色接近自然呈現(xiàn)時(shí)，色溫約在5000～6000 K之間，且Ra大于90。

——灰色接近自然呈現(xiàn)時(shí)，色溫約在3300～6000 K之間，且Ra大于80。

——紅色接近自然呈現(xiàn)時(shí)，色溫約在3300～5100 K之間，且Ra大于80。

因此，色溫約為5000～5100 K，且一般顯色指數(shù)大于90時(shí)，煙葉的各外觀特性均能近乎自然地呈現(xiàn)；若色溫或一般顯色指數(shù)超出該區(qū)間，煙葉的部分外觀特性將被明顯地強(qiáng)化或弱化。

3 討論

自然光色溫變化達(dá)千余K時(shí)，煙葉的視覺反映尚無(wú)明顯差異。人工照明相關(guān)色溫變化僅數(shù)百K，煙葉的視覺反映就有較明顯的差異。這一現(xiàn)象，應(yīng)該與光的波長(zhǎng)飽和程度有關(guān)。在可見光范圍內(nèi)，日光的光能量分布圖譜是連續(xù)譜[11]，呈較平緩的丘陵?duì)頪2,12]，波長(zhǎng)飽和程度較高；熒光燈的光能量分布圖譜在某波段上會(huì)突然出現(xiàn)“脈沖”，能量在此出現(xiàn)爆發(fā)性的增大，其光譜圖甚至是不連續(xù)的[10]，波長(zhǎng)飽和程度較低?；旌仙珳氐脑O(shè)計(jì)，有助于提高人工照明光的質(zhì)量[1]。

目前，熒光燈用的三基色熒光粉中，綠粉和藍(lán)粉尤其是藍(lán)粉穩(wěn)定性較差[13-16]，工藝劣化和歷時(shí)劣化嚴(yán)重[13-14]，導(dǎo)致出現(xiàn)光衰[14]和色溫漂移[17-19]現(xiàn)象。處理VI的色溫實(shí)測(cè)值與估值偏離較大，以及處理XI與處理X照明材料相同色溫卻相差約1600 K的現(xiàn)象，是因?yàn)樘幚鞻I使用了幾支舊燈管，處理XI使用的均為舊燈管，舊燈管歷時(shí)劣化嚴(yán)重，從而引發(fā)處理VI和處理XI的實(shí)際色溫發(fā)生了大幅度的漂移所致。

本試驗(yàn)的研究結(jié)果，與A. A. Kruithof的“舒適照度與色溫的關(guān)系”圖[1]中，色溫為5000～5100 K時(shí)，舒適照度的底限估值為400 lx的結(jié)果一致；與印品實(shí)際評(píng)價(jià)[4]對(duì)色溫、照度和一般顯色指數(shù)的要求基本一致；較煙葉評(píng)級(jí)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件[7]5300～5800 K和煙葉選葉場(chǎng)地[9]6500 K左右的色溫要求中間色表化；與其它領(lǐng)域客觀評(píng)定物料顏色的照明要求差異較大，如印品鑒定比較[4]、棉花分級(jí)[5]、鉆石分級(jí)[6]、茶葉感官審評(píng)[20]、印刷業(yè)觀測(cè)反射樣品[21]、紡織業(yè)目測(cè)評(píng)定色牢度[22]及通用建筑對(duì)有顏色要求的精細(xì)檢驗(yàn)[23]等領(lǐng)域。

4 結(jié)論

（1）自然光條件下，即便色溫的變化較大，煙葉的視覺反映卻無(wú)明顯差異。

（2）人工照明條件下（試驗(yàn)照度為370～560 lx），煙葉的黃色、青色、平滑、褪色、灰色和紅色等外觀特性接近自然呈現(xiàn)時(shí)，各外觀特性的色溫和一般顯色指數(shù)分布區(qū)間并不相同。當(dāng)色溫約為5000～5100 K，一般顯色指數(shù)大于90時(shí)，各外觀特性均能近乎自然地呈現(xiàn)；此兩項(xiàng)指標(biāo)超出相應(yīng)區(qū)間時(shí)，部分外觀特性的視覺反映將被明顯地強(qiáng)化或弱化。照度不宜低于400 lx，否則，視效模糊，視度和舒適度欠佳，且煙葉的光澤度和對(duì)比度被弱化。

（3）當(dāng)前，在煙葉評(píng)級(jí)活動(dòng)中，人工照明雖已普遍應(yīng)用，但相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照明指標(biāo)的要求大相徑庭，且未曾見過(guò)這方面的研究報(bào)道，而本試驗(yàn)亦尚存不足之處，因此，業(yè)內(nèi)很有必要大力開展這方面的研究。