什么是白度，白度的测定方法

白度是一个分析物体表面特征时会用到的概念。那么，什么是白度？如何测定白度呢？本文进行了简单总结。

白度（brightness）是指色彩的明亮程度或颜色的深浅，也可以表示为从黑色到白色的明暗程度。白度是一种相对的量，相对于特定的颜色空间、亮度标准和观察者的心理影响来说的。

在光学上，白色是指完全反射任何色光的物体，或者是能够反射所有色光，但反射的色光并不强烈的物体。白色物体反射的光线能够进入我们的眼睛，使我们能够看到它们。相反，黑色物体吸收了所有的光线，没有光线反射回来，因此我们无法看到它们。

白度以白色含有量的百分率表示。测定物质的白度通常以氧化镁为标准白度100%，并定它为标准反射率100%，以蓝光照射氧化镁标准板表面的反射率百分率来表示试样的蓝光白度；用红、绿、蓝三种滤色片或三种光源测出三个数值，平均值为三色光白度。反射率越高，白度越高，反之亦然。测定白度的仪器有多种，主要是光电白度计，标准不完全相同。习惯上把白度的单位“%”作为“度”的同义词，如新闻纸的白度为55%～70%（即55～70度）。

白度基本概念

白度表征物体表面白色的程度，以白色含有量的百分率表示。测定物体的白度通常以氧化镁为标准白度100%，并定它为标准发射率100%，以蓝光照射氧化镁标准板表面的反射率百分率来表示试样的兰光白度，用红、绿、蓝三种流色片或三种光源测定三个数值，平均值为三色光白度。反射率越高，白度越高，反之亦然。

一般当物体表面对可见光谱内所有波长的反射比都在80%以上时，可认为该物体表面为白色。白色位于色空间中相当狭窄的范围内，它们与其他颜色一样，可以用三维量（即光反射比Y、纯度C、主波长λ）来表示。但人们却习惯将不同白度物体按一维量白度（W）排序来定量评价其白色程度，而把理想白色（如高纯度硫酸钡，其白度值为100%）作为参比标准。无论是目视评定白度，还是用仪器评定白度，都必须建立在公认的“标准”基础上。所以，所谓白度是指距离理想白色的程度。

从分光反射率曲线看，白色织物在可见光波段内几乎是一条没有波峰的光滑曲线。白织物经漂白后，反射率增大，曲线上移；若织物经漂白和上蓝增白后，曲线从510～700nm段下移，相对提高了400～519nm段的反射率；若织物经漂白和荧光增白处理，使曲线400～550nm段上移。这就是说，增白其实质是使光谱蓝端的反射率增强。

常见白度评定方法

1. 甘茨白度

甘茨白度是CIE 白度委员会在1986 年正式公布出版的白度公式。可以写为WGANZ，其特点是：以物体颜色的三刺激值为依据作为计算，颜色的三刺激值性质决定了对白度的贡献，它们的等白度表面是等间距的平行面，其白度可以用Y，x，y 的线性公式表示：

W=Y+800（xn- x）+1700（yn- y）

W10=Y10+800（xn- x10）+1700（yn- y10）  

TW=900（xn- x）- 650（yn- y）

TW10=900（xn- x10）-650（yn- y10）      

W10 为白度值；TW，TW10 为淡色调指数；Y，x10，y10 为在10o 视场下，测得试样值；xn，yn 为在10°视场下D65标准光源的坐标值；xn=0.3138，yn=0.3309。  从公式可以看出，对于任何光谱中性的白度样品，其白度值W都等于三刺激值Y，W值越大，表示白度越高。淡色调指数值可正可负，正值越大表示带淡蓝—绿度越大，负的绝对值越大就表示淡品红—黄度越大。公式主要用于W（或W10）值大于40、小于（5Y- 280）或小于（5Y10- 280），TW（或TW10）值大 于- 3、小于+3 的样品。该公式结果与目视的相关性较好，但其级差与目视级差差别较大，对明显带颜色的样品没有意义。

2. 蓝光白度（又称R457白度）

R457白度是一种简易的测量方法，在国际标准ISO2470 纸张漫反射比的测量，以及我国造纸、塑料、建材等一些行业中都使用了R457白度。它规定利用近似的A光源照明，白度仪器的总体有效光谱响应曲线的峰值波长在457nm处，半宽度44 nm。

定义蓝光白度为：Wr=KrΣβ（λ）F（λ）△λ      

式中：Kr=100/ΣF（λ）△λ；β（λ）为与标准白板的蓝光白度仪器相同照明观察条件下的光谱亮度因数。ISO关于纸张板白度的最新标准也使用了三刺激值反射比因数的概念和定义。这样一般三刺激值色度 测量仪在D65/10°条件下，利用测量Z值获得R457白度值，其转换方程为：

Wr=0.925×Z+1.16      

3. 亨特白度

根据GB/T 5950—1996《建筑材料与非金属矿产品白度测量方法》提出了亨特白度公式：WH=100-［（100- L）2+a2+b2］1/2

式中，WH 为亨特白度；a，b 为亨特色品指数,

a=17.2（1.0547X10-Y10）/Y101/2，

b=6.7（Y10-  0.9318Z10）/Y101/2；

L 为亨特明度指数，L=10Y101/2；X10，Y10，Z10为三刺激值。

亨特白度测量条件采用C照明体2 o视场观测条件。此白度值的特点是以色差的形式计算白度，测定结果的白度值较高，级差较小，适合于白度值较高样 品的测定。

4. Taube白度

该白度为美国材料试验协会(313-73ASTM)使用的TAUBE公式计算出的一个数值，公式为： WT=3.367X-3Y  该公式计算出的白度值的级差与目视感知的级差符合性较好，但只能用于中性样品。有的美国企业使用Y 值来表示测定样品的白度值。

5. 建材与非金属矿产品通用公式

WG=Y10+400x10-1000y10+205.5      

这个公式是在GB/T5950-1996《建材及非矿产品白度测量方法》中规定的公式之一，它在考虑了我国白色产品生产情况及产品白色度值的前提下，同时做了向国际标准靠拢的工作，使得该公式在测试方法、 量值评价等方面既符合我国实际情况，又与国际测试水平靠拢。

白度测定仪器的测定方法

测定物体白度的仪器白度仪、色差仪、分光测色仪等。其中白度仪是专用的白度检测设备。色差仪和分光测色仪既可以检测白度，还可以检测颜色、黄渡、色牢度等其他色度指标，是一种全面的色度检测设备。

以色差仪为例。具体使用方法如下所示：

1、开机。按下电源开关键，出现开机动画。

2、校正。如果校正超过有效期，需要重新校正，根据页面提示操作即可。

3、设置参数。选择白度作为页面显示数据，白度数据会直接显示在测量屏幕上。

4、准备样品。准备好测量的样品，样品表面需保持清洁，不能有脏污。

5、开始测量。按下测量键，等待片刻，可以在显示屏上查看测量结果。

6、重复测量。选择不同的样品位置惊醒测量，以便得出准确的白度数据。

8、保管仪器。测试完后，关闭电源。用保护袋和箱子储存好仪器。

纸张白度定义

对于印刷来说，纸张白度直接影响着产品的印刷效果。因此，纸张的白度是纸张适性中很重要的参数之一。 所谓纸张白度，是指纸张的洁白程度，它是对在全波长范围内光波的反射能力的表现。

印刷行业中常用的白度测量方法主要以蓝光白度居多，它是对纸张表面在波长457nm（半波宽44nm）处反射蓝光百分比的定义，它并不能反映纸张的颜色，因为白度只是衡量457nm位置的反射率数据而忽略掉可见光谱上的其他波段信息。因而对于越白的纸张，反射的蓝光光量会比不够白的纸张更多。因为它主要反映的是蓝光区域的反射特性，也被称为蓝光白度。

白度的基准值是以457nm的蓝光照射到氧化镁板的反射率为基准，以该种光照到纸面上，其反射率与氧化镁板上的反射率的百分比来表示纸张白度。

纸张白度测量

1白度测量标准

目前表示白度的标准有很多，常用的有TAPPI T452白度、ISO2470-1/2白度、GB/T 7973/7974白度和CIE白度(ISO1147/11476)等，无论对于哪种标准，不同版本之间的差异主要是从纸张材料含有荧光增白剂的多少来定义的。对于含有荧光增白剂较少或者没有的纸张，建议调整照射到样品的光源UV含量与CIE照明体C一致的仪器来测定反射因数；对于含有荧光增白剂较多的纸张，建议使用调整照射到样品的光源UV含量与CIE照明体D65一致的仪器来测定反射因数。

2对标准照明体的设定建议

在ISO 2470-2标准中，CIE光源C的紫外线含量接近某些室内观察条件下存在的紫外线能量水平，明显低于CIE标准光源D65的紫外线含量。CIE白度分为C光源和D65光源两种照明条件，相应的ISO标准分别为ISO11475《纸和纸板-CIE白度的测定，D65/10°(室外光)》和ISO11476《纸和纸板—CIE白度的测定，C/2°(室内光)》，ISO2470-1标准中使用C光源，ISO2470-2标准中使用D65光源，也被称为D65亮度；GB/T7974-2002《纸、纸板和纸浆亮度(白度)的测定(漫射垂直法)》中定义的亮度是在GB/T7973所规定的反射光度计的模拟D65光源条件下，试样对主波长(457±0.5)nm蓝光内反射因数。

3测量设备的几何结构及原理

下表为常用白度标准对应的测量设备需要符合的几何条件及光源设定：

TAPPI T 452 指定 45° 照明、0° 观测（即 45°/0°）的定向照明/测量几何结构。换句话说，测试仪器发出的光以45°入射角接触纸张表面，然后接收器位于垂直于被测样品的0°位置。

接收器接收到的反射光量是根据相对于100%氧化镁标准品反射的光量来测量的。因此TAPPI方法要求的亮度测量值并不是实际从纸张反射的光的确切百分比。TAPPI T 452 白度标准规定的定向几何结构各有利弊，定向照明和测量的挑战之一是照明几何结构使系统对纸张表面的不均匀性非常敏感。在不同的方向（即分别平行于纸张纹理和非纹理方向）测量时，可以获得不同的测试结果。有些行业常用的数字白度仪采用的是就是45°/0°的几何条件。

积分球类设备测量白度是利用漫射光学几何结构（漫射照明，0°观察，即 d/0°）。接收器位于 0° 位置，垂直于纸样的平面，并采集从样品表面反射的光量，然后计算光谱功率分布在 457 纳米处的能量响应。漫反射测量结构反映了在样品的非均匀性表面上反射的光量，并平均了纸张不同位置由于反射差异造成的影响，因此，积分球类仪器的测量值对纸张表面的不平整性敏感较低。

影响纸张白度的因素

3.1. 填料的白度：填料的白度因其种类和等级不同，有很大的差别。如果使用比浆料白度高的填料，则填料越多，纸张的白度也就越高。

3.2. 涂料的白度：涂料印刷纸的白度是由原纸的白度、涂料的白度以及涂布量来确定的。如果原纸的白度高于涂层，一些透过涂层的光线将被原纸表面反射回去，并再次通过深层涂层的表面反射出来，则白度也可提高。

3.3. 表面施胶剂，也是提高纸张白度的有效途径。

纸张白度与印刷颜色之间的关系

1. 纸张白度与印刷色差之间的关系

　　无论是通过目测还是仪器测量，纸张本身的白度总是一定的，不同纸张间的白度差也是一定的。白度不同的纸张在印刷时色差是不恒定的，时大时小。对于某一指定标准，纸张的白度差越大，产生的色差值并不像人们预料的那样大，有时反而更小，因而纸张的印刷色差与白度差之间并不存在正向的关系。所以，各种纸张在白度上的相近程度与印后颜色的相近程度间并无正向关系，在印刷缺纸的情况下，凭目测的方法挑选一种白度相近的纸张代替的作法是不可取的。

2纸张白度与呈色效果的关系

　　纸张白度越高，其表面越能使油墨色彩的特性准确地表现出来。这是因为白纸要把通过透明墨层减色合成的色光反射回去。所以白度高的纸张几乎可以反射全部的色光，使印品墨色鲜艳饱和，视觉效果也好。而白度低的纸张，由于会吸收部分色光，既不能真实的表现明暗色调的反差，又容易造成颜色偏差。比如有的出现偏黄，有的出现偏红，还有的出现偏绿等等。当纸张本身偏色时，纸面上所印的颜色便是油墨和纸张两者综合呈色的效果了，这样必然会出现一些偏色情况。基于这一情况，印刷时有必要对纸张的白度和偏色情况对照原始的颜色进行分析，通过适当的方法纠正偏色。如当纸张颜色偏黄时，就不应该选用深黄、孔雀蓝和大红等色相的油墨印刷，也就是说，一方面，应根据纸色特点，正确选用油墨来消除偏色。另一方面，可通过调墨方法来纠正色偏。

3纸张白度对专色油墨的影响

白度不同(或带有一定颜色)的纸张，对印刷墨层的颜色显现有不同的影响。对同一种白板纸而言，白度不同印刷墨层的颜色差异主要体现在专色墨中黑墨成分的多少，尤其是对L*值在70以上的颜色，影响特别明显，造成专色墨的配比差别很大。如果专色配墨房现有的纸张白度和客户来样所用纸张差别较多，在配制浅色时，难度会很大，有些颜色甚至很难达到颜色匹配的效果，视觉匹配也更难。因此，在实际生产中应尽量选用白度相同的纸张印刷，以减小纸张白度对印刷颜色的影响。

　　纸张白度是准确呈现印刷颜色的基础，印刷用纸的白度对所呈现印刷色的色相、明度、饱和度起着决定性作用。所以在印刷中，由于不同的印刷品所需要的纸张的白度是不一样的，一定要选择合适的纸张来追色和印刷，才能保证最好的印刷颜色质量。