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第五章  选色与比色

比色的目的是把患者天然牙的颜色信息准确传递给技师，以便制作出与邻牙、对颌牙、患者皮肤颜色以及年龄相协调的修复体。天然牙的颜色千变万化，丰富多彩，准确比色需要掌握一定的比色技巧，了解色彩学方面一些基本的理论知识是学习比色的前提。

第一节色彩基本理论

一、色彩的本质

颜色的定义为：颜色是光作用于人眼引起除形象以外的视觉特性。颜色是一种物理刺激作用于人眼的视觉特性，而人的视觉特性是受大脑支配的，也是一种心理反映。

色彩的本质是可见光， 17世纪中叶，牛顿做了著名的光学实验，在暗室中，让一束日光穿过三棱镜，形成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫彩虹状光带，称为太阳光谱，从此揭开色彩的神秘面纱，习惯上称光带为光谱。人们日常看到的物体颜色来源于可见光线，试想在没有任何可见光的暗室里，没有色彩可言。在自然界中除了直接看到可见光源颜色以外，其他一切物体的颜色都是反射周围环境光线到观察者眼睛中的结果。严格来说物体本身没有颜色，只有反射、透射或吸收不同光线的特性，例如：当你看到红色的物体，是因为该物体反射了光线中的红色光，同时吸收了其他色光；看到蓝色的物体，是该物体反射了光线中的蓝色色光，同时吸收了其他色光。一种物体吸收所有光线显示黑色，若反射所有光线显示白色。白色光中隐含所有的颜色，我们观察物体时，光线经过物体反射到眼睛，在一定程度上被被物体改变了，也就是说，由于光线的作用使我们看到了物体的颜色。物体从发光角度可分为发光体和非发光体两大类。非发光体按其吸收光谱的特性，又可分为消色物体和彩色物体：

消色物体  物体对光谱中不同波长的光，按不同程度的等比吸收，称为非选择性吸收。随着吸收比例不同，物体在日光下将呈现从白色→各种灰色→黑色的一系列中性颜色，这一系列的颜色称为消色，呈现消色的物体就称为消色物体。     

彩色物体  自然界中大多数物体对各种波长的光有不同的吸收，有的波长吸收的多些，有的吸收少些，称选择性吸收。经过选择性吸收以后其光谱成分比例发生了改变。在白光下，这些发生选择性吸收的物体给人以彩色的感觉。 

可见光是整个电磁光谱的一部分，波长范围400nm（紫色）-700nm（红色）。

表5-1  颜色的波长

颜  色                 波  长（nm）

红                     650-800

橙                     590-649

黄                     550-589

绿                     490-539

蓝                     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。继牛顿后，托马斯-杨在牛顿光谱实验的基础上，于红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫色光的后面再加一个三棱镜，发现只有红、绿、蓝（R、G、B）三种颜色色光，证实只需要红、绿、蓝三种色光混合就能产生白色光。任何颜色的色光不外乎这三种颜色，所不同的是每种色光的含量不同，这三种色光称原色光，也称加色三原色（图5-1）。R、G、B三原色可以合成出所有的颜色，同时相加得白色。发射媒体如电视、计算机显示屏等，本身作为光源通过发射R、G、B三原色光，能够产生几乎所有的可见光谱范围内的颜色，光线直接刺激人眼睛产生视觉。

减色三原色   印刷图片、照片等是反射媒体，本身不发光，它们吸收R、G、B光线中部分颜色，反射其余的颜色。幻灯片、胶片电影等是透射媒体，吸收R、G、B光线中部分颜色，透射其余的颜色。反射媒体和透射媒体都是通过去除（吸收）R、G、B光线中部分颜色，剩下的反射光或透射光刺激人眼睛产生视觉。红、绿、蓝三原色中红色被吸收，剩下绿色和蓝色被反射或透射产生青色；绿色被吸收，红色和蓝色被反射或透射产生品红色；蓝色被吸收，红色和绿色被反射或透射产生黄色。青、品红、黄（C、M、Y）是颜料三原色，也称减色三原色（图5-2）。减色三原色通过减少（吸收）R、G、B光线中部分波长而形成的颜色。理论上颜料三原色青、品红、黄同时相加，所有的颜色被吸收，显示黑色，但实际上由于颜料本身质量并非理想状态，一般混合后呈深棕色，故一般彩色打印机用CMYK四色墨盒（K表示黑色，用以增加颜色深度产生更好的遮盖效果）。

三、色彩三要素

1. 色相Hue  

即色彩的名字，是不同色彩之间互相区分的本质特征，如孟塞尔表色系中的红、黄、绿、蓝、紫等（图5-3 ）。不同波长的光色相不同，用波长确定色相比较精确，但不易普及和交流，理论上有成千上万种色相，为了学习和交流方便，人为规定有限个色相名称，一般用国际标准色票标定。

2. 明度value

 又称亮度，指色彩的明暗程度，同一个色相可以因不同明度产生一系列的不同色彩，如红色：浅红、亮红、深红、暗红等，（图5-4左侧显示孟塞尔表色系11个明度等级）。

3. 彩度chroma 

也称饱和度，或纯度，指某色彩内相同色相纯色所占的比例, 表示色彩的强度和浓度等级。

图5-4中右侧部分所有的颜色都是红色色相，因不同的明度和彩度形成多种颜色，a、d、b具有同样的色相和彩度，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、色彩表达形式

颜色的表达方式多种多样，有很多表色体系，可以用色卡、色环、色立体树等直观的实物形式表示，如具有代表性的孟塞尔表色系。也可以用数字化的形式表示，如：国际照明委员会(CIE)X、Y、Z表色系，L*a*b*表色和HSB表色系等。

（一）孟塞尔表色系

美国美术教师孟塞尔(AlbertH.Munsell,1858-1918)从心理学角度，根据颜色的视知觉特点制定表色系，由红、黄、绿、蓝、紫五色，再加黄红、黄绿、蓝绿、蓝紫、红紫五个间色，共十个颜色构成主色相环（图5-3 ）。中央垂直轴分11个明度等级（图5-4），样品颜色离开中央轴的水平距离代表饱和度的变化，称孟塞尔彩度。每个色相的彩度分不同的等级数，因此色立体外形凹凸不平（图5-5），孟塞尔表色系是目前国际普遍采用的颜色分类和标定法。

（二）国际照明委员会X、Y、Z表色系

匹配某一颜色所需要的色光三原色红、绿、蓝的数量称三刺激值，用R、G、B或X、Y、Z表示，三原色各自在其总量中的相对比例用r,g,b表示，参见图5-6。

（三）国际照明委员会L*a*b*表色系

牙科最常使用L*a*b*表色系，国际照明委员会于1976年推出L*a*b*标准色度体系：L*为垂直轴，表示明度，数值越大越亮，数值越小越暗； a*表示红色方向，-a表示绿色方向，  b*表示黄色方向,-b表示蓝色方向，观察L*a*b*色立体图，从上往下看，色相红、黄、绿、蓝、紫，以L*轴为中心环绕分布，从L*轴开始向外的不同半径距离为彩度或饱和度（参见图5-7和图5-8）。国际照明委员会推荐了均匀颜色空间和色差计算方法：

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指样品颜色三刺激值；X。Y。Z。指国际照明委员会的标准照明体，照射在完全反射漫射体上，再经过反射漫射体反射到观察者眼中的白物体色刺激的三刺激值。

总色差公式：△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*不能单独表达彩度和色相，必须同时出现才能完整表示彩度和色相，这与一般习惯的明度、色相、彩度概念比较，思维上有点别扭。Hunter提出了求取与心理知觉量相关联的计量心理量表示方法，即L*C*H*表色系。同一个颜色，L*C*H*表色系和L*a*b*表色系之间可以相互换算：两个表色系中的L*意义相同；C*ab=(a*2+b*2)1/2， C*ab称计量心理量彩度，为同一个明度平面上目标颜色a*、b*坐标点与无彩L*轴的垂直距离，可以理解为目标颜色的彩度； Hoab =tag-1(b*/a*)，称计量心理量色相角，为目标颜色a*、b*坐标点和无彩L*轴间垂直线与a*轴之间的夹角， Hoab可以理解为色相（色相角）。通过换算，把L*a*b*表色系中不好理解的a*、b*值转化为即可以用数值表示，又符合一般思维习惯的明度、色相、彩度概念，方便理解。L*C*H*表色系色差计算方法是：

计量心理量明度差  △L*ab= L*2ab-L*1ab

计量心理量彩度差  △C*ab= C*2ab-C*1ab

计量心理量色相角差△Hoab=（△E *2ab-△L*2ab-△C*2ab）1/2

L*C*H*表色系在牙科研究中常用，有些文章中常将L*ab、C*ab、Hoab分别简写成L、c、h，△E *ab简写成△E或dE。

五、色彩感知基本过程

人类色彩感知包括以下四个方面的内容：光源、物体、眼睛和大脑，光源的辐射能和物体的反射属于物理学范畴，大脑和眼睛是生理学的内容。但是色彩永远是以物理学为基础的，色彩感觉总包含着色彩的心理和生理作用的反映，使人产生一系列的对比与联想。光源发出具有一定波长的可见光照射到物体上，部分波长的光被吸收，部分光被反射到周围环境中，反射光当中进入人眼睛的光线被人的视觉系统感知，也就是眼睛看到物体的颜色。人眼睛视网膜上分布两种视觉细胞：杆细胞和锥细胞，其中杆细胞约1.2-1.3亿个，主要分布在视网膜的周边，感觉光线明暗，对弱光刺激敏感，光线过强时受到抑制；锥细胞约500-600万个，集中在视网膜的中间，主要感觉彩色光线，在明亮而适中的光线条件下敏感。感觉颜色的过程主观性很强，颜色以视觉和感情表现出来，不同个体看同一物体可能有不同的感觉，仅靠视觉很难得出相同的颜色感觉。很多因素影响个体对颜色的视觉：如光线条件、背景、色觉缺陷、两眼睛不一致、眼睛疲劳、年龄、营养、药物和其它生物因素等。如同一个苹果分别放在白炽灯、荧光灯和阳光等不同的光源下，人看到的颜色不一样。除了外在的因素，观察者本身可能存在许多影响色彩感觉的因素。

1. 色盲（或称彩色视力障碍）

色盲指视网膜感觉红色、绿色、兰色的三种感光色素中一种或多种缺陷或缺失，造成相关色彩感觉异常，具统计美国10%男性患有彩色视力障碍，彩色视力障碍患者看到的颜色色调与正常人不一样，而正常人之间看到的颜色是一致的。

2. 年龄

随年龄增长，人眼睛角膜、晶状体、玻璃体会渐渐发黄，这会导致比色时出现棕黄色误差，这种情况从30岁开始，50岁后更明显，很多60岁以上的人感知兰色和紫色出现障碍。

3. 疲劳

身体疲劳、精神疲劳和眼睛疲劳都会影响眼睛对色彩辨别的灵敏度，比色最好在最初的几秒内完成，否则，眼睛长时间看同样的物体，分辨能力急剧下降，人感觉色彩时不仅仅靠眼睛看，还受到记忆和经验的心理影响。短暂凝视一种颜色，移开视线后，还能看到该颜色的正像残像（相似颜色）；长时间凝视一种颜色，移开视线后能看到负像残像（互补色），如先凝视图5-9中红色图20秒，再看下方空白图，立即可以看到红色的互补色——绿色，同样方法可以看到黄色的互补色——紫色，兰色的互补色——橙色。

产生负像残像的原因是视锥细胞内与彩色视觉有关的神经递质——三种感光素（感红、感蓝、感绿），因长时间的凝视，某种感光素被大量消耗，造成短时间内生理上无法看到特定的颜色。牙齿的颜色一般偏橙色系列，比色时间过长出现视觉疲劳时，看看兰色（橙色的互补色）物体，有利于视觉恢复。

六、光源对牙齿颜色的影响

比色是一个色彩感知过程，其中光源对于牙齿比色非常重要。物体呈现一定的颜色本质上来源于光源，不同的光包含不同波长颜色成份，各种颜色成份比例也不一样，同一个物体在不同光源下会表现不同的颜色，假如一种光源中没有红色成分，那么单独在这种光源照射下，任何物体都不会显示红色。光源的种类很多，最常用的是太阳光，标准太阳光包含红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等每一种颜色，每一种颜色的比例也协调，也就是说标准太阳光光源的质量是最好的。日常使用的各种灯光颜色成分不全或分布不均匀。评价光源质量有色温、光谱曲线、显色指数等指标。

（一）色温

若一物体能够在任何温度下，全部吸收任何波长的辐射，这样的物体称为绝对黑体.将人造绝对黑体均匀加热，达到一定温度时,黑体内表面将辐射出显示特定颜色的光，一定颜色光反映黑体辐射的温度（以K表示），黑体加热一般经过红、橙、黄、白、蓝色等阶段，蓝色时温度最高。某光源的色度与某一温度下黑体辐射的色度一样，这一温度值称为某光源的颜色温度，简称色温，可用绝对温度K表示，色温用于衡量光线的质，其本质是光源的平均波长，色温可以用色温表测得。色温的高低直接影响光的颜色，蜡烛光色温约2000K，荧光灯光色温约4000K，日出到日落色温2400-6000K。适合牙科操作的色温是5500K，晴天中午12时前后2小时，被认为是最佳比色时段，约5500-6000K。国际照明委员会规定的标准光源分A、B、C、D四种，分别是：

A光源  为熔凝石英壳或玻璃壳带石英窗口的充气钨丝灯，色温为2856K。类似普通家庭用钨丝电灯光源，呈淡黄-红色；

B光源  4874K，带液体滤光器的钨丝灯光源，用于模拟直射太阳光，现在很少用；

C光源  6774K，用于模拟间接太阳光，该光源缺乏足够的紫外光；

D光源  分D50（5000K）和D65（ 6504K）光源，D65能够更好地模拟间接日光，代表标准日光源，D光源略带青色，是最重要的照明光源，常被绘图艺术领域用作标准照明体。

（二）光谱曲线

光谱曲线用于表达光源中不同波长成分的分布，自然可见光从早到晚，不同季节和天气条件下，光谱曲线变化大。荧光灯光谱能量分布不均匀，曲线不平滑，色温3500-6500K。白炽灯光谱曲线平滑，以红、橙、黄三色为主，缺少蓝色和紫色，色温2650-3200K。D光源光谱曲线平滑，与标准自然日光源十分接近，是理想的人工光源。

（三）显色指数

光源照射到物体上，反射回来或透射过去，再显示颜色的能力，称光源显色性，又叫传色性或演色性。彩色印刷、视觉质量评价等，都需要真实地反映客观的颜色。这些领域需要高显色能力的光源。显色指数用于衡量一种光源光谱的完整性，指数100是最好的比色光源，一般用于比色的光源显色指数要大于90，数字越大表示光线中每种颜色光越齐全，越不偏色。

（四）光量

除了要求光的质以外，量也很重要，光量或称光强、照度，可以用测光表测量，光线过强或过弱都会影响色彩视觉。人视网膜中的杆细胞主要感觉光线明暗，对弱光刺激敏感，光线过强时受到抑制；锥细胞主要感觉彩色光线，在明亮而适中的光线条件下敏感，过强或过弱的光线都会破坏有彩视觉。一般牙科操作适宜光量为150-200ft烛光。

（五）同色异谱

两个物体在一种光源下显示相同的颜色，在另一种光源下显示不同的颜色称同色异谱现象。如果两个色样具有完全相同的光谱反射率曲线，称这两个色样的颜色为同色同谱，两者在每种光源下都显示同样的颜色；如果两个色样具有不同的光谱反射率曲线，而有相同的三刺激值，则称两个色样为同色异谱。在服装店里灯光下看起来很搭配的衣服，走到自然光下可能显得很难看；诊室环境光下看到人造牙冠与天然牙协调，或色差可以接受，自然光下或其它光源下显得很难看的情况临床时有发生，造成患者对修复体不满。牙科临床上消除同色异谱负面影响的有效方法是让牙修复材料与天然牙具有一致的光谱反射率曲线，现代牙科技术在寻求牙修复材料与天然牙光谱反射率曲线吻合方面已经取得很大的进步。

第二节、天然牙的颜色特征

一、天然牙的表面特征

由于牙齿是一种不均匀的半透明物质，光线照射到牙齿上除了发生反射、吸收外，还发生透射、漫反射等复杂光学现象，人眼睛看到牙齿颜色因半透明性具有立体质感，简单的色相、明度、彩度三要素还不能很好地表达牙齿的颜色，需要增加透明度表达。另外由于牙的半透明性，一颗牙的背景如牙龈颜色、口腔黏膜的颜色、皮肤颜色会更多地影响牙或修复体的颜色。

天然牙的表面具有凹凸不平的微观地理学形态特征，特别是年轻人牙齿，表面磨耗少，牙表面有类似指纹样的表面纹理，不同粗糙度的表面纹理引起光线反射、折射变化，从而导致牙齿颜色特别是明度的变化。不同年龄、牙位，不同的釉质发育硬度，会有不同的表面粗糙度和光泽度。同一颗牙随年龄的增长，渐渐发生磨耗，粗糙度降低，光泽度增加，因镜面反射效应牙齿明度增加。上前牙唇面比下前牙唇面更突出，发生磨损的机会更多，同一牙弓中位置内陷牙比外凸牙较少磨耗。陶瓷打磨抛光技术正越来越多地被牙科技师采用，可以用于再现天然牙的表面纹理，使修复体呈现适当的粗糙度和光泽度。光泽度可以分类：

高光泽: 9/10 或 10/10，

中等光泽: 7/10 或 8/10

低光泽: 5/10 或 6/10

检查光泽度的方法是在石膏模型或修复体上涂一层金漆，或把咬合纸放在石膏模型上，用手指轻压住咬合纸擦过，牙表面纹理即可清晰显示。

二、天然牙的光学三要素——荧光性、乳光性、透光性

1. 荧光性

牙齿（特别是牙本质）具有在紫外线的照射下发出可见光的特性，称荧光，荧光是一种重要的物质特性，现代牙科陶瓷中加入了稀有金属铈、铕、铯、锆、钒、铋等氧化物，让修复体产生荧光，荧光使修复体看起来和天然牙一样生动、自然，且能减少同色异谱效应。

2. 乳光性

指某些具有透光性的物质，对可见光谱中的短波产生散射，反射光呈淡兰灰色、透射光呈橙-红色的“宝石效应”。天然牙在直射光照射下，可见光中的兰色波被釉质颗粒散射，白色牙齿显示淡兰灰色外观，称兰色乳光效应；透射光下，橙-红色光穿过牙齿，牙齿呈现橙色乳光效应。荧光和乳光使天然牙具有鲜明的内在特色外观，现代牙科技术通过模仿荧光效应和乳光效应，使修复体越来越逼真。

3. 透光性 

牙齿是一种半透明物质，从切端向牙颈部，透光性渐渐降低，一般切端透光性最高，牙齿的生动性还要通过适当透光性来表达。不同个体、不同牙位、同一个牙的不同年龄阶段透光性不同。若修复体透光性过低，外观会显得呆板无生机，若透光性过高，修复体看起来太灰暗。从美学角度选择修复材料，首先应该考虑牙齿的透光性，根据牙齿的透光性高低，选择透光性一致的修复材料。一般氧化锆和氧化铝全瓷透光性低，长石质全瓷和复合低熔石英玻璃陶瓷等透光性高。