Delta E - ключ к пониманию светостойкости

Мы окружены единицами измерения, о которых редко задумываемся – стандартными шкалами и правилами, которые делят мир на унции, дюймы, метры и мили. Но наряду с ними есть и другие, которыми мы редко пользуемся и не можем так просто дать им определение, например, сантипуаз и моль, децибелы и паскали.

Даже привычная для нас «калория», задолго до появления на продуктовых этикетках или в меню, технически определялась как энергия, необходимая для нагревания 1 г воды на 1ºС при давлении в 1 атмосферу. Кто знал? И в этой туманной области мы также встречаем и «Delta Е», термин, который постоянно используется при испытаниях светостойкости, но которому редко дается определение.

Говоря просто, Delta E – это число, которое представляет собой количество отличий между двумя цветами или, в случае тестирования одного образца, – количество изменений, которому подвергся конкретный цвет. Иногда обозначается как dE или ΔE, это комбинация греческой буквы delta, используемой в математике для обозначения изменений, и E – от немецкого «Empfindung» или «ощущение». Таким образом, буквально, Delta E показывает количество ощутимых изменений.

Вычисляет Delta E с помощью спектрофотометра, который может в конечном итоге преобразовать цвет в три переменные, построенные по трем осям стандартного цветового пространства, известного как CIE Lab, или, точнее, CIE L * a * b *. Эти оси представляют светостойкость – Lightness (L), красно-зеленый (a/-a) и желто-синий (b / -b). Если у вас есть два набора этих координат, взятых, например, для образца до и после ускоренного УФ-воздействия, вы можете легко вычислить расстояние между ними в трехмерном пространстве. Именно это расстояние мы называем Delta E (рис. 1).

Рис. 1: Модель пространства CIE Lab, показывающая пример Delta E как расстояния между двумя цветами.

На протяжении многих лет предпринимались различные попытки улучшить способ вычисления Delta Е, пытаясь при помощи формулы наиболее близко смоделировать то, как теоретический человек («стандартный наблюдатель») видит аналогичную разницу в цвете. Это особенно актуально при попытке оптимизировать вычисления для конкретных областей, таких как роспись по ткани или изобразительное искусство. Для наших целей – при определении светостойкости художественных материалов, ASTM все еще полагается на исходную систему CIE (International Commission on Illumination) 1976 или dE76. Следует также отметить, что все существующие системы определяют единицу измерения Delta E как минимальное количество цветовых различий, которое может распознать стандартный наблюдатель. Несмотря на то, что CIE, проведя широкое тестирование, в 1976 г. предоставила Подкомитету ASTM метод измерения изменений цвета, что привело к созданию проекта стандарта ASTM D4303 от 1977 г. «Стандартные методы испытаний светостойкости красителей, используемых в Художественных красящих веществах», проблема перевода этих чисел в категории светостойкости все еще оставалась. Другими словами, насколько цвет может измениться или выгореть, каков его Delta E и рейтинг светостойкости по ASTM – I, II, III и т. д.?

В конечном итоге диапазоны Delta E были сформированы на основе трех параметров:

• количества изменений, наблюдаемых в конкретных, известных пигментах, найденных на картинах прошлых лет, в частности, Rose madder и Alizarin crimson,

• корреляции с широко используемой, но менее точной шкалой Синей шерсти,

• величины погрешности, необходимой для учета всех неконтролируемых переменных (например, небольших различий в подготовке и размещении тестируемых образцов), которые иногда могут вызывать разницу в несколько единиц Delta Е между идентичными на первый взгляд образцами.

Принимая во внимание все эти проблемы, Комитет ASTM в 1977 году изучил результаты для 92 различных пигментов, как в масле, так и в акриле, подвергнув их различным временам экспозиции в Xenon Arc и в мощных флуоресцентных камерах (High Output Fluorescent accelerated test chambers), а также в установках для испытаний на открытом воздухе в Канзасе и Южной Флориде. На основе этих тестов были получены следующие диапазоны, а также их приблизительные эквиваленты для шкалы Синей шерсти, которые используются до сих пор:

Таблица 1: Категории светостойкости ASTM и соответствующие диапазоны Delta E.

Вопрос, тем не менее, остается открытым: насколько все это отражается визуально? На рис.2 мы проиллюстрируем то, что вы увидите при прохождении каждой из этих категорий. Как и ожидалось, одна единица изменения цвета (Delta E = 1) – это небольшое и трудноуловимое изменение. Однако при достижении Delta 4, это изменение становится отчетливым и заметным. При Delta 8 степень различия достаточно существенна, а при еще большем значении Delta можно понять, почему цвета с ASTM III, такие как Alizarin Crimson, считаются плохими с точки зрения светостойкости и не рекомендуются для долговечных художественных произведений.

Рис. 2: Диапазон отличий Delta E по сравнению с необлученным образцом с соответствующими категориями светостойкости по ASTM

Количество изменений, допустимых для каждой категории светостойкости по ASTM, может стать неожиданностью для многих, кто ожидает, что светостойкость I означает, что цвет не будет исчезать или в какой-либо степени изменяться. Однако важно помнить, что тестирование светостойкости по ASTM не должно быть прогностическим в узком смысле. Так, например, нельзя однозначно сказать, что если Delta Е = 3.8, то это будет безусловно означать, что подобный образец цвета на определенном художественном произведении покажет такую же степень изменения после x лет. В этой игре слишком много переменных, да и вокруг не так много пигментов, которые использовались достаточно долго, чтобы можно было установить точную корреляцию. Имейте в виду, что испытание светостойкости по ASTM чрезвычайно жесткое, при этом цвета подвергаются очень высоким уровням ультрафиолетового и видимого излучения в очень компактный, короткий промежуток времени. Первоначально уровни экспозиции были установлены на основе данных, которые соответствовали количеству изменений, наблюдаемых в 100-летних образцах Rose madder и Аlizarin crimson, но будут ли эти соотношения так же справедливы для многих более современных пигментов, еще предстоит выяснить.

И опять же, важно отметить, что пигмент, который показал Delta E 1 или 2 в одном наборе тестов или в определенный момент времени, может показать слегка отличающиеся результаты – Delta 2 или 3 при дополнительном тестировании по множеству причин. Поэтому очень важно установить достаточно широкие диапазоны, чтобы это учесть. В конце концов, полезно понять, что многие пигменты, считающиеся одними из самых стойких, как исторически, так и экспертами в области материаловедения и цветоведения, при проведении этого тестирования постоянно попадали в диапазон Delta E 0-4. Поэтому на сегодняшний день лучшим для вас вариантом при создании художественных работ остаются пигменты, которые являются настолько долговечными и прочными, насколько это возможно.