雖然在化妝品或膚色、發(fā)色、光澤評(píng)估中，基于視覺(jué)或觸覺(jué)的感官檢查依然占據(jù)主流，而且人眼在比較顏色上表現(xiàn)優(yōu)異，但問(wèn)題在于存在個(gè)體差異且難以留下記錄。對(duì)于這些主觀或感官評(píng)估，日益要求確立基于測(cè)量設(shè)備進(jìn)行數(shù)值化的客觀測(cè)量方法?？履峥滥苓_(dá)分享了其分光測(cè)色計(jì)根據(jù)測(cè)量物的光譜反射率迅速進(jìn)行高重現(xiàn)性、高精度測(cè)色，且能夠保留測(cè)色數(shù)據(jù)記錄，實(shí)現(xiàn)膚色及化妝品等顏色管理定量化的事例。

基于分光測(cè)色計(jì)的皮膚顏色及化妝品定量評(píng)估

色彩與測(cè)色計(jì)
首先從色彩與測(cè)色計(jì)開(kāi)始探討。色彩由色調(diào)H（Hue）與“亮度”V（Value）、“過(guò)飽和度（彩度）”C（Chroma）三個(gè)要素（顏色的三屬性）組合而成，如圖1所示，可理解為將色調(diào)作為外沿，亮度作為縱軸，彩度作為從中心延伸的橫軸的立體結(jié)構(gòu)。

用刻度衡量色調(diào)、亮度及彩度即可實(shí)現(xiàn)顏色的數(shù)值化，可與任何人共同進(jìn)行色彩方面的交流。一般將物體顏色或光源顏色用數(shù)值或符號(hào)表示的方法稱為“色系”，使用表示顏色的三要素呈現(xiàn)的空間稱為“色空間”。使用測(cè)色計(jì)能夠輕松實(shí)現(xiàn)顏色數(shù)值化，并以各種色系迅速獲得答案。在使用顏色的現(xiàn)場(chǎng)最大的問(wèn)題在于，細(xì)微的顏色差異（色差），使用測(cè)色計(jì)即可用數(shù)值表示細(xì)微色差。

圖 1　色調(diào)、亮度、彩度立體圖

L*a*b* 色空間是目前在所有領(lǐng)域表示物體顏色時(shí)使用最為廣泛的色空間。圖2 是立體顯示L*a*b* 色空間的示意圖。即使人眼（目視）看上去相同，用測(cè)色計(jì)測(cè)量就會(huì)發(fā)現(xiàn)細(xì)微差異。分光測(cè)色計(jì)根據(jù)測(cè)量物體的光譜反射率系數(shù)計(jì)算顏色，不僅實(shí)現(xiàn)顏色數(shù)值化，還以圖表顯示顏色的波長(zhǎng)成分（反射率）。分光測(cè)色計(jì)可將來(lái)自物體的反射光通過(guò)衍射光柵等進(jìn)行分光，并使用多個(gè)傳感器接收這些光，由此測(cè)量各波長(zhǎng)的反射率（光量）（圖3），并以圖表表示。

圖 2　L*a*b* 色空間立體示意

膚色的評(píng)估
通過(guò)定量評(píng)估膚色來(lái)掌握目標(biāo)總體的膚色分布，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)或提供合理服務(wù)上尤為重要，需要膚色測(cè)量值的領(lǐng)域包括圖像領(lǐng)域（印刷、照片、廣播）及照明領(lǐng)域、化妝品及服飾等多種行業(yè)。

在化妝品領(lǐng)域，膚色測(cè)量值成為化妝原料的色調(diào)設(shè)計(jì)及護(hù)膚產(chǎn)品效用確認(rèn)等產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)的基準(zhǔn)，必須掌握實(shí)際膚色狀態(tài)。

基于上述觀點(diǎn)，資生堂等使用柯尼卡美能達(dá)不同分光測(cè)色計(jì)CM-26d、CM-700d 機(jī)型，長(zhǎng)期測(cè)量皮膚的同一部位，掌握所獲皮膚數(shù)據(jù)的差異，并引入可對(duì)比數(shù)據(jù)的補(bǔ)償公式，對(duì)亞洲女性的膚色分布的長(zhǎng)期變遷進(jìn)行了分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，1991 年至2001 年的大約10 年間的數(shù)據(jù)表明女性膚色分布向高亮度、低彩度、偏黃發(fā)展，而2005 年至2015 年的大約10 年間的數(shù)據(jù)表明女性膚色分布向低彩度、偏紅發(fā)展。

在化妝品領(lǐng)域，實(shí)際膚色測(cè)量值是顏色重現(xiàn)的基準(zhǔn)，對(duì)膚色的分光特性及膚色分布的理解必不可少，基于柯尼卡美能達(dá)分光測(cè)色計(jì)的膚色測(cè)量可謂是化妝原料的色調(diào)設(shè)計(jì)及護(hù)膚產(chǎn)品的功效確認(rèn)等產(chǎn)品開(kāi)發(fā)基準(zhǔn)的有效運(yùn)用事例。

政府監(jiān)管
隨著國(guó)務(wù)院令第727 號(hào)的發(fā)布，標(biāo)志著從2021 年1 月1 日開(kāi)始，《化妝品監(jiān)督管理?xiàng)l例》正式實(shí)施。其中第二十二條規(guī)定：化妝品的功效宣稱應(yīng)當(dāng)有充分的科學(xué)依據(jù)。為貫徹落實(shí)《化妝品監(jiān)督管理?xiàng)l例》，規(guī)范和指導(dǎo)化妝品功效宣稱評(píng)價(jià)工作，國(guó)家藥監(jiān)局組織起草了《化妝品功效宣稱評(píng)價(jià)規(guī)范》，自2021 年5 月1 日起施行。

《化妝品功效宣稱評(píng)價(jià)規(guī)范》具體要求具有祛斑美白、防曬、防脫發(fā)、祛痘、滋養(yǎng)和修護(hù)功效的化妝品，應(yīng)參照《化妝品祛斑美白功效測(cè)試方法》中內(nèi)容進(jìn)行人體功效評(píng)價(jià)試驗(yàn)方式進(jìn)行功效宣稱評(píng)價(jià)。通過(guò)“紫外線誘導(dǎo)人體皮膚黑化模型祛斑美白功效測(cè)試法”或“人體開(kāi)放使用祛斑美白功效測(cè)試法”使用皮膚色度儀，測(cè)定皮膚的L*a*b* 顏色空間數(shù)據(jù)，以計(jì)算膚色個(gè)體類型角（individual type angle，ITA°）數(shù)值。ITA°值越大，膚色越淺，反之膚色越黑。

柯尼卡美能達(dá)推薦使用CM-26d 型號(hào)對(duì)皮膚測(cè)試區(qū)域與對(duì)照區(qū)域分別進(jìn)行三次測(cè)量，記錄測(cè)得L*、 a*、 b* 以計(jì)算相應(yīng)的ITA°數(shù)值。也可連接顏色數(shù)據(jù)管理軟件NX 直接計(jì)算得到ITA°數(shù)值。

ITA° ={arctan ( L * − 50) / b * } 180 / π

基于分光測(cè)色計(jì)與專用軟件的美白劑效能評(píng)估
構(gòu)成人體皮膚的皮膚組織呈層結(jié)構(gòu)，從最外層的角質(zhì)層起，分別依次為表皮、真皮、皮下組織。表皮含有黑色素，真皮中則大量存在著含于血液中的血紅蛋白，這些是構(gòu)成皮膚顏色的主要因素。另外，由組成表面細(xì)微凹凸的皮溝與皮丘所構(gòu)成的表面形態(tài)一般被稱為“肌理”，而“皺紋”就是比這個(gè)更大的凹凸?fàn)顟B(tài)。這些皮膚組織的結(jié)構(gòu)及狀態(tài)對(duì)皮膚外觀也產(chǎn)生重大影響。

對(duì)皮膚透明感最有影響的皮膚生理特性是肌理間隔及深度、角質(zhì)層含水量、黑色素量、血紅蛋白量，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，透明感高的皮膚的特性為肌理深且細(xì)膩，角質(zhì)層含水量大，黑色素量及血紅蛋白量少⁴⁾。

圖 3　分光測(cè)色計(jì)的原理

通過(guò)組合使用柯尼卡美能達(dá)的皮膚分析軟件CM-SA 及分光測(cè)色計(jì)CM-26d、CM-700d 等，能夠高精度測(cè)量膚色的同時(shí)可將影響皮膚透明感的黑色素量（Melanin Index） 數(shù)值化（ 圖4）。

圖 4 （a）基于分光測(cè)色計(jì) CM-700d 的測(cè)色?。╞）基于皮膚分析軟件 CM-SA 的美白劑效能評(píng)估事例僅憑 L* 值：白色增加，a* 值：紅色減少的顏色信息，無(wú)法判斷美白劑的效能。由此觀察黑色素指數(shù)（Melanin Index）數(shù)據(jù)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)使用美白劑時(shí)黑色素指數(shù)（Melanin Index）減少

除化妝品公司、功能性食品公司、藥品公司等以美白效果為目的的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)部門(mén)以外，還用于受托實(shí)施臨床試驗(yàn)的公司、皮膚科、整形外科等研究機(jī)構(gòu)等。本軟件在分光測(cè)色計(jì)獲得的光譜反射率數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上通過(guò)特定算法，分別計(jì)算黑色素指數(shù)和血氧飽和度指數(shù)，不受皮膚紅色成分等影響而高精度測(cè)量皮膚中的黑色素沉著量。

基于多角度型分光測(cè)色計(jì)的角度特性測(cè)量
在評(píng)估含有隨角度發(fā)生顏色外觀變化的金屬或珍珠物質(zhì)的化妝品時(shí)，通過(guò)多角度型分光測(cè)色計(jì)CM-M6 的1 方向照明與6 方向受光的照明受光，只需1次測(cè)量即可獲得多角度數(shù)據(jù)。（圖5）

圖 5?。╝）多角度型分光測(cè)色計(jì) CM-M6　
（b）雙路徑光學(xué)系統(tǒng)

該分光測(cè)色計(jì)的測(cè)量區(qū)域較小，約為φ6mm，因此可以對(duì)曲面或小面積樣品也可輕松進(jìn)行高精度測(cè)量。通過(guò)采用相對(duì)于測(cè)量?jī)x的中心軸對(duì)稱配置的兩個(gè)照明及受光系統(tǒng)的“雙路徑光學(xué)系統(tǒng)”，在測(cè)色計(jì)發(fā)生傾斜時(shí)也實(shí)現(xiàn)高穩(wěn)定性測(cè)量。

基于亮度計(jì)的皮膚顏色及化妝品定量評(píng)估

亮度與色彩亮度計(jì)
上述測(cè)色計(jì)中內(nèi)置有測(cè)量用照明光源，由于物體顏色隨著照明光源發(fā)生外觀變化，為測(cè)量物體顏色必須規(guī)定各種光源的典型特性，這些已在CIE（國(guó)際照明委員會(huì)）及JIS 等均有規(guī)定。就是說(shuō)測(cè)色計(jì)是對(duì)壓抵的目標(biāo)物照射規(guī)定的光，并接收來(lái)自被測(cè)物的反射光來(lái)進(jìn)行測(cè)量。

但是，還有很多希望在實(shí)際環(huán)境光照下評(píng)估皮膚顏色或化妝品的外觀效果的需求。尤其是近年來(lái)隨著LED 及有機(jī)EL 等替代熒光燈的下一代照明光源上市普及，“照出優(yōu)美膚色” 成為照明產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求，同時(shí)在化妝品開(kāi)發(fā)中，也需要考慮在這些新照明光源下膚色及化妝品的外觀效果。

另外，由于人體皮膚有凹凸及胎毛，面部的不同位置的亮度有差異，外觀也參差不齊，因此需要將面部皮膚整體作為一個(gè)面捕捉。對(duì)此柯尼卡美能達(dá)建議采用從遠(yuǎn)處（非接觸方式）將面部皮膚整體作為一個(gè)面進(jìn)行測(cè)量評(píng)估的“二維色彩亮度計(jì)”。

二維色彩亮度計(jì)采用等同于人類視覺(jué)靈敏度的XYZ 濾光片與高像素CCD，能夠以高分辨率正確地進(jìn)行目標(biāo)物亮度分布、色度分布的二維測(cè)量，由于可在短時(shí)間內(nèi)高效測(cè)量各種顯示屏或光學(xué)設(shè)備的亮度不均、色度不均而被廣泛使用，并大幅縮短從測(cè)量到評(píng)估的作業(yè)時(shí)間。在皮膚評(píng)估中使用該亮度計(jì)，不僅可將面部整體捕捉為一個(gè)面，還可以把其中的每個(gè)塊，即像素的顏色與亮度定量化以評(píng)估皮膚亮度分布。

皮膚及化妝品評(píng)估中的亮度測(cè)量必要性
亮度對(duì)皮膚透明性的影響
皮膚亮度分布會(huì)影響皮膚的年齡認(rèn)知，但皮膚亮度信息如何影響透明感還不明確，花王等為考察皮膚亮度信息對(duì)透明感的影響，使用100 位亞洲女性的定量控制顏色信息的皮膚圖像，實(shí)施了主觀評(píng)估實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)皮膚的平均亮度越高，皮膚透明感認(rèn)知也越高。這表明反射率高的皮膚，或在照度高的照明下觀察會(huì)提高皮膚的透明感認(rèn)知⁵⁾。以絕對(duì)值評(píng)估皮膚亮度分布的柯尼卡美能達(dá)二維色彩亮度計(jì)被認(rèn)為有助于這些研究中的定量評(píng)估。

亮度對(duì)化妝品保濕效果的影響
角質(zhì)層位于皮膚最上層，在臉頰處只有10μm 左右的極薄組織。由于角質(zhì)層所含的水分及油分對(duì)皮膚狀態(tài)產(chǎn)生重大影響，作為測(cè)量皮膚水分量及油分量的既有方法包括直接測(cè)量官能團(tuán)的方法，或利用水分或油分導(dǎo)致電氣特性等物理特性變化的現(xiàn)象來(lái)間接測(cè)量的方法等，但間接方法具有測(cè)量值受到水分及油分以外影響的缺點(diǎn)，而紅外分光法、近紅外分光法、拉曼分光法等直接測(cè)量法存在設(shè)備昂貴、用法及分析法繁雜的課題。

另一方面，要評(píng)估化妝品涂抹后的變化及出汗等以秒為單位時(shí)刻變化的水分及油分狀態(tài)，需要滿足①直接測(cè)量水分及油分，②為減少對(duì)皮膚的影響，應(yīng)采用非接觸方式，③實(shí)時(shí)測(cè)量皮膚狀態(tài)，④為評(píng)估皮膚上的水分及油分分布狀態(tài)必須將皮膚整體作為一個(gè)面測(cè)量等要求事項(xiàng)的測(cè)量法。為此資生堂采用將在長(zhǎng)波長(zhǎng)區(qū)域仍有靈敏度特性的Extended-InGaAs 近紅外相機(jī)與可均勻照射面部整體的新開(kāi)發(fā)的專用擴(kuò)散照明組合使用的簡(jiǎn)便易操作的水分及油分高靈敏度可視化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了皮膚上水分及油分可視化，以及化妝品保濕效果的評(píng)估⁶⁾。

從獲得的圖像可以觀察到隨著涂抹化妝水部位的水分量增加亮度值會(huì)下降，同樣在油分區(qū)域隨著油分量增加亮度值也會(huì)下降。在將化妝水、乳液涂抹部位的選擇區(qū)域平均亮度值以從涂抹前的變化量表示的區(qū)塊，剛涂抹之后的只涂化妝水、化妝水+乳液的任意組合的樣品的亮度變化量均增加，就是說(shuō)雖然水分量增加了，但之后隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)，亮度值在只涂化妝水時(shí)在5 分鐘后，而某個(gè)乳液+化妝水的組合則在10 分鐘后漸漸接近涂抹前狀態(tài)，另一個(gè)化妝水+乳液的組合則在90 分鐘后仍保持高水平，就是說(shuō)維持水分量高的狀態(tài)。由此可以證明利用亮度數(shù)值數(shù)據(jù)足以比較不同樣品的水分量根據(jù)時(shí)間引起的變化情況。

采用二維色彩亮度計(jì)能夠簡(jiǎn)單地對(duì)皮膚上水分及油分分布狀態(tài)及其經(jīng)時(shí)變化等進(jìn)行定量觀察及評(píng)估。此外，柯尼卡美能達(dá)將繼續(xù)通過(guò)持續(xù)開(kāi)發(fā)、提供定量評(píng)估皮膚顏色、光澤、質(zhì)感的解決方案，為化妝品行業(yè)的研發(fā)提供綜合支持。

參考文獻(xiàn)：
[1] 柯尼卡美能達(dá)株式會(huì)社編“閱讀顏色的故事”
[2] 資料圖像提供：柯尼卡美能達(dá)日本株式會(huì)社
[3] 菊地久美子、片桐千華、吉川拓伸、溝上陽(yáng)子、矢口博久：基于分光測(cè)色計(jì)的膚色測(cè)量與日本女性的長(zhǎng)期膚色變遷、日本色彩學(xué)會(huì)期刊、第40 卷、第6 號(hào)、2016 年、195-205.
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[5] 西牟田 大、五十嵐崇訓(xùn)、岡嶋克典：亮度與顏色對(duì)皮膚透明感的影響、影像信息媒體學(xué)會(huì)期刊、Vol.68、No.12、2014、ppJ543-J545.
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來(lái)源：柯尼卡美能達(dá)

來(lái)源：榮格-《 國(guó)際個(gè)人護(hù)理品生產(chǎn)商情》

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