我国实木地板材色的色空间分布特征

袁少飞，李 琴，张 建，薄巧庆

（1. 浙江省林业科学研究院 浙江省竹类研究重点实验室，浙江 杭州 310023；2. 南京林业大学，江苏 南京 210037）

木材材色参数是表征木材表面视觉性质的物理量之一，木材表面视觉性质直接与木制品及室内环境的质量评定密切相关[1]。实木地板是天然木材经烘干、加工后形成的地面装饰材料。它呈现出的天然原木纹理和色彩图案，给人以自然、柔和、富有亲和力的质感，同时由于它冬暖夏凉、触感好的特性使其成为卧室、客厅、书房等地面装修的理想材料。实木地板表面视觉物理量由其材色参数、纹理参数和光泽度参数等组成，是实木地板表面性质的重要特征，与实木地板的质量评定密切相关，其中，实木地板材色是反映实木地板表面视觉和心理感觉的最为重要的特征之一，直接影响着人们对实木地板的视觉及心理感知[2]。20世纪90年代，我国学者张翔等亦开展了有关研究[3]；刘一星、李坚等人通过对 110种木材的材色和表面光泽度参数的测量和分析，探讨了我国主要商品材树种群体木材视觉物理量的分布特征，为木制品及装饰用材表面的综合评价、木材视觉环境学和木材居住性等方面的研究提供了基础数据和理论依据[4～5]，赵芳等人对5种非洲产家具用木材的材种做了鉴定，并对其表面材色参数进行了测量，分析了这些参数的色空间分布特征[6]。地板用于装饰地面，是室内最基本的装饰材料。从视觉机率来看，室内人眼接触最多的是地面，最少的是顶棚，四壁居中。可见地板的颜色对于人的视觉影响较大，在室内视觉环境中占有重要地位[7]。本研究采用我国 100种实木地板为对象，主要研究我国实木地板材色的色空间分布特征，为竹木材染色和实木地板视觉环境学的研究提供科学依据。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

本试验选取中国实木地板用材标本100种，主要有苏木科、蝶形花科、壳斗科、含羞草科、山榄科等科，产地有非洲、南美洲、东南亚等地区。

1.2 试验方法

实木地板材色的测定采用柯尼卡美能达分光测色计CM-3600d，光源为D65标准光源，相关色温为6 504K，照明和测试几何条件为o/d（垂直照明/漫反射），8大视野，测试范围为Φ25.4 mm。每种地板取6个测点，取平均值作为最终测量值。

CIE（1976）L*a*b*参数测定计算：L*a*b*C* 4色度参数值由仪器直接测得，Ag*（色调角）通过计算得到，其中：Ag* = arctan（b*/a*）；L*：明度，完全白的物体明度值为100，完全黑的物体明度值为0；a*：红绿轴色品指数，正值越大表示颜色越偏向红色，负值越大表示颜色越偏向绿色；b*：黄蓝轴色品指数，正值越大表示颜色越偏向黄色，负值越大表示颜色越偏向蓝色；C*：色饱和度[8]。

孟塞尔表色系参数计算：因试验仪器不能直接测量孟塞尔色空间的参数，采用佐道健的方法，将L*a*b*色空间测得的色度参数值向孟塞尔色空间进行转换，转换公式为：

式中：θ= arctan（a*/b*），r = (a*2＋b*2)1/2。

H是以YR为基准的数量化标号值，当其值在0 ～ 10范围内时，色调可表示为HYR，当其值超过这个范围时，采用以下方式表示：当－10 ＜ H≤0时，色调标号为（H＋10）R；当10 ＜ H≤20时，色调标号为（H－10）Y；当20 ＜ H时，色调标号为（H－20）GY[9]。

2 结果与分析

2.1 100种实木地板材色在CIE（1976）L＊a＊b＊色空间的分布特征

从图1可以看出，在CIE（1976）L*a*b*色空间中，我国实木地板才色参数的分布特征，总体看来，各项材色参数基本上接近正态分布的规律，材色数字表征量的分布峰值位置不同，各项材色参数的变异规律，集中在平均数附近的比较多，远离平均数的出现频率少，而且对平均数呈对称分布。从表1中可以看出，各项材色参数的标准差不一样，标准差反映出观察值的离散程度，标准差越小，观察值越集中。米制色度指数a*的标准差最小，其变化范围窄，为4.21 ～ 22.55，而米制明度L*标准差最大，其变化范围宽，为31.64 ～ 78.51。

表1 我国实木地板材色的L＊a＊b＊色空间统计结果Table 1 Statistics of parameters in CIE(1976) L*a*b* of solid wood flooring in China

图1 CIE（1976）L*a*b*色空间中各项材色参数频率分布Figure 1 Frequency distribution of parameters in CIE(1976)L*a*b* of solid wood flooring in China

100种实木地板，米制明度L*主要在41.01 ～ 69.14的范围内变化，平均值为56.40，最大值为78.51，最小值为31.64，分别是硬木松和条纹乌木；米制色度指数 a*主要在 6.04 ～ 17.05的范围内变化，平均值为11.52，最大值为 22.55，最小值为 4.21，分别是红饱食桑和条纹乌木；米制色度指数 b*主要在 14.15 ～28.98的范围内变化，平均值为21.94，最大值为34.91，最小值为5.24，分别是黄山榄和条纹乌木；色饱和度C*主要在 16.24 ～ 35.24的范围内变化，平均值为25.05，最大值为 38.41，最小值为 6.74，分别是重黄胆木和条纹乌木；色调角Ag*主要在48.83 ～ 74.34的范围内变化，平均值为62.13，最大值为78.59，最小值为36.08，分别是木莲和紫心苏木。

进一步分析发现，条纹乌木颜色近于黑色，其米制明度L*、米制色度指数a*和b*、色饱和度C*明显低于其它实木地板。分布在低明度范围的实木地板是条纹乌木、紫心苏木、红铁木、红苏木和美木豆等深材色实木地板，在高明度范围的是黄白色的浅材色实木地板，比如白栎、槐木、白蜡木、黄山榄、楹木、硬槭木、桦木（欧洲桦）等。

2.2 100种实木地板材色在孟塞尔色空间的分布特征

表2 我国实木地板材色的孟塞尔色空间统计结果Table 2 Statistics of parameters in Munsell system of solid wood flooring in China

木材颜色以橙色类为中心，且有一定的分布范围，如紫心苏木、红饱食桑之类红味较强的木材，会有豪华、深沉的感觉。而明度高的木材给人以明亮、整洁、美丽的印象，如用着色剂处理使明度下降，就会有稳重、深沉、雅致的印象。彩度低的木材有素雅、厚重、沉静的感觉，彩度高则有华丽、刺激、豪华的感觉。

在孟塞尔系统中，从图2和表2可以看出，各项材色参数基本上接近正态分布的规律，明度V的标准差较小，其变化范围窄，明度V主要分布在2.95～ 5.77范围内，平均值为4.49，最大值为6.71，最小值为2.01，分别是硬木松和条纹乌木；这和 CIE（1976）L*a*b*色空间的米制明度L*的情况一样的。色饱和度C主要分布在6.04 ～ 14.24范围内，平均值为9.71，最大值为16.97，最小值为3.31，分别是红饱食桑和条纹乌木。

由表3可见，色相H在0YR ～ 2.5Y，除极少数实木地板之外，如紫心苏木、黄山榄、两蕊苏木、黄棉木、木莲，几乎都在 YR色域之内，这与目视观察木材以低饱和度的橙黄色树种居多的结果是相吻合的。比如，材色为红色、红褐色、暗红色等偏红颜色的实木地板（紫心苏木，红饱食桑，古夷苏木等）或偏黄的实木地板（黄山榄、黄棉木、两蕊苏木、木莲）则分布在Y区间或YR区间或与Y区间交界的附近。实木地板的色调标号值分布表对于实木地板加工与利用，特别是对于室内装饰地板的选取具有客观的参考价值。

图2 孟塞尔色空间各项材色参数频率分布Figure 2 Frequency distribution of parameters in Munsell system of solid wood flooring in China

表3 中国100种实木地板木材孟塞尔色调标号H值的分布Table 3 Distribution of H in Munsell system of 100 solid wood flooring in China

3 结论

（1）正态分布是一种最常见也是最重要的连续性随机变量的理论分布，在数理统计学中占有非常重要的地位，绝大多数试验所获得的数据都呈正态分布或接近正态分布。从对我国100种实木地板的表面材色参数的色空间主要分布特征的频率来看，各项材色参数基本上接近正态分布的规律，材色数字表征量的分布峰值位置不同，各项材色参数的变异规律，集中在平均数附近的比较多，远离平均数的出现频率少，而且对平均数呈对称分布。在CIE（1976）L*a*b*色空间中，米制色度指数a*的标准差最小，其变化范围窄，而米制明度L*标准差最大，其变化范围宽；在孟塞尔系统中，明度V的标准差较小，其变化范围窄。

（2）我国100种实木地板的表面材色参数的色空间主要分布特征为：在CIE（1976）L*a*b*色空间中，米制明度 L*：41.01 ～ 69.14，米制色度指数 a*：6.04～17.05，米制色度指数 b*：14.15 ～ 28.98，色饱和度 C*：16.24～35.24，色调角Ag*：48.83 ～ 74.34。在孟塞尔系统中，明度V：2.95 ～ 5.77，色饱和度C：6.04 ～ 14.24范围内，色相H在0YR ～ 2.5Y，除极少数实木地板之外，如紫心苏木，红饱食桑，古夷苏木、黄山榄、黄棉木、两蕊苏木、木莲，几乎都在YR色域之内。

[1] 朱林峰，刘元，罗玉华，等. 粗皮桉不同家系木材的表面视觉性质[J]. 中南林学院学报，2004，24（4）：41－46.

[2] 王克奇，杨少春，戴天虹，等. 基于均匀颜色空问的木材分类研究[J]. 计算机工程与设计，2008，29（7）：1780－1784.

[3] 张翔，申宗圻. 木材材色的定量表征[J]. 林业科学，l990，26（4）：344－352.

[4] 刘一星，李坚，徐子才，等. 我国110个树种木材表面视觉物理量的综合统计分析[J]. 林业科学，1995，31（4）：353－359.

[5] 刘一星，李坚，徐子才，等. 中国110种木材表面视觉物理量分布特征[J]. 东北林业大学学报，1995，23（1）：52－57.

[6] 赵芳，雷亚芳，张远群. 非洲5种家具用木材的材种鉴定及材色探讨[J]. 西北林学院学报，2010，25（3）：175－178.

[7] 孙启祥，张齐生，彭镇华. 不同颜色地板的视觉特性研究[J]. 安徽农业大学学报，2004，31（4）：431－434.

[8] 刘一星，于海鹏，赵荣军. 木质环境学[M]. 北京：科学出版社，2007. 14－l7.

[9] 段新芳. 木材颜色调控技术[M]. 北京：中国建材工业出版社，2002.