GB T 12823.1-2008 摄影.密度测量.第1部分 术语、符号和表示法.pdf

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1、ICS 3704020G 80 唇圄中华人民共和国国家标准GBT 128231-2008ISO 51：1984代替GBT 12823 1991摄影 密度测量 第1部分：20080924发布术语、符号和表示法Photography-Density measurement-Part 1：Terms，symbols and notations(ISO 5 1：1984，IDT)200905-0 1实施宰瞀徽紫瓣警糌瞥星发布中国国家标准化管理委员会仪1”刖 罱GBT 128231-2008ISO 5-1：1984GBT 12823(摄影密度测量分为四个部分：第1部分：术语、符号和表示法；一第2部分：透

2、射密度的几何条件；一第3部分：光谱条件；第4部分：反射密度的几何条件。本部分为GBT 12823的第l部分。本部分等同采用IsO 5 1：1984(摄影 密度测量一 第1部分：术语、符号和表示法(英文版)。本部分等同翻译ISO 5 1：1984。技术内容与ISO 5-1：1984保持一致。为便于使用，本部分做了以下编辑性修改：a) “ISO 5的本部分”一词改为“GBT 12823的本部分”；b)用小数点“”代替作为小数点的逗号“，”；c)删除ISO 5-1：1 984的前言：将ISO 5-1：1984的引言直接译为本部分的引言；d) 规范性引用文件的引导语改为GBT 11_2000规定的引导

3、语。本部分代替GBT 12823 199l摄影密度测量的术语符号、坐标系和函数表示法。本部分与OBT 12823 1991相比，主要变化如下：将标准名称按国际标准名称翻译，从原来的摄影密度测量的术语、符号、坐标系和函数表示法改为摄影密度测量第1部分：术语、符号和表示法；增加了前言和引言；为了能更清晰地理解标准内容，对“范围”内容进行了明确的规定；增加了“规范性引用文件”一章，在引用标准中，国际标准已经转化为我国国家标准的，引用国家标准，未转化的直接引用国际标准(见本版第2章)。本部分由中国石油和化学工业协会提出。本部分由全国感光材料标准化技术委员会(SACTC 102)归口。本部分起草单位：中

4、国计量科学研究院、山东省潍坊市计量测试所。本部分主要起草人：陈锐、韩杰、李在清。本部分所代替标准历次版本发布情况为：GBT 12823 1991GBT 128231-2008ISO 51：1984引 言物体和相片反射透射特性的测量对于摄影学和光学是基本的。当光或其他辐射能量打到一个物体，它或者被吸收或者传输。传输可能涉及反射、透射、折射、衍射、散射、荧光和偏振。被传输的光分布在物体周围的各个方向。在大多数的应用中，不必考虑分布在每一方向的光，仅考虑离开物体并被接受器如人眼响应的那一方向的光。物体调制从源到接受器的辐射能量流。辐射能量流的时间率称为辐射通量或简称通量。国际标准提供了在任意系统中描

5、述通量调制测量的方法。为精确规定这样一个系统，必须给定系统的几何特性、入射至被测样品的通量的光谱分布和接受器的光谱响应度。如果源和接受器的反射特性影响测量，如在乳白玻璃法的透射测量中那样，特性必须规定。样品光阑定义了所考虑的样品面积。在一些应用中，如果样品有可察觉的非均匀，采样孔尺寸是重要的，必须规定。如果测量要量化在给定的实际应用中样品调制通量的方法，如观察或接触印相，测量的光谱条件和几何条件必须模拟实际应用中的条件。在大多数实际应用中，透射或反射传输通量；有时可能涉及它们的组合或其他传输模式。在这种情况下，该过程用“传输”这一通用术语表示。测量调制量并将其表示为无量纲的、等于通量比的调制系

6、数；既在一定方向的传输和限制光谱范围的通量与某些参考通量的比值。参考通量可能是入射通量，移开样品时传输通过系统的通量；或者当一个参考标准取代该样品时传输通过系统的通量。对某些应用，对数标尺的调制测量比算术比例的更有用。通常采用以10为底的调制系数的负对数定义的光学密度。由于国际标准确认传输的三种模式(其一是通用模式“传输”)，三种参考通量和二个数学形式，18个不同的调制测量。给每一个量一个名称和一个符号。给这些定义所需要的每一种通量一个名称和一个符号。以前的标准已经定义了光学密度的各种类型，提供了一些容易规定的类型的符号。用简单的术语规定几何上可能认为是极端情况的某些安排，如漫射或镜反射。尽管

7、经常可以近似它们，这些理想化的极端情况在实际中从未复现。长期以来，一直需要更接近实际以及极端情况的规定几何条件的标准方法。在国际标准中的规定系统满足所有情况，允许精确描述它们。用于摄影和其他光学系统的多数几何安排可以被方便和适当地按圆锥为边界的均匀通量束描述。这样的锥形分布经常辐照样品的一个点。到达感应器的射线束的几何形式通常是锥状的。例如，眼睛的瞳孔对应样品上一点构成一个锥立体角。在投影系统中，投影透镜弦对着该样品点上的锥立体角。国际标准用锥的半角和它的轴向规定了锥分布。要获得透射和反射基准测量，通常需要辐射学的经验知识。在良好的辐射学实践中，例如采用合适的档屏和某些样品适度发黑可最小化杂散

8、光的影响。因为辐射学的原理与实践在文献已知并完整地描述，在本部分中不必考虑提供辐射学过程的详细规定。GBT 128231-2008ISO 51：1984摄影密度测量第1部分：术语、符号和表示法1范围GBT 12823的本部分规定了描述测量样品调制辐射通量程度的几何条件和光谱条件的术语、符号、坐标系，适用于摄影学和辐射学。它主要为测量或规定摄影材料的透射和反射特性的描述方法提供一个系统。注：除用在正式ISO语言的术语外，国际标准给出德语等效术语。按1SOTC 42技术委员会的要求已经包括了它们，并应成员体的要求用德语，FR(DIN)出版。可是，作为ISO的术语和定义，只能考虑在正式语言中给出的术

9、语和定义。2规范性引用文件下列文件中的条款通过GBT 12823的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GBT 115002008摄影密度测量第2部分：透视密度的几何条件(ISO 5-2：2001，IDT)GBT 11501-2008摄影密度测量第3部分：光谱条件(ISO 5 3：1995，IDT)GBT 128234 2008摄影密度测量第4部分：反射密度的几何条件(Is0 5-4：1995，IDT

10、)ISO 316光的量和单位以及相关的电磁辐射CIE出版物17号(E-11)1970，国际光词汇CIE出版物38号(TC 23)1977，材料光辐射特性及其测量3术语和定义ISO 3I0、CIE出版物17号(E 11)1970、CIE出版物38号(T23)1977等确立的以及下列术语和定义适用于本部分。31入射通量influx形容表示入射在试样表面或采样孔上的辐射通量的词。32出射通量efflux形容表示出自试样表面或采样孔并且被接受器评价的辐射通量的词。33辐射通量radiant flux西单位时间穿过的辐射能。用脚标区分不同的通量类型。34入射通量incident flux画入射在试样被测

11、面积限定的采样孔上的通量。】GBT 128231-2008IS0 51：19843b吸收通量absorbed flux中。被测样品吸收的通量。36传输通量propagated flux垂m被试样传输到某些方向上而且是有用光谱区的辐射通量。该通量是通过透射、反射、折射、衍射、荧光或者它们之间组合传输的。361总传输通量total propagated flux鼠被试样传输到所有方向上和所有光谱区的辐射通量。可能是总透射通量中。，或者是总反射通量瓯。362反射通量reflected flux西。从试样被照表面出来的通量，它包括被反射散射传输的通量。它可能伴随吸收过程而产生荧光。363透射通量tra

12、nsmitted flax西，7透过试样，从表面出来而不是入射通量投射其上的通量。364参比标准传输通量reference standard propagated flux西怔与试样相同位置的参比标准传输的通量。365参比标准反射通量reference standard reflected flux瓯处于试样相同位置的参比标准反射的通量。366绝对参比反射通量absolute reference reflected flux或A与试样处于相同位置的完全漫反射体反射的通量。367参比标准透射通量reference standard transmitted flux中：。与试样处于相同位置的参比标

13、准透射的通量。368寄生通量(杂散光)xtraneous flux中。不遵循仪器规定的光程到达探测器的通量。2GBT 128231-2008ISO 5-1：19843，孔径通量aperture flux垂在移去试样但不干扰系统其他部分时，从采样孔某些方向和有用光谱区出来的通量。4符号为了方便和鼓励采用摄影学和辐射度学范畴的符号，列出在国际标准中表示和定义的符号。对于在CIE国际照明词汇中定义和本部分表示的符号，已经采用相同的符号。A” 吸收的J”孔径一入射的矿传输比的十“ 总传输的一透射的r“总透射的e”参比标准体A”绝对标准R相对的圣2通量D2光学密度传输比矿反射比一透射比P传输因数R绝对反

14、射因数T透射因数s入射通量光谱s探测器的光谱响应度v2 标准光度观察者CIEACIE标准施照体AG入射通量的几何条件g出射通量的几何条件K正圆锥半角0极坐标角或俯仰角方位角或天顶角E辐照度光谱乘积”辐通量的波长1)在1970版的CIE国际照明词汇，这些测量表示为“透射密度”和“反射密度”。计划在第四版将其改变为“透射比密度”和“反射比密度”。2)这些测量可能还表示为“透射因数密度”和“反射因数密度”。3GBT 128231-20081SO 5-1：19845通量调制测量表l中给出了各种通量调制测量的术语、符号和定义公式。表1通量调制测量算法(调制因数m) 对数(光学密度D)术语 公式 术语 公

15、式透射比 r一畦垂 (1) 透射比”密度 D，一gr (2)反射比 P=魄中 (3) 反射比”密度 D。一gp (4)传输比 曲=垂西 (5) 传输比密度 D。一一Igg, (6)透射因数 T兰垂。垂 (7) 透射2密度 D，一一lgT (8)反射因数 R一疵 (9) 反射2密度 DRlgR (10)传输因数 P=吼毒 (】， 传输密度 Dr,一一IgP (10)相对透射因数 t=乱垂。 (13) 相对透射密度 DT。一lgt (14)相对透射因数 R。一4k4k (15) 相对反射密度 Dm一一lgR， (16)相对传输因数 P。一西o4k (17) 相对传输密度 D，一一19P。 (18)

16、6坐标系图1给出了描述影响光学透射和反射测量的几何因数的坐标系。确定入射或出射通量的几何模式时选定的参考系统，称为坐标系。把影响光学透射和反射程度的几何因素的坐标系绘在图1中。把坐标系的XY参考平面选取在试样测量面或有用表面上，而坐标原点放在待测面积的中心。z轴与入射通量的矢量方向一致，即它垂直于参考平面。光线与z轴之间的夹角叫做俯仰角口。入射光线与反射光线的俯仰角应从z轴的负方向算起。透射光线与传输光线的俯仰角应从z轴的正方向算起。光线的方位角是在XY平面内量得的角，它是从正x轴反时针方向到光线在XY面内的投影量得的。于是光线的方向由坐标8和给定。角小于360。，角8等于或小于180。，通常

17、小于90。光线方向角的脚标与通量脚标相对应，也就是说入射的用i，反射的用P，透射的用r，传输的用妒，如下所示：E，最和氏如果必须考虑试样的厚度，那么出射通量分布可以使用第二坐标系，它的原点o设在沿正z轴与厚度相应的确定距离h作一位移，即X7一X，Y一y，Z7一z一，以相应的方式规定其角度。在采样孔相对于试样运动的系统中，孔运动的标准方向应与x轴的正方向一致，称该采样孔为扫描孔。因为在多数情况下，入射通量分布与探测器的响应度分布图可用一个圆锥加以充分描述，系统给在图2中。它是图1的扩展。图中指出了坐标系。通量束和接收器响应度分布的正圆锥半角被称为K，其脚标的使用与前面相同。如果达到二个以上的圆锥

18、，则用脚标表示其数目，例如K。和K。，且用K=90。表示半球的角分布。4GBT 128231-2008IS0 5-1：1984图1 描述影响光学透射和反射测量的几何因数的坐标系图2按圆锥角描述分布的坐标系和角变换GBT 128231-20081SO 5-1：19847函数表示法71概述函数表示法是表示可测量及其相关参数的关系的一种工具。量的符号后面紧跟各种参数的符号，且放在圆括弧内。利用这种符号可把透射密度和测量(或使用)条件的依赖关系写成如下形式：DT(G；S：g；s)其中：G入射通量的几何条件，即辐照度的角分布；s 入射通量的光谱分布；g 出射通量的几何条件，即接收系统的效率相对于原点O的

19、角分布。该系统包括滤光器、透镜、积分球、乳白玻璃，或其他光学元件；s光谱响应度，即探测系统对来自试样(包括滤光器、透镜、积分球、乳白玻璃或其他光学元件)的辐射通量的光谱响应度。入射和出射通量函数用冒号分开。几何函数与光谱函数用分号分开。在52中介绍的几何函数的角参数用逗号分开。72几何描述入射和出射通量的几何条件如图3所示。辐亮度和响应度的角分布是用变长度的矢量表示的。该矢量代表不同角度下的相对值，勿需知道其绝对值。在图中表示的总传输通量瓯7的一部分才被探测器收集。这就是测量的透射通量。该测量值依赖于响应度分布S(0，)。例如，它依赖于光电器件面上的响应度分布，或者依赖于透镜的不同环带收集和传

20、输通量的方式。图2给出的坐标系描述入射和出射通量的几何性质。在实际情况下，入射和出射通量的几何性质可用正圆锥半角K与锥轴方向口和加以描述，所有角度均以度为单位。图中箭头虽不代表光线，但是代表矢量分布。照明器上的箭头应代表入射通量的几何分布，试样上的箭头代表总传输通量的几何分布，探测器上的箭头代表响应度的几何分布。公 7 ，式一彩j r眵 爬尽图3总传输通量九、入射通量几何条件G和出射通量几何条件gGBT 128231-2008ISO 51：1984721单锥在单正圆锥的情况下，其函数表示如下：GK，01，(入射)g=K，砟，砟(反射)gK。，以，丸(透射)722垂直条件在许多的摄影应用中，都是

21、垂直地照明试样中心和垂直进行观察；在反射情况下，通量分布在锥轴垂直于试样的两个圆锥轴之问，即01一以一以一0，如果口一0，是不确定的，则为了方便起见，它们都可以略掉，于是在多数情况下，几何条件可以用人射几何条件的一个角度和出射几何条件的一个角度加以充分规定。对于透射密度，其表示法为D，(K，；S：K：；s)。例如，入射通量是漫射的，而且用积分球获得，则它的表示法为D，(90。；S：K：；5)。当用乳白色玻璃作为漫射照明或者漫射收集的工具时，存在这样一种特殊情况，乳白玻璃和试样之间的相互反射影响试样测得的密度，对于这种情况应采取特殊表示法，当乳白玻璃用在照明系统上，K：一90。乳白。当乳白玻璃用

22、在收集系统上，则K，一90。乳白。它相应的透射密度应表示为Dt(90。乳白；s：K。；s)和DT(K，；90。乳白；s)。在目一0，用的范围被给定时，这个范围不是参照圆锥轴，而是参照锥内分布的方位角。这种特殊的约定，在描述反射测量时特别有用。723环形区在一些标准测量系统中，通量被均匀地人射在两个共轴圆锥之间的环形区域里，或者在这样两个圆锥之间均匀地收集出射通量。在这种情况下，把反射密度表示为Dn(K，。-Kj2；S：K，；s)，或者Dn(K，；S：K。K。；5)。724相加区或相减区当一个角度对着的弦是由两个以上连续区形成的。则可能过使用加号“+”来描述它。例如，K。K。+K，。K。同样，可

23、使用减号“一”表示相减区域，例如，o。360。一170。190。725出射通量坐标系的移动如果要在z轴距离原点为h处建立描述出射通量的第二坐标系，则按第6章所述，距离可表示在两个冒号之间，而且这个符号组可按如下形式替换通常的单冒号：DT(K；S：h：K。；5)73光谱条件的描述731入射光谱入射通量光谱是光源的函数，也是试样之前调制入射通量的光学元件的函数。在照相科学中，许多有用的光谱功率分布都可用分布温度(以K为单位)满意地描述。其他的某些标准光源，例如CIE标准施照体A，或者磷光体P ll可以用符号加以规定，如果入射光谱近乎单色的，则可用nm为单位的波长表示。如果使用其他的光谱分布，必须指

24、明其符号，并给出光谱功率分布。732探测器的光谱响应度探测器的光谱响应度不仅包括光电探测器件的响应度，也包括调制到达探测器那部分通量的任何光学元件的光谱响应。可以使用一些符号表示标准化的光谱响应度。诸如用v表示视觉的，用P：表示普通使用的照相纸，用孓4表示光电倍增管这类器件。如果把光谱响应度限制在窄谱带内，即近乎单色的，则可用波长7GBT 128231-2008ISO 51：1984表示它。表示窄带的一般符号是。如果使用其他光谱响应函数，必须指明其符号，并给出光谱响应函数。788光谱乘积入射通量光谱S与探测器的光谱响应度s在每一波长上的乘积是波长的函数，而且叫做仪器的光谱乘积；它用符号表示，其

25、意义=Ss。如果待测材料或光学元件没有荧光或其他辐射，允许把S和S从规定的函数中分离开，只要组合函数的光谱乘积与用两个规定函数得到的光谱乘积相同。可让探测系统的滤光器补偿入射光谱对规定函数的偏离，如果发现试样或光学元件有可查觉的荧光，一般是不允许的。若试样有荧光，则调制测量值将与入射光谱有关，应另外规定光谱乘积。74参比标准欲表明一种测量相对于实际参比标准而不是理想的标准进行的，则将参比标准的符号放在参数表的末端，且用符号与出射参数分开，如D，。(G；S：g；se)，或Dn。(G；S：g；se)。在摄影科学中，最经常使用的参比标准是硫酸钡，支持体或支持体加灰雾，分别用符号BaSOt，“b”和“

26、bf，表示。也可赋予其他标准以其他符号，或者使用合适的普通符号e。通过绝对反射因数R。的量值容易比较不同场所和不同时间的测量结果。也就是这个值是以理想的完全漫反射体作参比标准测得的。但这种测量几乎总是相对于一个实际标准进行的，也就是说，测量值是相对反射因数值R，。试样的绝对反射因数Rn，是从试样的相对反射因数R，和参比标准的绝对反射因数R 7。通过公式R。一R，R7。计算出来的。一些用作参比标准的实际材料的绝对反射因数已由国家计量实验室测量公布。75函数表示法举例透射密度的函数表示法(R，90。；CIE A：10。；V)意味着人射通量均匀地分布在整个半球的所有角度上，其光谱分布为CIE标准施照

27、体A。这个表示法还说明，在圆锥轴与试样法线夹5。角的半锥角内均匀分布的通量被一个响应度正比于标准明视觉光谱光视效率函数的探测器所评价。反射因数的函数表示法R(40。50。；CIE A：5。；V)意味着入射通量均匀分布在俯仰角40。50。的所有方位角内。且具有CIE施照体A的光谱功率分布。它还表明，在俯仰角o。50。的所有方位角内的通量被响应度正比于标准明视觉光谱光视效率函数的探测器均匀地评价。8参考文献GBT 128231-2008ISO 5-1：19841WALSH JWTPhotometry，New York，Dover Publications，1965，3rd ed(London，Co

28、nstable and Co，1958，3rd ed)2JEDEC Publication No16，Optivcal Characteristics of Cathode Ray ScreensWashington，DC，Joint Electronic device Engineering Council，19603JEDEC Publication No50，Relative Spectral Response Data for Photosensitive Devices(”S”Curves)Washington，DC，Joint Electronic device Engineeri

29、ng Council，1964E4 GRUM，F，and LUCKEY GW，Optical sphere paint and a working standard of reflectanceApplied Optics，V017，No115BUDDE，W，Standards of reflectanceJournal of the Optical Society of America，Vol，No3，Mar1960，PP217 2206MCCAMY，CS，Concepts，Terminology and Notation for Optical Modulation，Photographic Science and Engineering，Vol，10，No6，NovDec19669