一种高色温、高显色性真丝交织织物的计算评估方法

本发明属于纺织品，具体为一种高色温、高显色性真丝交织织物的计算评估方法。

背景技术：

1、不同的光谱功率分布能够带来不同的色温和显色性能变化，这对人们的视觉感知、生理和情感等方面会产生明显影响。比如，目前的动车组基于季节温度及光照情况，动车组客室照明按照三个色温进行设置，分别为：暖光3000k，自然光4500k，冷光6500k。暖光主要在春、秋、冬季的早晚使用，自然光主要在春、秋、冬季的白天和夏季的早晚使用，冷光主要在夏季的白天使用。这样可以实现气温低于26℃时产生温暖舒适感，反之产生凉爽的感觉，从而提高车辆乘坐舒适性及光应用健康效果。为提高乘客乘坐舒适性，通过司机手动对客室照明灯具色温的进行调节控制，实现不同时段对客室内色温的快速调节，提高车内照明舒适性。

2、然而，室内光环境包含自然光环境和人工光环境，前者指的是大自然中太阳光形成的光环境，是室内空间白天的采光环境；后者指的是通过电力发电产生的光照环境，是室内空间夜晚的采光环境。灯具的色温调控只对人工光环境进行了控制，对白天中自然光环境的色温调控同样有着重大意义。

3、窗帘织物是室内装饰织物的一个重要组成部分，在每个家庭的软装设计中必不可少；人们可以根据季节的变化和空间需求更换窗帘，其使用和更换频率在逐步提高。在不同的室内场景中，人们对光线的需求会有所差异，而窗帘能够有效地遮挡光源，调节室内光线。光线照射到不同颜色的窗帘织物上时，会透过不同颜色的色光，而且人眼所接受到的光线亮度也有所差异，使室内物体颜色呈现出不同的效果。由于不同颜色的物体会吸收反射不同波段的光，窗帘透射光的光谱功率分布会因织物颜色而发生改变。因此通过采用不同透射光的窗帘可以实现自然光环境的色温调控。

4、目前通常使用紫外可见分光光度法测量纺织物的遮光性，利用朗伯-比尔(lambert-beer)定律测量不同织物的颜色、厚度、面密度、面料种类等因素与吸光度、透射率和遮光性之间的关系。在用紫外可见分光光度法测定纺织物遮光性(沙吾提·英明，阿依妮萨·图尔荪.光源与照明，2021(11):59-62.)一文中公开了：为了测定颜色对纺织物遮光性的影响，选用厚度、面密度和面料种类比较相近的纺织物，得到不同颜色纺织物与吸光度的关系曲线。从吸光度扫描结果可以看出，纺织物的颜色对遮光性的影响较大，而且纺织物的吸光度随波长的增大而增大。不同颜色的纺织物可吸收的光波长不同，且红色、黑色、绿色纺织物的吸光度大于黄色、紫色、蓝色纺织物。根据试验结果，红色和黑色纺织物在所有波长段内都具有良好的遮光性能，并且防紫外线的性能比其他颜色的纺织物好；蓝色纺织物的防红外线性能较好。可以认为，纺织物的颜色越深，吸光度越大，遮光性能越好。

5、然而该文献中仅考虑了织物颜色对遮光率单一性能的影响，没有具体分析透射光的组成成分，以及透射光对色温和显色性能的影响。

技术实现思路

1、针对上述情况，为弥补上述现有缺陷，本发明提供了一种高色温、高显色性真丝交织织物的计算评估方法，该方法通过设计织造织物，并在可见光范围内对织物进行透光率测试，根据织物透射光的光谱功率分布情况，进一步深入研究透射光的色温和显色性能，找到能够为室内提供暖色温、高显色性透射光的织物，为开发营造不同居家氛围的装饰织物提供理论参考。

2、本发明提供如下的技术方案：本发明提出的一种高色温、高显色性真丝交织织物的计算评估方法，具体包括以下步骤：

3、(1)设计组织：设计二经三纬的多层组织；

4、(2)原料选择：为方便织造且节约成本，经纱使用性能优良的白色涤纶dty；朝向室内的表层纬纱选择光泽优良的白色桑蚕丝，使表层为桑蚕丝与涤纶dty交织；朝向室外的里层纱线易受到太阳直射，纬纱选择耐日晒的涤纶；中层纬纱使用橙色涤纶dty连接表层和里层，并以此达到改变织物透射光特性的目的；

5、(3)透光率测试：参照标准fz/t01009—2008《纺织品织物透光性的测试》，将试样裁剪出6块5cm×5cm规格的样品，样品距布边的距离不小于5cm；

6、借助cary4000型分光光度计进行测试，光源为碘钨灯，测试波段范围为380～780nm，测试温度为(20±2)℃，相对湿度为65％±2％；采用平行光束照射试样，使用积分球收集透过试样的所有光线，设定波长间隔为1nm，测定试样在各波长的透光率τt(λ)；

7、(4)透光率的相关色温计算：采用相关色温对透射光的颜色进行描述，在cie1931色品图中，当光源的色品与某一温度下黑体的色品最接近时，就用该黑体的热力学温度表示此光源的相关色温；使用τt(λ)和d65相对光谱功率分布(s(λ))计算织物透射光线相关色温；

8、(5)透光率的显色性评估：参照标准qb/t5208—2017《白光光源显色性评价方法》，采用iestm-30显色评价指标；

9、根据τt(λ)计算两个量化描述显色性的主要参数：色域指数(rg)和色保真指数(rf)；建立基于色域多边形的颜色矢量图，反映各颜色区域的相对饱和度位移，用rg表征平均色域的变化；rf表征各个标准色在待测光源照射下与在参照照明体照射下相比的相似程度；rf和rg的计算公式分别为式1.1和式1.2：

10、

11、

12、式中：δei为第i个样品在待测光源照射下和参照照明体照射下的色差；gtest为待测光源平均色坐标所围成的面积；gref为参照照明体平均色坐标所围成的面积。

13、进一步地，步骤(4)中相关色温计算的具体步骤如下，流程如图1所示：

14、(1)透射光与照明条件和织物本身的光谱特性有关，所以实际进入人眼的颜色刺激函数为照明体的相对光谱功率分布(s(λ))与织物本身的光谱特性函数(τt(λ))的乘积，即式1.3：

15、

16、(2)对进行归一化处理，用式1.4计算计算出三刺激值x(红原色刺激量)、y(绿原色刺激量)和z(蓝原色刺激量)，其中为cie1931标准色度观察者光谱三刺激值(详见标准cie11664-1：2019)：

17、

18、式中：k为归一化系数，用于把三刺激值的y归一化到100，其表达式为1.5：

19、

20、(3)进而按式1.6计算x、y、z的相对值x、y、z：

21、

22、由(x,y)构成的坐标系，称为cie1931色品坐标系，同样的色品坐标对应相同的颜色，无论光谱组成是否一致，在视觉上是等效的，计算得出织物透射光的色品坐标(xt,yt)；

23、(4)绝对黑体指能够完全吸收任何波长的入射辐射，并且具有最大发射率的物体，其光谱吸收比恒等于1，其光谱分布特性由普朗克公式1.7给出：

24、

25、式中，mbλ为绝对黑体的光谱射出射度，单位为w·cm-2·μm-1；λ为波长，单位为μm；t为绝对黑体的绝对温度，单位为k(开尔文)；c1＝2πhc2＝3.741844*10-12w·cm2为第一辐射常数；c2＝ch/k＝1.438833cm·k为第二辐射常数；h＝6.626196*10-34w·s为普朗克常数；k＝1.380622*10-23w·s·k-1为玻尔兹曼常数；c＝2.997925*1010cm·s-1为真空中的光速；

26、由普朗克公式1.7可以计算出黑体对应于某一温度的光谱分布，并由此应用cie标准色度系统可获得该温度下黑体发光的三刺激值和色品坐标，从而在色品图上得到一个对应的色品点。因此，对不同温度的黑体可以计算出一系列色品坐标点，将这些对应点在色品图上连接起来，便形成一条弧形的温度轨迹，称为黑体(温度)轨迹或普朗克轨迹；黑体轨迹上的各点代表不同温度的黑体光色，当温度由1000k左右开始升高时，其颜色由红向蓝变化，所以人们就用黑体的温度来表示其对应的颜色；

27、(5)具有不同温度的黑体对应着不同的普朗克曲线(光谱)，不同的普朗克曲线对应了黑体轨迹上不同的色品坐标；相当于一个黑体温度对应一个黑体曲线上的色品坐标，这个温度就代表了一个特定的颜色，所以称其为对应普朗克曲线(光谱)的色温；对于织物的透射光来说，其光谱分布与黑体相差较远，它们在温度t时的相对光谱功率分布所决定的色品坐标不一定准确地落在色品图的黑体温度轨迹上，而在该轨迹的附近，则需采用相关色温的概念来表征光色特性。当光源的颜色与黑体在某一温度下的颜色最接近时，或者说二者在色品图上的坐标点相距最小时，就用该黑体的温度来表示此光源的色温，并称之为该光源的相关色温；在计算这个最近距离时，通常需要在cie1960均匀色空间进行；

28、因此将待求透射光色温点的cie1931色品坐标(xt,yt)通过式1.7变换到cie1960色品坐标系(ut,vt)，同时也将黑体轨迹从(xp,yp)通过式1.8变换到(up,vp)：

29、

30、(6)然后按照式1.9求出使得δc最小的点(up,vp)，该点对应的普朗克曲线温度t，就是点(up,vp)的相关色温tc，也即点(xp,yp)的相关色温tc：

31、

32、相关色温的定义是有范围限制的，只有比较接近黑体曲线的色点才有色温的概念，具体为当δc≤5×10-2时色温才有意义。

33、采用上述结构本发明取得的有益效果如下：本发明提出的一种高色温、高显色性真丝交织织物的计算评估方法，具有下述有益效果：该方法通过设计织造织物，并在可见光范围内对织物进行透光率测试，根据织物透射光的光谱功率分布情况，进一步深入研究透射光的色温和显色性能，找到能够为室内提供暖色温、高显色性透射光的织物，为开发营造不同居家氛围的装饰织物提供理论参考。