于娜，张聪，陶蓓蓓，廖晓梅

(南京林业大学家居与工业设计学院，南京 210037)

基于两种孔径的苏式家具珍贵木材材色测定

于娜，张聪，陶蓓蓓，廖晓梅

(南京林业大学家居与工业设计学院，南京 210037)

为了探索不同测量孔径的色彩检测仪对红木类木材材色测量的差异，以4种苏式家具珍贵木材为研究对象，分别选用光源孔径8和2 mm两种规格对其进行材色L*a*b*色空间物理量的测量，其中L*为明度坐标,代表颜色的亮度大小，a*为红绿色品坐标，b*为黄蓝色品坐标，并完成对这4种红木类木材材色的多点均值色空间向孟塞尔色空间的转换，深入剖析基于两种孔径测量的4种红木木材材色变化值的趋势是否一致。结果表明：两种孔径测量苏式家具4种珍贵木材的材色值变化趋势趋于一致。4种木材材色主要处于低明度的红黄色调范围内。其中两种孔径测量降香黄檀差异不显著；而在测量3种崖豆木木材时，L*值差异显著。两种孔径测得的物理量之间的相关性存在差异性和一致性，且这种一致性远高于差异性。

苏式家具；木材材色；定量分析；视觉物理量

苏式家具作为中国传统家具中的一朵奇葩，因其色泽、纹理、质地奇美少有，在明清时代就受到皇宫贵族富商们的追捧，即使在物质生活水平逐渐提高的今天，也依旧受到社会各层人们的青睐，尤其是高品位人士的青睐，因此促进了人们对苏式家具装饰、结构、材色等各方面的研究。其中材色一直是评价木材表面视觉物理量、心里感觉的一个重要特征，同时也是评价木材质量的一个重要指标[1]，它直接影响着人们的视觉感知与评定[2]。目前众多学者集中研究木材的视觉物理量[3]，关于材色的研究也涉及很多方面，主要包括地理位置与木材材色的相关性研究[4]、树种种间材色差异以及变异情况研究[5-7]、通过材色测定为优良单株的选择提供依据的研究[8]，不同树种材色鉴定研究[9-10]、物理与化学对木材材色影响的研究[11-13]、涂饰对木材材色影响的研究[14]等。

苏式家具的木制材质可分为硬木和柴木，硬木具有质地坚硬，纹理流畅，木性稳定等特征，备受文人学者和现代人的喜爱，包括黄花梨、紫檀、鸡翅木等红木，其中黄花梨和鸡翅木两种木材是传统苏式家具最为常见的珍贵木材。柴木在材质各方面的特性次于硬木，但数量价格都低于硬木，因此柴木制作的苏式家具在民间广为流传，以榆木、榉木、楠木等为主。目前学者界对于苏式家具材色的研究以硬木家具为主，不仅因其收藏价值，还因其纹理和质地都优于柴木，从而提升硬木的研究价值。

目前，关于红木木材颜色和光泽度定量化的研究较少，使得红木类木材优质的视觉特性不能为大众所知[15]，且材色的测定方法不统一，测色时取点大小的比较研究尚属空白。因此，本研究通过使用小孔径和大孔径两种不同的光源孔径进行测量，测定苏式家具珍贵用材的材色并进行定量化分析，对两种孔径测得的结果进行比较，探讨合适的测量苏式家具珍贵木材材色的方法，提高木材的加工利用价值，以期为苏式家具的设计提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本研究选取黄花梨和鸡翅木两种苏式家具的珍贵木材作为研究对象，因黄花梨木材材质细腻，纹理变化均一，而鸡翅木纹理清晰，变化明显。选取的材料均为无节子、无腐朽变形、四面刨光平滑、纹理自然清晰的弦切板木材标本，4种试验材料基本情况见表1。

表1 4种试验材料Table 1 The four types of experiment materials

1.2 试验仪器

仪器：RM200-PT01 CAPSURE色彩检测仪，配有先进的图像捕捉技术和多功能的便携式装置。可通过摄像孔直接读取木材表面某一点的主要颜色。该仪器有8，4和2 mm 3种光源孔径大小，8 mm的光源孔径所摄取到的材质面积大，2 mm的光源孔径所摄取到的材质面积小，为了避免这种差异，本试验选取大孔径8 mm和小孔径2 mm两种规格进行测量，在60 mm×35 mm的平面上选取15个孔位测量，其中8 mm孔径下该仪器在测量颜色差别较大的木材时会读取一种或几种颜色，此时需要取其平均值作为测量的颜色。

1.3 试验方法

本试验材色测量采用取点测量法，本方法只测量木材颜色，不考虑木材纹理，选用直径2和8 mm的孔洞进行测量。采用L*a*b*均匀色空间的色度指数测量值记录两种光源孔径的记录值，其中L*代表明度指数，完全白的物体值为100，完全黑的物体为0；a*代表米制红绿轴色品指数，正值越大表示越偏向红色，负值越大表示越偏向绿色；b*代表米制黄蓝轴色品指数，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[16]。

本试验采用佐道健的方法进行L*a*b*色空间向孟塞尔色空间的转换，公式如下[15]：

V=0.100 2L*-1.160

H=0.036 36L*+0.026 63r-14.30θ+0.091 31rθ+14.826

C=0.143 9r+1.054θ-1.022θ2+0.497rθ-0.167 0

式中：V为明度；H为色调标号值；C为色饱和度；r、θ为转换过程中的中间变量，θ=arctan(a*/b*)，r=(a*2+b*2)1/2；H是以YR为基础的数量化标号值，当其值在0～10范围内时，色调可表示为HYR(如5.5YR)；当-10lt;H≤0时，色调标号为(H+10)R；当10lt;H≤20时，色调标号为(H-10)Y；当Hgt;20时，色调标号为(H-20)GY。

1.4 试验步骤

1.4.1 试验准备阶段

1)选取测量点：选取每块木材比较平整，划痕较少的一面作为测量面，将其标记为A面，选择A面一端的端点作为坐标原点，将其长度方向作为X轴，宽度方向作为Y轴，建立坐标单元为(5，5)的坐标系统，然后在每块试件上随机选取15个测量点进行测量。

2)制作测量点直径分别为2和8 mm的坐标纸(图1)：复制一份跟步骤“1”中木块相同的坐标纸，找到15个测量点，然后在15个测量点上，用打孔器打出以测量点为圆心，直径为2 mm的圆标记。直径为8 mm的坐标纸制作方法同上。

图1 2和8 mm孔径坐标纸Fig. 1 Coordinate paper with aperture diameter of2 and 8 mm

1.4.2 试验过程

1)材色测量：用色彩检测仪对试样进行材色测量。光源采用D65标准光源，10°大视野，测量范围选用小直径2 mm和大直径8 mm。对于纹理细腻均一的木材，首先将坐标纸盖在木块上，然后将色彩检测仪的测量直径调节为小孔径2 mm，接着将拍摄孔对准在每块试件上随机选取的15个测量点进行测量，连续测量3次，取其平均值，作为该测量点的测量值，最后取15个测量点的平均值作为该种木材材色的测量值。用直径为8 mm的坐标纸进行测量时，由于孔径范围更大，对于纹理明显、色调不均匀的木材，同一点会测量到一到多种颜色的测量值，为了方便计算，以该点所测颜色的均值为该点的测量值，其余步骤与2 mm孔径测量方法相同。

2)材色计算：利用公式完成L*a*b*色空间的L*、a*、b*多点平均值向孟塞尔色空间的转换，找到木材对应的颜色。

2 结果与分析

2.1 木材颜色

采用色彩检测仪通过两种孔径测量苏式家具珍贵木材4种木材表面的材色，可以获得L*、a*、b*值，然后根据公式计算获得孟塞尔色空间的V、H、C值。4种木材测量结果见表2。由表2可知，4种木材2 mm测得的明度L*主要分布在28.15～41.51范围内，白花崖豆木的明度最低，这是由于其木质颜色偏黑色，对可见光的反射程度较低，而斯图崖豆木的明度最高，这是由于这类木材颜色偏黄褐色，对可见光的反射程度较高；红绿色品指数a*主要分布在4.57～18.90，降香黄檀的a*值最高，这是由于降香黄檀这种木材偏红褐色或黄褐色，木材表面反射的光谱中红色占较大比例；黄蓝色品指数b*主要分布在4.64～16.10，降香黄檀这种木材的b*值最高，这是由于降香黄檀这种木材除了偏红外同时还偏黄色，因此测得的b*值高；V主要分布在1.66～3.00，C主要分布在3.49～14.23，H主要分布在5.36YR～9.88YR。根据8 mm测得的结果可知，L*主要分布在27.10～38.84，a*主要分布在4.27～19.00，b*主要分布在4.46～17.20；V主要分布在1.56～2.73，C主要分布在3.33～14.33，H主要分布在5.49YR～9.47YR。结合两种测量结果可知，2 mm孔径测量的木材材色值与8 mm测得的值变化趋势整体上趋于一致，降香黄檀和3种崖豆木主要处于低明度(L*、V较低)的红黄色调范围内(在孟塞尔色调标号中，5Y为黄色调；5R为红色调；5YR为红黄(橙)色调；5GY为黄绿色调)。

表2 4种木材材色数据统计Table 2 Color data statistics of four types of wood

2.2 木材材色测量方法对比分析

两种孔径测得的4种木材L*a*b*值结果存在差异，比较结果如表3所示。其中n表示样本数量，P值用来判断2和8 mm的数据是否存在显著差异，P值越小表明两种光源孔径测量出的数据之间差异性越显著。

由表3可知，两种孔径测量降香黄檀木材时，P值均大于0.05，差异不显著，这是由于本研究中所用的降香黄檀材色比较均匀，木质细腻，因此所测颜色相差不大。而两种孔径测量白花崖豆木、非洲崖豆木、斯图崖豆木3种木材时，a*、b*值的P值均大于0.05，说明差异不显著，而这3种木材L*的P值均小于0.05，说明这两种孔径测出的L*值差异显著。从表中可以看出，2 mm孔径测得的L*比8 mm孔径测得值偏高，导致这种现象的原因可能为这3种木材的木纹比较明显，颜色受其影响较大。因此，对于木质细腻，受纹理影响不明显的材质运用两种孔径测量均适用，而对于木纹明显，受木纹影响较大的木材，两种孔径测量结果存在显著差异。因此，本研究针对差异显著的3种木材进行物理相关性比较来分析其内在联系。

表3两种方法测量4种木材的L*a*b*比较结果(n=15)

Table 3 Comparison of two methods for measuringL*a*b* of four types of wood(n=15)

2.3 木材材色物理量相关性分析

不同的视觉物理量之间存在一定相关性，这种相关性是各个物理量之间内部联系的体现[17]。表4和表5为2和8 mm两种孔径测量的各物理量之间的相关性，相关系数≥0.6，即可认为两个变量之间显著相关。

表4 视觉物理量之间的相关矩阵(2 mm)Table 2 The correlation matrix of the visual physicalparameter (2 mm)

表5 视觉物理量之间的相关矩阵(8 mm)Table 5 The correlation matrix of the visual physicalparameter (8 mm)

由表4和表5结果可知，基于白花崖豆木、非洲崖豆木、斯图崖豆木3种木材，两种孔径测得的物理量相关性结果具有一致性。其中测得的明度L*与黄蓝色品指数b*以及色调H之间均呈正相关关系，由前述结果可知，随着b*值的增加，越来越偏黄色，而黄色属于偏亮的色调，因此其明度指数也随之增高。红绿色品指数a*与黄蓝色品指数b*呈正相关，由前述结果可知，由于本试验3种木材材色都处于YR系中，随着3种木材越来越偏红色，其偏黄度也随之增加。色饱和度C与红绿色品指数a*以及黄蓝色品指数b*呈正相关，说明在此3种木材表面的可见光中，红色与黄色光谱的纯度最高。

两种孔径测得的物理量相关性结果具有差异性。由表4可知，明度L*与黄蓝色品指数b*、色调H呈正相关，与红绿色品指数a*、色饱和度C相关性不显著。而8 mm测得的明度L*不仅与黄蓝色品指数b*以及色调H之间均呈正相关，同时也与红绿色品指数a*以及色饱和度C之间呈正相关，由上文可知，两种孔径测得的明度值存在显著性差异，因此两种方法测量结果出现差异。造成此种差异的原因是测量孔径大小不同，对于纹理明显的木材，在取点时2 mm孔径取的点，由于面积较小，所取源点颜色较为统一，而8 mm孔径所取面积较大，所取颜色较为丰富，根据试验结果来看，此种差异主要体现在测量的明度指数L*的显著性差异上，也因此最终造成明度指数L*与其他变量之间的相关性差异。

3 结 论

本研究运用两种孔径测量了4种苏式家具珍贵用材的材色，并对其结果进行了比较，得出以下结论：

1)两种孔径测量苏式家具4种珍贵木材材色值变化趋势趋于一致。

2)两种孔径测量苏式家具4种珍贵木材材色参数：2 mm测得的明度L*主要分布在28.15～41.51，红绿色品指数a*主要分布在4.57～18.90，黄蓝色品指数b*主要分布在4.64～16.10，V主要分布在1.66～3.00，C主要分布在3.49～14.23，H主要分布在5.36YR～9.88YR。8 mm测得的明度L*主要分布在27.10～38.84，a*主要分布在4.27～19.00，b*主要分布在4.46～17.20；V主要分布在1.56～2.73，C主要分布在3.33～14.33，H主要分布在5.49YR～9.47YR，根据两种孔径的测量结果可知，降香黄檀和3种崖豆木主要处于低明度的红黄色调范围内。

3)两种孔径测量4种苏式家具珍贵木材的比较结果：两种孔径测量降香黄檀这一木材时，差异不显著；而在测量白花崖豆木、非洲崖豆木、斯图崖豆木这3种木材时，a*、b*值差异不显著，而L*值差异显著。

4)对于白花崖豆木、非洲崖豆木、斯图崖豆木3种木材，两种孔径测得的物理量相关性结果具有一致性。两种孔径测得的明度L*与黄蓝色品指数b*以及色调H，红绿色品指数a*与黄蓝色品指数b*，色饱和度C与红绿色品指数a*以及黄蓝色品指数b*均呈正相关。

综上所述，运用同一仪器的不同孔径对木材进行测量时，对木纹细腻的木材影响较小，对木纹明显的木材影响较大，由此可知，木纹是影响木材材色测量的一个重要因素，在进行材色测量时需给予关注。本试验旨在为研究苏式家具木材材色提供一种新的尝试与方法，并对该试验方法所获得的结果进行了一定的解释，但关于造成该现象更深层次的原因，还需进一步研究。

[1]常德龙, 黄文豪, 张云岭, 等. 4种泡桐木材材色的差异性[J]. 东北林业大学学报, 2013, 41(8):102-104, 112.

CHANG D L, HUANG W H, ZHANG Y L, et al. Wood color differences from four paulownia species[J]. Journal of Northeast Forestry University, 2013, 41(8):102-104, 112.

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

WANG K J, YANG S C, DAI T H, et al. Research on wood classification using uniform color space[J]. Computer Engineering and Design, 2008, 29(7):1780-1784.

[3]徐永吉. 红木的种类及其识别[J]. 林业科技开发, 1999, 13(5):56-57.

[4]MOHEBBY B, SAEI A M. Effects of geographical directions and climatological parameters on natural weathering of fir wood[J]. Construction and Building Materials, 2015, 94:684-690.

[5]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.

ZHAO F, LEI Y F, ZHANG Y Q. Identification of wood species and study of wood color for five furniture wood species in African[J]. Journal of Northwest Forestry University, 2010, 25(3):175-178.

[6]崔令军, 王保平, 乔杰, 等. 湖北低山丘陵区泡桐无性系材色分析及综合选择[J]. 东北林业大学学报, 2015, 43(12):17-20, 59.

CUI L J, WANG B P, QIAO J, et al. Evaluating color characteristics of paulownia clones in lower hilly region of Hubei[J]. Journal of Northeast Forestry University, 2015, 43(12):17-20, 59.

[7]武恒, 查朝生, 刘盛全. 人工林杨树木材材色的测定及其变异[J]. 东北林业大学学报, 2010, 38(4):25-28.

WU H, ZHA C S, LIU S Q. Wood color determination and its variation for wood from poplar plantations[J]. Journal of North-east Forestry University, 2010, 38(4):25-28.

[8]邱乾栋, 莫文娟, 王楠, 等. 白花泡桐材色优良单株的选择[J]. 林业科学研究, 2014, 27(2):277-283.

QIU Q D, MO W J, WANG N, et al. Selection of excellent wood colorPaulowniafortuneiindividuals[J]. Forest Research, 2014, 27(2):277-283.

[9]孙书冬, 周旭, 罗炘, 等. 四种红酸枝木类树种的鉴别[J]. 林产工业, 2012, 39(3):50-53.

SUN S D, ZHOU X, LUO X, et al. Identification of four kinds of dalbergia[J]. China Forest Products Industry, 2012, 39(3):50-53.

[10]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.

LIU Y X, LI J, XU Z C, et al. Synthetical statistics analysis on visual physics magnitude (VPM) of the surface of 110 Chinese wood species[J]. Scientia Silvae Sinicae, 1995, 31(4):353-359.

[11]孙龙祥, 赵有科, 吕建雄, 等. 热处理温度与时间对樟子松木材颜色的影响[J]. 木材工业, 2014, 28(6):16-19.

SUN L X, ZHAO Y K, LYU J X, et al. Effects of heat treating temperature and time on color ofPinussylvestriswood[J]. China Wood Industry, 2014, 28(6):16-19.

[12] SONDEREGGER W, KRNITZ K, BUES C T, et al. Aging effects on physical and mechanical properties of spruce, fir and oak wood[J]. Journal of Cultural Heritage, 2015, 16(6):883-889.

[14] KIELMANN B C, MAI C. Application and artificial weathering performance of translucent coatings on resin-treated and dye-stained beech-wood[J]. Progress in Organic Coatings, 2016, 95:54-63.

[15]刘一星, 于海鹏, 赵荣军. 木质环境学[M]. 北京:科学出版社, 2007:11-40.

[16]何拓, 罗建举. 20种红木类木材颜色和光泽度研究[J]. 林业工程学报, 2016, 1(2):44-48.

HE T, LUO J J. Study on the color and luster of twenty species of rosewood[J]. Journal of Forestry Engineering, 2016, 1(2):44-48.

[17]刘一星, 李坚, 王矛棣. 木材表面视觉环境学特性分析I.木材表面视觉物理量与视觉心理量的关系[J]. 木材工业, 1995, 9(2):14-17, 30.

LIU Y X, LI J, WANG M D. Analysis on the characteristics of visual environmental science of wood surface I. The relation between visual physical magnitude and visual psychological magnitude of wood surface[J]. China Wood Industry, 1995, 9(2):14-17, 30.

ColordeterminationofpreciouswoodoftheSustylefurniturebasedontwokindsofaperturediameter

YU Na，ZHANG Cong，TAO Beibei， LIAO Xiaomei

(College of Furnishings and Industrial Design, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China)

In this paper, we took four kinds of precious wood in Su style furniture as the research object and selected color measuring instrument with aperture diameter in 8 mm and 2 mm to measureL*a*b*color space on these wood. In this color space, theL*is known as the brightness coordinate and it indicates the brightness of the color; the other two coordinatesa*andb*represent redness-greenness and yellowness-blueness, respectively. The aim of the study is to explore whether there is a significant difference in different apertures of the color detector on the Hongmu wood color measurement. Completing the conversion of the color values for the four special precious wood from the multi-point mean color space to the Munsell color space，the consistency of the measurement variation based on two kinds of aperture diameter was analyzed. The results showed that the trends of values measured by two methods on four kinds of precious wood from Su style furniture tended to be consistent, and the wood color of four kinds of wood were mainly in the range of low brightness of red and yellow. We found that there was no significant difference in the measurement ofDalbergiaodorifera, but theL*value had a significant difference in the measurement of another threeMillettiawoods. Through analyzing the results, we could find that there was a certain difference between the physical quantities measured by the two measurement methods. However, there was also a certain consistency at the same time，and the consistency was far higher than the inconsistency.

Su style furniture；wood color measurement；quantitative analysis; visual physical quantities

2017-01-17

2017-05-18

江苏省高校哲学社会科学研究项目(2015SJB040)；2016年度江苏省研究生培养创新工程(KYLX16_0851)；江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)。

于娜，女，副教授，研究方向为人体工程学。E-mail:yuna96@hotmail.com

S781.83

A

2096-1359(2017)06-0139-05