圆明亮琢型立方氧化锆在环形光源下的亮度测量研究

运用钻石光学效果观察仪采集合成立方氧化锆(CZ)样品的光学效果的实测图样,采用中国地质大学(武汉)珠宝学院石斌博士研发的宝石切工仿真分析系统模拟样品的光学效果仿真图样及可视亮度。通过量化程序统计样品实测图样的亮度值,以及仿真图样的亮度值。研究在入射角度为7.12°~12.58°的环形光源下,样品的实测亮度与主要切工参数的关系;对比仿真图样与实测图样的异同;分析样品可视亮度与仿真图样的统计亮度值的变化趋势,发现样品仿真图样的统计亮度值与模拟的可视亮度变化趋势基本一致;对称性较好样品的仿真图样与实测图样较一致;亭角38.5°~41.5°,冠角27°~39°之间一些特定组合的样品具有较高的亮度。结果表明,通过采集、分析图样测量圆明亮琢型宝石实际亮度的方法是准确可行的;对称性或某些参数的细微变化都可能引起样品亮度很大的变化;亮度较高样品的亭角、冠角满足加和规律,即亭角减小必须与冠角增加相配合,才能呈现较高的亮度。     

“十心十箭”钻石亮度的数字化模拟

为了进一步了解与验证十心十箭钻石的火彩,本文用计算机漠拟技术来比较这两种琢型钻石在亮度上的特征。模拟软件（图1）由中国地质大学（武汉）珠宝学院自主研发,其基本原理是跟踪每—条进入钻石光线在沾石内部传播经界面反射和折射的过程。     

圆钻琢型光学效果的仿真模拟研究——模型与原理

钻石切工与其光学效果的关系较复杂,深入研究需要借助计算机三维仿真系统。介绍了钻石三维仿真系统的基本原理与组成。其基本原理为光线跟踪。该系统由光源模型、钻石模型、观察模型及光线跟踪模块组成。定义了两个量化指标:亮度返回值与色光返回值,分别作为成品钻石产生好亮度与好火彩的能力指标。     

钻石光学效果观察仪器的研究综述

钻石的光学效果包括亮度、火彩、闪烁等,借助观察仪器能直观反映钻石美丽璀璨的外观。在过去四十年内,大量公司和机构研制出了用于观察和拍摄钻石光学效果的仪器设备,并制定了评判钻石光学效果优劣的方法。较早的设备是通过观察钻石的彩色图案分布判断钻石的切工,其采用了彩色宽泛角度范围的环形光源结构,例如日本的FireScope、八箭八心观察仪和美国宝石协会(AGS)研制的ASET观察仪等。为了更大程度展现钻石的火彩和闪烁效果,光源结构较为复杂的设备采用了LED灯作为照明装置,包括戴比尔斯公司的IRIS装置、捷迈克斯的Brilliance Scope、Sarine公司的Diamond Integrator以及中国地质大学(武汉)珠宝学院刘萍萍博士的钻石光学效果观察仪、作者的钻石身份鉴定仪等。各机构分析钻石光学效果的方法是以色度学理论为基础,使用机器视觉技术对所采集图像进行数字化分析。钻石光学效果观测仪正朝着更美丽、更生动、更科学准确分析的趋势发展,钻石光学效果可以作为对传统钻石4C分级的有力补充,成为第5个C,从璀璨度(Cui can)的角度,对钻石实际光学效果的表现进行评价。     

仿真模拟研究钻石灯下钻石的切工特征与应用

钻石的切工对评价其价值优劣有着极其重要的作用,人们常借助钻石灯来观察及挑选较好切工的钻石。在不同入射角度的光源下观察钻石,其明亮度相差甚远。为寻找合适的钻石灯光源入射角度,运用仿真软件对冠角27°~38°、亭角39°~43°的标准圆钻型切工钻石的亮光图案在不同入射角度的钻石灯光源下进行仿真模拟,结果显示,钻石灯光源入射角在20°~25°时较易观察及分选出较好切工钻石,此光源入射角范围内较好切工的钻石图案均匀、明亮度较高且具有上半部分图案亮度较高的分辨特征。观察分选钻石时,应把分选板平放在桌子上,钻石台面朝上放置分选板槽中,额头顶住钻石灯灯罩,视线与钻石台面垂直,挑选亮度较高、分布均匀,上半部比下半部明亮的钻石。     

八箭八心钻石的切工条件

对近年来热销的八箭八心钻石进行了呈像原理分析,即:心是冠部在亭部的影像,箭是亭部在冠部的影像。通过实测一系列八箭八心钻石样品,确定了形成八箭八心效应的切工条件,钻石切磨成品不仅要求严格的对称,还要求精确的切工比例,即台宽比为55%~57%,冠角为34°~35°,亭角为40°~42°,亭深比为43%~44%。     

圆明亮琢型钻石的计算机自动三维解析模型构建方法研究

采用转台图像采集的方法,通过对样品截面影像的边缘提取、参数空间转换、直线识别等操作,测定了圆明亮琢型样品的三维结点。采用多元链表数据结构组织圆明亮琢型样品的点、线、面等几何要素,并构建它们之间的拓扑关系。结合所测三维结点与拓扑模型,表示出圆明亮琢型钻石的三维实体模型。该方法具有图像采集方便、硬件体统简洁、计算速度快等优点,非常适于刻面宝石的三维重建,并可应用于钻石/宝石的切工评价、光学效果的模拟以及加工设计等方面。     

圆明亮琢型几何结构的研究

采用数学方法和可视化计算机软件Pro/E与MATLAB处理圆明亮琢型切工参数与该琢型其它几何元素之间的定量关系。首先,用数学语言描述托尔可夫斯基琢型亭部演化的规律。随后,用分析表达式和图形表达以下几个问题的新见解:(1)星刻面倾角不能随意取值,它是某些切工参数的函数;(2)腰棱厚度和腰棱总面积能够用数学公式定量描述;(3)冠部俯视图的变化服从一定的数学约束条件,认为台宽比评定中的"弧度法"不可行。分析结果表明将现代光学分析和MATLAB等计算机技术结合,可用于宝石最优化设计。     

定量分析钻石火彩方法的可行性研究

运用钻石光学效果观测仪采集钻石样品在环形光线下的图像,运用HSI(色调、饱和度、亮度)颜色模型转换技术,将图像由RGB颜色模型转换到HSI颜色模型进行处理,计算钻石的火彩值。对比分析钻石图像中彩色的分布特征和火彩值,彩色分布较多的钻石样品,火彩值也较高,火彩值与肉眼感知结果基本一致,说明定量分析钻石火彩的方法准确可行。对比分析钻石的火彩值与冠角、亭角之间的关系,结果显示托尔夫斯基提出的理想切工的钻石呈现出较高的火彩,彼此佐证;钻石的火彩值与亭角或者冠角之间并非简单的线性函数关系,说明定量分析钻石火彩的必要性。     

圆明亮琢型的上、下腰刻面倾角在GIA新切工标准中“EX级”的规范

上腰刻面和下腰刻面的倾角是圆明亮琢型宝石切工中两个重要的参数。本文对美国宝石学院(GIA)新切工标准中"EX级"的上、下腰刻面倾角加以规范,并运用数学方法和计算机软件(Pro/E、Matlab和MathCAD)对规范进行可视化处理;最后对相关文献提供的样品数据进行可视化、参数化处理。这种方法对圆明亮琢型宝石的设计、加工和成品检测都具有指导意义。