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第五章 選色與比色
比色的目的是把患者天然牙的顏色信息準(zhǔn)確傳遞給技師，以便制作出與鄰牙、對頜牙、患者皮膚顏色以及年齡相協(xié)調(diào)的修復(fù)體。天然牙的顏色千變?nèi)f化，豐富多彩，準(zhǔn)確比色需要掌握一定的比色技巧，了解色彩學(xué)方面一些基本的理論知識是學(xué)習(xí)比色的前提。
第一節(jié)色彩基本理論
一、色彩的本質(zhì)
顏色的定義為：顏色是光作用于人眼引起除形象以外的視覺特性。顏色是一種物理刺激作用于人眼的視覺特性，而人的視覺特性是受大腦支配的，也是一種心理反映。
色彩的本質(zhì)是可見光， 17世紀(jì)中葉，牛頓做了著名的光學(xué)實驗，在暗室中，讓一束日光穿過三棱鏡，形成紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫彩虹狀光帶，稱為太陽光譜，從此揭開色彩的神秘面紗，習(xí)慣上稱光帶為光譜。人們?nèi)粘？吹降奈矬w顏色來源于可見光線，試想在沒有任何可見光的暗室里，沒有色彩可言。在自然界中除了直接看到可見光源顏色以外，其他一切物體的顏色都是反射周圍環(huán)境光線到觀察者眼睛中的結(jié)果。嚴(yán)格來說物體本身沒有顏色，只有反射、透射或吸收不同光線的特性，例如：當(dāng)你看到紅色的物體，是因為該物體反射了光線中的紅色光，同時吸收了其他色光；看到藍(lán)色的物體，是該物體反射了光線中的藍(lán)色色光，同時吸收了其他色光。一種物體吸收所有光線顯示黑色，若反射所有光線顯示白色。白色光中隱含所有的顏色，我們觀察物體時，光線經(jīng)過物體反射到眼睛，在一定程度上被被物體改變了，也就是說，由于光線的作用使我們看到了物體的顏色。物體從發(fā)光角度可分為發(fā)光體和非發(fā)光體兩大類。非發(fā)光體按其吸收光譜的特性，又可分為消色物體和彩色物體：
消色物體 物體對光譜中不同波長的光，按不同程度的等比吸收，稱為非選擇性吸收。隨著吸收比例不同，物體在日光下將呈現(xiàn)從白色→各種灰色→黑色的一系列中性顏色，這一系列的顏色稱為消色，呈現(xiàn)消色的物體就稱為消色物體。
彩色物體 自然界中大多數(shù)物體對各種波長的光有不同的吸收，有的波長吸收的多些，有的吸收少些，稱選擇性吸收。經(jīng)過選擇性吸收以后其光譜成分比例發(fā)生了改變。在白光下，這些發(fā)生選擇性吸收的物體給人以彩色的感覺。
可見光是整個電磁光譜的一部分，波長范圍400nm（紫色）-700nm（紅色）。
表5-1 顏色的波長
顏 色 波 長（nm）
紅 650-800
橙 590-649
黃 550-589
綠 490-539
藍(lán) 460-489
靛 440-459
紫 390-439
二、三原色原理
加色三原色 原色指色彩中不能再分解的基本色。繼牛頓后，托馬斯-楊在牛頓光譜實驗的基礎(chǔ)上，于紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫色光的后面再加一個三棱鏡，發(fā)現(xiàn)只有紅、綠、藍(lán)（R、G、B）三種顏色色光，證實只需要紅、綠、藍(lán)三種色光混合就能產(chǎn)生白色光。任何顏色的色光不外乎這三種顏色，所不同的是每種色光的含量不同，這三種色光稱原色光，也稱加色三原色（圖5-1）。R、G、B三原色可以合成出所有的顏色，同時相加得白色。發(fā)射媒體如電視、計算機顯示屏等，本身作為光源通過發(fā)射R、G、B三原色光，能夠產(chǎn)生幾乎所有的可見光譜范圍內(nèi)的顏色，光線直接刺激人眼睛產(chǎn)生視覺。
減色三原色 印刷圖片、照片等是反射媒體，本身不發(fā)光，它們吸收R、G、B光線中部分顏色，反射其余的顏色?；脽羝⒛z片電影等是透射媒體，吸收R、G、B光線中部分顏色，透射其余的顏色。反射媒體和透射媒體都是通過去除（吸收）R、G、B光線中部分顏色，剩下的反射光或透射光刺激人眼睛產(chǎn)生視覺。紅、綠、藍(lán)三原色中紅色被吸收，剩下綠色和藍(lán)色被反射或透射產(chǎn)生青色；綠色被吸收，紅色和藍(lán)色被反射或透射產(chǎn)生品紅色；藍(lán)色被吸收，紅色和綠色被反射或透射產(chǎn)生黃色。青、品紅、黃（C、M、Y）是顏料三原色，也稱減色三原色（圖5-2）。減色三原色通過減少（吸收）R、G、B光線中部分波長而形成的顏色。理論上顏料三原色青、品紅、黃同時相加，所有的顏色被吸收，顯示黑色，但實際上由于顏料本身質(zhì)量并非理想狀態(tài)，一般混合后呈深棕色，故一般彩色打印機用CMYK四色墨盒（K表示黑色，用以增加顏色深度產(chǎn)生更好的遮蓋效果）。
三、色彩三要素
1. 色相Hue
即色彩的名字，是不同色彩之間互相區(qū)分的本質(zhì)特征，如孟塞爾表色系中的紅、黃、綠、藍(lán)、紫等（圖5-3 ）。不同波長的光色相不同，用波長確定色相比較精確，但不易普及和交流，理論上有成千上萬種色相，為了學(xué)習(xí)和交流方便，人為規(guī)定有限個色相名稱，一般用國際標(biāo)準(zhǔn)色票標(biāo)定。
2. 明度value
又稱亮度，指色彩的明暗程度，同一個色相可以因不同明度產(chǎn)生一系列的不同色彩，如紅色：淺紅、亮紅、深紅、暗紅等，（圖5-4左側(cè)顯示孟塞爾表色系11個明度等級）。
3. 彩度chroma
也稱飽和度，或純度，指某色彩內(nèi)相同色相純色所占的比例, 表示色彩的強度和濃度等級。
圖5-4中右側(cè)部分所有的顏色都是紅色色相，因不同的明度和彩度形成多種顏色，a、d、b具有同樣的色相和彩度，但明度a＞d＞b，d和c的色相和明度相同，彩度不同，c比d彩度深。
四、色彩表達(dá)形式
顏色的表達(dá)方式多種多樣，有很多表色體系，可以用色卡、色環(huán)、色立體樹等直觀的實物形式表示，如具有代表性的孟塞爾表色系。也可以用數(shù)字化的形式表示，如：國際照明委員會(CIE)X、Y、Z表色系，L*a*b*表色和HSB表色系等。
（一）孟塞爾表色系
美國美術(shù)教師孟塞爾(AlbertH.Munsell,1858-1918)從心理學(xué)角度，根據(jù)顏色的視知覺特點制定表色系，由紅、黃、綠、藍(lán)、紫五色，再加黃紅、黃綠、藍(lán)綠、藍(lán)紫、紅紫五個間色，共十個顏色構(gòu)成主色相環(huán)（圖5-3 ）。中央垂直軸分11個明度等級（圖5-4），樣品顏色離開中央軸的水平距離代表飽和度的變化，稱孟塞爾彩度。每個色相的彩度分不同的等級數(shù)，因此色立體外形凹凸不平（圖5-5），孟塞爾表色系是目前國際普遍采用的顏色分類和標(biāo)定法。
（二）國際照明委員會X、Y、Z表色系
匹配某一顏色所需要的色光三原色紅、綠、藍(lán)的數(shù)量稱三刺激值，用R、G、B或X、Y、Z表示，三原色各自在其總量中的相對比例用r,g,b表示，參見圖5-6。
（三）國際照明委員會L*a*b*表色系
牙科最常使用L*a*b*表色系，國際照明委員會于1976年推出L*a*b*標(biāo)準(zhǔn)色度體系：L*為垂直軸，表示明度，數(shù)值越大越亮，數(shù)值越小越暗； a*表示紅色方向，-a表示綠色方向， b*表示黃色方向,-b表示藍(lán)色方向，觀察L*a*b*色立體圖，從上往下看，色相紅、黃、綠、藍(lán)、紫，以L*軸為中心環(huán)繞分布，從L*軸開始向外的不同半徑距離為彩度或飽和度（參見圖5-7和圖5-8）。國際照明委員會推薦了均勻顏色空間和色差計算方法：
L*=116（Y/Y。）1/3－16
a*=500[（X/X。）1/3－（Y/Y。）1/3]
b*=200[（Y/Y。）1/3－（Z/Z。）1/3]
X，Y，Z指樣品顏色三刺激值；X。Y。Z。指國際照明委員會的標(biāo)準(zhǔn)照明體，照射在完全反射漫射體上，再經(jīng)過反射漫射體反射到觀察者眼中的白物體色刺激的三刺激值。
總色差公式：△E *ab＝（△L*2+△a*2+△b*2）1/2
（四）L*C*H*表色系
在L*a*b*表色系中， a*和b*不能單獨表達(dá)彩度和色相，必須同時出現(xiàn)才能完整表示彩度和色相，這與一般習(xí)慣的明度、色相、彩度概念比較，思維上有點別扭。Hunter提出了求取與心理知覺量相關(guān)聯(lián)的計量心理量表示方法，即L*C*H*表色系。同一個顏色，L*C*H*表色系和L*a*b*表色系之間可以相互換算：兩個表色系中的L*意義相同；C*ab=(a*2+b*2)1/2， C*ab稱計量心理量彩度，為同一個明度平面上目標(biāo)顏色a*、b*坐標(biāo)點與無彩L*軸的垂直距離，可以理解為目標(biāo)顏色的彩度； Hoab =tag-1(b*/a*)，稱計量心理量色相角，為目標(biāo)顏色a*、b*坐標(biāo)點和無彩L*軸間垂直線與a*軸之間的夾角， Hoab可以理解為色相（色相角）。通過換算，把L*a*b*表色系中不好理解的a*、b*值轉(zhuǎn)化為即可以用數(shù)值表示，又符合一般思維習(xí)慣的明度、色相、彩度概念，方便理解。L*C*H*表色系色差計算方法是：
計量心理量明度差 △L*ab= L*2ab-L*1ab
計量心理量彩度差 △C*ab= C*2ab-C*1ab
計量心理量色相角差△Hoab=（△E *2ab-△L*2ab-△C*2ab）1/2
L*C*H*表色系在牙科研究中常用，有些文章中常將L*ab、C*ab、Hoab分別簡寫成L、c、h，△E *ab簡寫成△E或dE。
五、色彩感知基本過程
人類色彩感知包括以下四個方面的內(nèi)容：光源、物體、眼睛和大腦，光源的輻射能和物體的反射屬于物理學(xué)范疇，大腦和眼睛是生理學(xué)的內(nèi)容。但是色彩永遠(yuǎn)是以物理學(xué)為基礎(chǔ)的，色彩感覺總包含著色彩的心理和生理作用的反映，使人產(chǎn)生一系列的對比與聯(lián)想。光源發(fā)出具有一定波長的可見光照射到物體上，部分波長的光被吸收，部分光被反射到周圍環(huán)境中，反射光當(dāng)中進(jìn)入人眼睛的光線被人的視覺系統(tǒng)感知，也就是眼睛看到物體的顏色。人眼睛視網(wǎng)膜上分布兩種視覺細(xì)胞：桿細(xì)胞和錐細(xì)胞，其中桿細(xì)胞約1.2-1.3億個，主要分布在視網(wǎng)膜的周邊，感覺光線明暗，對弱光刺激敏感，光線過強時受到抑制；錐細(xì)胞約500-600萬個，集中在視網(wǎng)膜的中間，主要感覺彩色光線，在明亮而適中的光線條件下敏感。感覺顏色的過程主觀性很強，顏色以視覺和感情表現(xiàn)出來，不同個體看同一物體可能有不同的感覺，僅靠視覺很難得出相同的顏色感覺。很多因素影響個體對顏色的視覺：如光線條件、背景、色覺缺陷、兩眼睛不一致、眼睛疲勞、年齡、營養(yǎng)、藥物和其它生物因素等。如同一個蘋果分別放在白熾燈、熒光燈和陽光等不同的光源下，人看到的顏色不一樣。除了外在的因素，觀察者本身可能存在許多影響色彩感覺的因素。
1. 色盲（或稱彩色視力障礙）
色盲指視網(wǎng)膜感覺紅色、綠色、蘭色的三種感光色素中一種或多種缺陷或缺失，造成相關(guān)色彩感覺異常，具統(tǒng)計美國10%男性患有彩色視力障礙，彩色視力障礙患者看到的顏色色調(diào)與正常人不一樣，而正常人之間看到的顏色是一致的。
2. 年齡
隨年齡增長，人眼睛角膜、晶狀體、玻璃體會漸漸發(fā)黃，這會導(dǎo)致比色時出現(xiàn)棕黃色誤差，這種情況從30歲開始，50歲后更明顯，很多60歲以上的人感知蘭色和紫色出現(xiàn)障礙。
3. 疲勞
身體疲勞、精神疲勞和眼睛疲勞都會影響眼睛對色彩辨別的靈敏度，比色最好在最初的幾秒內(nèi)完成，否則，眼睛長時間看同樣的物體，分辨能力急劇下降，人感覺色彩時不僅僅靠眼睛看，還受到記憶和經(jīng)驗的心理影響。短暫凝視一種顏色，移開視線后，還能看到該顏色的正像殘像（相似顏色）；長時間凝視一種顏色，移開視線后能看到負(fù)像殘像（互補色），如先凝視圖5-9中紅色圖20秒，再看下方空白圖，立即可以看到紅色的互補色——綠色，同樣方法可以看到黃色的互補色——紫色，蘭色的互補色——橙色。
產(chǎn)生負(fù)像殘像的原因是視錐細(xì)胞內(nèi)與彩色視覺有關(guān)的神經(jīng)遞質(zhì)——三種感光素（感紅、感藍(lán)、感綠），因長時間的凝視，某種感光素被大量消耗，造成短時間內(nèi)生理上無法看到特定的顏色。牙齒的顏色一般偏橙色系列，比色時間過長出現(xiàn)視覺疲勞時，看看蘭色（橙色的互補色）物體，有利于視覺恢復(fù)。
六、光源對牙齒顏色的影響
比色是一個色彩感知過程，其中光源對于牙齒比色非常重要。物體呈現(xiàn)一定的顏色本質(zhì)上來源于光源，不同的光包含不同波長顏色成份，各種顏色成份比例也不一樣，同一個物體在不同光源下會表現(xiàn)不同的顏色，假如一種光源中沒有紅色成分，那么單獨在這種光源照射下，任何物體都不會顯示紅色。光源的種類很多，最常用的是太陽光，標(biāo)準(zhǔn)太陽光包含紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫等每一種顏色，每一種顏色的比例也協(xié)調(diào)，也就是說標(biāo)準(zhǔn)太陽光光源的質(zhì)量是最好的。日常使用的各種燈光顏色成分不全或分布不均勻。評價光源質(zhì)量有色溫、光譜曲線、顯色指數(shù)等指標(biāo)。
（一）色溫
若一物體能夠在任何溫度下，全部吸收任何波長的輻射，這樣的物體稱為絕對黑體.將人造絕對黑體均勻加熱，達(dá)到一定溫度時,黑體內(nèi)表面將輻射出顯示特定顏色的光，一定顏色光反映黑體輻射的溫度（以K表示），黑體加熱一般經(jīng)過紅、橙、黃、白、藍(lán)色等階段，藍(lán)色時溫度最高。某光源的色度與某一溫度下黑體輻射的色度一樣，這一溫度值稱為某光源的顏色溫度，簡稱色溫，可用絕對溫度K表示，色溫用于衡量光線的質(zhì)，其本質(zhì)是光源的平均波長，色溫可以用色溫表測得。色溫的高低直接影響光的顏色，蠟燭光色溫約2000K，熒光燈光色溫約4000K，日出到日落色溫2400-6000K。適合牙科操作的色溫是5500K，晴天中午12時前后2小時，被認(rèn)為是最佳比色時段，約5500-6000K。國際照明委員會規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)光源分A、B、C、D四種，分別是：
A光源 為熔凝石英殼或玻璃殼帶石英窗口的充氣鎢絲燈，色溫為2856K。類似普通家庭用鎢絲電燈光源，呈淡黃-紅色；
B光源 4874K，帶液體濾光器的鎢絲燈光源，用于模擬直射太陽光，現(xiàn)在很少用；
C光源 6774K，用于模擬間接太陽光，該光源缺乏足夠的紫外光；
D光源 分D50（5000K）和D65（ 6504K）光源，D65能夠更好地模擬間接日光，代表標(biāo)準(zhǔn)日光源，D光源略帶青色，是最重要的照明光源，常被繪圖藝術(shù)領(lǐng)域用作標(biāo)準(zhǔn)照明體。
（二）光譜曲線
光譜曲線用于表達(dá)光源中不同波長成分的分布，自然可見光從早到晚，不同季節(jié)和天氣條件下，光譜曲線變化大。熒光燈光譜能量分布不均勻，曲線不平滑，色溫3500-6500K。白熾燈光譜曲線平滑，以紅、橙、黃三色為主，缺少藍(lán)色和紫色，色溫2650-3200K。D光源光譜曲線平滑，與標(biāo)準(zhǔn)自然日光源十分接近，是理想的人工光源。
（三）顯色指數(shù)
光源照射到物體上，反射回來或透射過去，再顯示顏色的能力，稱光源顯色性，又叫傳色性或演色性。彩色印刷、視覺質(zhì)量評價等，都需要真實地反映客觀的顏色。這些領(lǐng)域需要高顯色能力的光源。顯色指數(shù)用于衡量一種光源光譜的完整性，指數(shù)100是最好的比色光源，一般用于比色的光源顯色指數(shù)要大于90，數(shù)字越大表示光線中每種顏色光越齊全，越不偏色。
（四）光量
除了要求光的質(zhì)以外，量也很重要，光量或稱光強、照度，可以用測光表測量，光線過強或過弱都會影響色彩視覺。人視網(wǎng)膜中的桿細(xì)胞主要感覺光線明暗，對弱光刺激敏感，光線過強時受到抑制；錐細(xì)胞主要感覺彩色光線，在明亮而適中的光線條件下敏感，過強或過弱的光線都會破壞有彩視覺。一般牙科操作適宜光量為150-200ft燭光。
（五）同色異譜
兩個物體在一種光源下顯示相同的顏色，在另一種光源下顯示不同的顏色稱同色異譜現(xiàn)象。如果兩個色樣具有完全相同的光譜反射率曲線，稱這兩個色樣的顏色為同色同譜，兩者在每種光源下都顯示同樣的顏色；如果兩個色樣具有不同的光譜反射率曲線，而有相同的三刺激值，則稱兩個色樣為同色異譜。在服裝店里燈光下看起來很搭配的衣服，走到自然光下可能顯得很難看；診室環(huán)境光下看到人造牙冠與天然牙協(xié)調(diào)，或色差可以接受，自然光下或其它光源下顯得很難看的情況臨床時有發(fā)生，造成患者對修復(fù)體不滿。牙科臨床上消除同色異譜負(fù)面影響的有效方法是讓牙修復(fù)材料與天然牙具有一致的光譜反射率曲線，現(xiàn)代牙科技術(shù)在尋求牙修復(fù)材料與天然牙光譜反射率曲線吻合方面已經(jīng)取得很大的進(jìn)步。
第二節(jié)、天然牙的顏色特征
一、天然牙的表面特征
由于牙齒是一種不均勻的半透明物質(zhì)，光線照射到牙齒上除了發(fā)生反射、吸收外，還發(fā)生透射、漫反射等復(fù)雜光學(xué)現(xiàn)象，人眼睛看到牙齒顏色因半透明性具有立體質(zhì)感，簡單的色相、明度、彩度三要素還不能很好地表達(dá)牙齒的顏色，需要增加透明度表達(dá)。另外由于牙的半透明性，一顆牙的背景如牙齦顏色、口腔黏膜的顏色、皮膚顏色會更多地影響牙或修復(fù)體的顏色。
天然牙的表面具有凹凸不平的微觀地理學(xué)形態(tài)特征，特別是年輕人牙齒，表面磨耗少，牙表面有類似指紋樣的表面紋理，不同粗糙度的表面紋理引起光線反射、折射變化，從而導(dǎo)致牙齒顏色特別是明度的變化。不同年齡、牙位，不同的釉質(zhì)發(fā)育硬度，會有不同的表面粗糙度和光澤度。同一顆牙隨年齡的增長，漸漸發(fā)生磨耗，粗糙度降低，光澤度增加，因鏡面反射效應(yīng)牙齒明度增加。上前牙唇面比下前牙唇面更突出，發(fā)生磨損的機會更多，同一牙弓中位置內(nèi)陷牙比外凸牙較少磨耗。陶瓷打磨拋光技術(shù)正越來越多地被牙科技師采用，可以用于再現(xiàn)天然牙的表面紋理，使修復(fù)體呈現(xiàn)適當(dāng)?shù)拇植诙群凸鉂啥?。光澤度可以分類?/p>
高光澤: 9/10 或 10/10，
中等光澤: 7/10 或 8/10
低光澤: 5/10 或 6/10
檢查光澤度的方法是在石膏模型或修復(fù)體上涂一層金漆，或把咬合紙放在石膏模型上，用手指輕壓住咬合紙擦過，牙表面紋理即可清晰顯示。
二、天然牙的光學(xué)三要素——熒光性、乳光性、透光性
1. 熒光性
牙齒（特別是牙本質(zhì)）具有在紫外線的照射下發(fā)出可見光的特性，稱熒光，熒光是一種重要的物質(zhì)特性，現(xiàn)代牙科陶瓷中加入了稀有金屬鈰、銪、銫、鋯、釩、鉍等氧化物，讓修復(fù)體產(chǎn)生熒光，熒光使修復(fù)體看起來和天然牙一樣生動、自然，且能減少同色異譜效應(yīng)。
2. 乳光性
指某些具有透光性的物質(zhì)，對可見光譜中的短波產(chǎn)生散射，反射光呈淡蘭灰色、透射光呈橙-紅色的“寶石效應(yīng)”。天然牙在直射光照射下，可見光中的蘭色波被釉質(zhì)顆粒散射，白色牙齒顯示淡蘭灰色外觀，稱蘭色乳光效應(yīng)；透射光下，橙-紅色光穿過牙齒，牙齒呈現(xiàn)橙色乳光效應(yīng)。熒光和乳光使天然牙具有鮮明的內(nèi)在特色外觀，現(xiàn)代牙科技術(shù)通過模仿熒光效應(yīng)和乳光效應(yīng)，使修復(fù)體越來越逼真。
3. 透光性
牙齒是一種半透明物質(zhì)，從切端向牙頸部，透光性漸漸降低，一般切端透光性最高，牙齒的生動性還要通過適當(dāng)透光性來表達(dá)。不同個體、不同牙位、同一個牙的不同年齡階段透光性不同。若修復(fù)體透光性過低，外觀會顯得呆板無生機，若透光性過高，修復(fù)體看起來太灰暗。從美學(xué)角度選擇修復(fù)材料，首先應(yīng)該考慮牙齒的透光性，根據(jù)牙齒的透光性高低，選擇透光性一致的修復(fù)材料。一般氧化鋯和氧化鋁全瓷透光性低，長石質(zhì)全瓷和復(fù)合低熔石英玻璃陶瓷等透光性高。
