光源的显色性什么意思?怎么评价光源的显色性?

2023-12-15

光源的显色性什么意思?光源的显色性也称演色性或传色性,是指光源显现被照物体颜色的性能,也就是颜色逼真的程度,是衡量光源视觉质量的颜色指标。光源显色性的优劣以显色指数来定量评价,一般用平均显色指数Ra来表示。本文对光源显色性及显色指数做了介绍,感兴趣的朋友可以了解一下!

光源显色性

光源的显色性什么意思?

光源的显色性是指光源对它照射的物体颜色的影响作用,光源对被照物体颜色的显现性质称为光源的显色性。光源显色性的优劣以显色指数来定量评价,显色指数是指在被测光源照射下物体的颜色与日光参照光源照射下该物体的颜色符合的程度。显色指数越高,光源的显色性就越好,颜色失真越小,在需要正确辨认颜色的场所,应采用显色指数高的光源,如白炽灯、日光色荧光灯等。


光源显色性的评价方法:

物理在光源照明下所呈现的颜色效果,即光源显色性。CIE推荐定量评价光源显色性的“测验色”法规定用黑体或标准照明体D作为参照光源,将其显色指,数定为100,并规定了若干测试用的标准颜色样品;通过在参照光源下和待测光源下对标准样品形成的色差,评定待测光源显色性,用显色指数值来表示。显色指数的计算涉及对原始数据和导出性参数的运用以及很多中间参量的计算,主要有三种方法计算光源的显色指数:标准方法,特征矢量法和沃尔特斯法,下面主要介绍一下标准方法计算显色指数。

评价光源显色指数时采用一套15种检验色样,选定8个色样为一组(I=1,……,8)作为评价一般显色指数用的检验色样,它们分别代表淡灰红色、暗灰黄色、饱和黄绿色、中等黄绿色、淡蓝绿色、淡蓝色、淡紫蓝色、淡红紫色。选定后7个色样(i=9,…,15)分别作为特殊显色指数评价用的检验色样,它们分别代表深红、深黄、深绿、深蓝、白种人肤色、叶绿色、中国人女性肤色。根据在参照光源下和待测光源下各检验色样的色差△Ei,计算出特殊显色指数:

特殊显色指数Ri计算式

一般显色指数(CIE1~8号颜色样品Ri的平均值):

一般显色指数Ra计算式

通常是在已知待测光源的光谱功率分布的情况下,进行显色性计算,主要步骤如下:

1.通过对待测光源的光谱辐射测量,计算待测光源的色度参数(xk,yk)(uk,vk)、ck dk及CCT(K),然后根据1~15号颜色样品的光谱辐亮度因数ρi(λ)的数据算出在待测光源下各样品的xk,i、yk,i和uk,i、vk,i色度坐标。计算公式如下:

光源色度坐标(u,v)计算:

光源色度坐标计算式01

其中k等于辐射功率的最大光效率Km=683(lm/W),P(λ)为光源光谱功率分布,x(λ)、y(λ)、z(λ)是CIE 1931标准色度观察者光谱三刺激值。在可见光谱内,波长间隔△λ是以入为中心波长,波长范围为380nm至780nm,波长间隔△λ为5nm。色度坐标计算如下:

光源色度坐标计算式02

2.根据CCT选择参照照明体,计算参照照明体的光谱功率分布,然后计算参照照明体的色度参数(xr,yr)、(ur、vr)和cr、dr。

3.适应性色位移的考虑:由于待测光源k和所选用的参照照明体r的色度不完全相同,而使视觉在不同照明下受到颜色适应的影响。为了处理两种照明下的色适应,必须将待测光源的色度坐标uk、vk调整为参照照明体的色度坐标ur、vk,即uk'=ur,Vk'=Vr,这时各颜色样品i的色度坐标uk,i vk,i也要作相应的调整,成为uk,i'、vk,i'。这种色度坐标的调整叫做适应性色位移,用以下系数关系式进行转换:

适应性色位移系数关系式

上式中下标“r”代表参照照明体;“k”代表待测光源;“k,i”代表待测光源照明下第i种标准样品。在计算显色指数时,就用调整后的色度坐标计算。

4.计算在参照照明体r照明下颜色样品的的xr,i、yr,i和ur,i vr,i色度坐标。

5.色差计算公式如下:

色差△Ei计算式002

6.由△Ei得特殊显色指数Ri和一般显色指数Ra。

光源的一般显色指数越高,其显色性就越好,对颜色的还原性越好。不过最近国外专家研究表明,特殊显色指数也是影响颜色还原性的重要指数。


显色性与显色指什么关系?

当光源光谱中很少或缺乏物体在基准光源下所反射的主波时,会使颜色产生明显的色差。色差程度越大,光源对该色的显色性越差。显色指数是目前定义光源显色性的普遍评价方法。

例如,用8种彩度中等的标准色样来检验,比较在测试光源下与在同色温的基准下的偏离程度,以测量该光源的显色指数,取平均偏差值Ra为20~100,以100为最高,平均色差越大,Ra值越低。Ra低于20的光源通常不适于一般用途。显色指数的用途见下表。

显色指数的用途

白炽灯的理论显色指数为100,但实际生活中的白炽灯种类繁多,应用也不同,所以其Ra值不是完全一致的,只能说是接近100,但却是显色性最好的灯具。各种灯具的Ra值如下表所示。

各种灯具的Ra值


标准光源的显色性有什么要求?

对于标准光源显色性,CIE规定:待测光源色温低于5000K时,用完全辐射体(黑体)作为参照标准光源;待测光源色温高于5000K时,用标准照明体D作为参照标准光源,然后计算出待测光源的显色指数。根据光源显色性的分级:

①显色指数Ra=75~100:好

②显色指数Ra=50~75:一般

③显色指数Ra=50以下:差

普通日光灯光Ra≈75,白炽灯泡Ra≈95,但色温低颜色偏黄。

ISO3664推荐的印刷行业照明条件:观察光源的色温标准为5000K±200K,照度标准为2000lx±500lx,显色指数(CRI)大于90。

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