科普灯光的显⾊性（有图表）
导读：⽣活中，我们经常碰到这样的情景，如苹果在不同光源下呈现颜⾊的深浅不⼀；在不同的室内灯光下观察⼈的⽪肤颜⾊会与真实颜⾊呈现差异。酒店与餐厅偏向⽤偏红的灯光营造暖⾊调的环境，办公室或⼯⼚车间则多⽤冷⾊调的蓝⾊等。实际上，这些例⼦都跟光源的显⾊性密切有关。 本部分，我们希望通过案例的介绍，向读者阐述光源显⾊性的概念，从⽽简单地了解显⾊指数与样品在不同光源下所呈现颜⾊的关系。 滚压头X
显⾊性
在很久以前，⼈类就已经开始对颜⾊进⾏⽐较，通常是把物体放在⼀起，然后在⾃然光（太阳光）底下观察。尽管⽕把、蜡烛、⽩炽灯和其他光源都可以⽤作照明，但⼈们都习惯在⾃然光（太阳光）下对颜⾊进⾏⽐较。
近⼏年，随着荧光灯和LED（发光⼆极管）开始作为照明光源渐渐进⼊⼈们的眼球，物体在太阳光照射
下，会显⽰它的真实颜⾊，但当物体在⾮连续光谱的⽓体放电灯的照射下，颜⾊会有不同程度的失真。我们把光源对物体真实颜⾊的呈现程度称为光源的“显⾊性”。
“显⾊性”的意义就在于⽐较物体在这类新型光源下的颜⾊与在⾃然光下的颜⾊有何不同，以及⼆者之间的匹配度如何。我们称与⾃然光（太阳光）⾊调相近的光源具有好（⾼）的显⾊性。
在⽇常⽣活，我们能接触到许多不同类型的照明光源，如⽩炽灯、荧光灯和LED等。此外，荧光灯和LED都出现了'⽩'和'暖⽩'等系列产品。我们不难发现，物体在不同的荧光灯和LED（发光⼆极管）照明光源下颜⾊会产⽣差异。
下⾯，我们分别⽤⾼显⾊性的D50荧光灯、带有'⾃然⽩'标志的荧光灯和LED三个光源照明物体。
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在⼈眼看来，它们都发⽩光，但⾃然⽩荧光灯的⾊温要稍⾼⼀些，看起来略微发蓝。
在通常情况下，我们衡量光源显⾊性的普遍⽅法是计算显⾊指数。按CIE (国际照明委员会)的规定，光源的显⾊指数是待测光源下物体的颜⾊与参考标准下物体的颜⾊的符合程度的度量, 并且把普朗克辐射体作为低⾊温光源(⼩于5000K)的参考标准，把标准照明体D 作为⾼⾊温光源(⼤于5000K) 的参考标准。光源的⾊温(相关⾊温)和显⾊性是评价光源的颜⾊特性的重要参数。 下⾯，我们通过⽤分光辐射亮度计CS-2000上配备⼀个亮度适配器，对三个光源进⾏了测量，得到三个点的⾊坐标和相关⾊温值。我们在右边的xy⾊品图上⽐较测量点，你会发现它们⾊坐标点很接近，且都在可见光范围内。
集束天线
（点击图⽚放⼤）
D50荧光灯、⾃然⽩荧光灯和LED 的光谱分布相对强度。
接下来，我们⽤这三个光源照明⽣⾁，并观察⾁的显⾊状况。
（点击图⽚放⼤）
在D50荧光灯照明下，⾁和盘⼦看起来跟实际情况差不多，但在⾃然⽩荧光灯照明下，由于⾊温略⾼，⾁和盘⼦看起来稍显苍⽩。⽤LED照明时，⼀切都显得更加昏暗。
（※三个光源在样品表⾯的照度都调节为⼤约1600lux。）
当⽤这三种不同光源照明样品时，尽管光源⾊坐标很接近，⾊温也差别不⼤，但样品颜⾊看起来会有所不同。
光源性能差异可以⽤'显⾊指数'描述。
国际照明委员会（CIE）对这个指数的定义是在特定辐射光源照明下，15个规定的测试颜⾊的视觉显⽰情况。
把这15个测试颜⾊从1到15进⾏编号，⽤R1-R15分别表⽰这15个颜⾊的显⽰指数。当把⼀个光源与规定的参考光源进⾏⽐较时，指数值为100是最好的。
根据柯尼卡美能达⾼精度的分光辐射亮度计CS-2000测得的光谱分布，再利⽤CS-2000的数据管理软件CS-s10w很容易计算得到如下显⾊指数：
（点击图表放⼤）
R1 ~ R8称为“典型显⽰指数”。
Ra表⽰'平均显⾊指数'。它是指数R1 ~ R8的平均值。
R9 ~ R15称为'特殊显⾊指数'，尤其是R9（深⾊鲜红）和R15（黄种⼈的肤⾊）。
R9是评价红⾊复现质量的指标，可以⽤来评价⽣⾁的显⽰性。从上述测试数据来看，⽣⾁在这三种类型光源照射下的R9值相差很⼤，这也就解释了为什么三种光源照明下的⽣⾁颜⾊会有这么⼤差别。
由于显⾊指数较低，此次使⽤的LED使⾁和盘⼦看起来⽐较昏暗，但如果⽤⾼显⾊指数的
LED照明，⾁和盘⼦看起来会新鲜⼀些。
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程度越⼤，光源对该⾊的显⾊性越差。
对于超市和商店的⾁制品橱窗的照明光源，R9显⾊指数就显得尤为重要；⽽对于演播厅、摄影棚等需要真实再现⽪肤颜⾊的场合，照明光源的R15指数绝不能低；博物馆、美术馆等场所则要求对所有的颜⾊都能⾼度真实还原，对Ra和R1-R15指数的要求就更为严格。
针对适⽤场地的不同，国际照明委员会（CIE）⼀般把显⾊指数分成五类：
类别 Ra 适⽤范围
1A ＞90 美术馆、博物馆及印刷等⾏业及场所
1B 80—90 家庭、饭馆、⾼级纺织⼯艺及相近⾏业
2 60—80 办公室、学校、室外街道照明
3 40—60 重⼯业⼯⼚、室外街道照明
4 20—40 室外道路照明及⼀些要求不⾼的地⽅
随着LED照明的普及，尤其是室内照明的快速发展，对LED照明的显⾊性的研究将越来越得到科研机构和企业多⽅的重视。（PS:⽬前普通LED的显⾊性较差）
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俺的学习总结：简单滴说就是RA和R1-R15的数值越⾼，显⾊性越好~其中R9针对红⾊~单纯的⾊温指数不能代表显⾊性的⾼低~D50规格的光源被称为对⾊灯（标准校⾊灯）~
按该理论，⽔族光源显⾊性的相对重要区域在于R9⾄R15~可惜，俺们购买的光源⼀般都不会标明这些指标的~
氙⽓灯、⾦卤灯的实测数据未知。。。。。。
简单理解就是我们应该选择RA和R1到R15的数值（越⼤越好）都接近或⼤于90的灯，您缸⾥的鱼、草、虾的⾊彩就更容易显得光彩夺⽬的意思~
什么是显⾊性？
⼈造光线应与⾃然光线相同，使⼈的⾁眼能正确辨别事物的颜⾊，当然，这要根据照明的位置和⽬的⽽定。光源对于物体颜⾊呈现的程度称为显⾊性。通常叫做\'显⾊指数\'（Ra）。显⾊性是指事物的真实颜⾊（其⾃⾝的⾊泽）与某⼀标准光源下所显⽰的颜⾊关系。Ra值的确定，是将DIN6169标准中定义的8种测试颜⾊在标准光源和被测试光源下做⽐较，⾊差越⼩则表明被测光源颜⾊的显⾊性越好。Ra值为100的光源表⽰，事物在其灯光下显⽰出来的颜⾊与在标准光源下⼀致。
光源显⾊性的评价⽅法颜⾊是⼈的感觉之⼀，它总是与观察者个⼈的主观体验有关。每个⼈看到⼀种颜⾊后的感觉，别⼈难以知晓。所以颜⾊的研究总是充满了神秘的想象。同时，颜⾊⼜使世界变得五彩缤纷，视觉艺术、图象显⽰与传输、纺织品印染、彩⾊印刷等都离不开颜⾊的研究。因此颜⾊的研究、对颜⾊进⾏客观的定量的描述，成为许多科学家研究的对象。
⽜顿在1664年⽤棱镜把⽩⾊的太阳光⾊散成不同⾊调的光谱，奠定了光颜⾊的物理基础。1860年麦克斯韦⽤不同强度的红、黄、绿三⾊光配出了从⽩光⼀直到各种颜⾊的光，奠定了三⾊⾊度学的基础。在此基础上，1931国际照明委员会建⽴了CIE⾊度学系统，并不断完善。如今CIE ⾊度系统已⼴泛⽤于定量地表达光的颜⾊。
颜⾊离不开照明，只有在光照下物体才有可能显⽰出颜⾊，⽽且光的颜⾊对⼈们的⼼理有⾮常⼤的影响。同济⼤学杨公侠教授已在他的专著《视觉与视觉环境》⼀书的第五章中，作了⾮常精彩的描述。
在不同光源照射下，同⼀个物体会显⽰出不同的颜⾊。例如绿⾊的树叶在绿光照射下，有鲜艳的绿⾊，在红光照射下近于⿊⾊。
由此可见，光源对被照物体颜⾊的显现起着重要的作⽤。光源在照射物体时，能否充分显⽰被照物颜⾊的能⼒，称为光源的显⾊性。1965年，国际照明委员会推荐在CIE⾊度系统中，⽤⼀般显⾊指数Ra来描述光源的显⾊性。⼀般显⾊指数Ra应⽤得很成功，已被照明界⼴泛接受，但是也存在⼀些问题，本⽂将对电光源显⾊性的评价⽅法以及近年来的进展作⼀介绍。
⼀、⼀般显⾊指数Ra光源显⾊性的评价⽅法，希望能够既简单⼜实⽤。然⽽简单和实⽤往往是两个互相⽭盾的要求。在CIE颜⾊系统中，⼀般显⾊指数Ra就是这样⼀个折衷的产物：它⽐较简单，只需要⼀个100以内的数值，就可以表达光源的显⾊性能，Ra=100被认为是最理想的显⾊性。但是，有时候⼈们的感觉并⾮如此。例如在⽩炽灯照射下的树叶，看上去并不太鲜艳。问题在哪⾥？我们来讨论影响什么是⼀般显⾊指数。
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为简便起见，这⾥只讨论⼀般显⾊指数Ra的主要构成⽅法，⽽不讨论它的具体计算⽅法。事实上，我们在⽇常⽣活⾥常常在检验光源的显⾊性。许多⼈都有这样的经验，细⼼的⼥⼠在商场买⾐服的时候，常常还要到室外⽇光下再看⼀看它的颜⾊。她这样做，实际上就是在检验商场光源的显⾊性：看⼀看同样⼀件⾐服，在商场光源的照明下和在⽇光的照明下，⾐服的颜⾊有什么不同。所以描述光源
的显⾊性，需要两个附加的要素：⽇光（参考光源）和⾐服（有⾊物体）。在CIE颜⾊系统中，为确定待测光源的显⾊性，⾸先要选择参考光源，并认为在参考光源
照射下，被照物体的颜⾊能够最完善地显⽰。CIE颜⾊系统规定，在待测光源的相关⾊温低于5000K时，以⾊温最接近的⿊体作为参考光源；当待测光源的相关⾊温⼤于5000K时，⽤⾊温最相近的D光源作为参考光源。这⾥D光源是⼀系列⾊坐标，可⽤数字式表⽰、并与⾊温有关的⽇光。
在选定参考光源后，还需要选定有⾊物体。由于颜⾊的多样性，需要选择⼀组标准颜⾊，使它们能充分代表常⽤的颜⾊。CIE颜⾊系统选择了8种颜⾊，它们既有多种⾊调，⼜具有中等明度值和彩度。在u-v颜⾊系统中，测定每⼀块标准⾊板，在待测光源照射下和在参考光源照射下⾊坐标的差别，即⾊位移ΔEi，就可得到该⾊板的特殊显⾊指数Ri。Ri=100—4.6ΔEi对8块标准⾊板所测得的特殊显⾊指数Ri取算术平均，就得到了⼀般显⾊指数Ra。可见光源的⼀般显⾊指数Ra的最⼤值为100，认为这时光源的显⾊性最好。
⼆、⼀般显⾊指数Ra的局限性
尽管⼀般显⾊指数Ra简单实⽤，但是它在许多⽅⾯表现出严重不⾜。⾸先，颜⾊是⼈们主观的感觉，不是物体固有的属性，它与照明条件、观察者、辐照度、照度、周围物体和观察⾓度等有关，并不存在什么所谓“真实颜⾊”。但是由于在CIE系统中，已定义Ra在近似⿊体的辐射下达最⾼值100，所以灯
泡制造商都有意识地设计灯泡，使在⽤它照射物体时的显⾊性与⿊体或⽇光照射时尽可能相近。这意味着光源的光谱分布与⿊体或⽇光有偏离时，会使显⾊指数下降。例如⽤红、绿、蓝三个单⾊LED组成的⽩光LED，当在它的⼀般显⾊指数Ra较低时，它的显⾊性有时并不⼀定很坏。
但是事实上，许多研究者已证实⼈们不⼀定最喜欢CIE所规定的参考光源照明时的颜⾊。例如前⾯已经提到的⽤⾊温很低的⽩炽灯照射绿⾊的树叶，并不⼀定是最好的选择。规定在⿊体或⽇光照射时显⾊指数为最佳值Ra=100，存在疑问。
i3dgCIE规定的参考光源是与待测光源相关⾊温最接近的⿊体或⽇光，它们都是辐射连续光谱的光源，具有多种颜⾊的光谱成份。当⾊温在6500K时，其长短波的光谱功率分布较为均衡，作为参考光源应该说较为合理。但当⾊温在400K以下时，光谱功率分布严重不对称，蓝⾊的短波光谱功率远⼩于红⾊的长波光谱功率，其颜⾊偏向红⾊，作为参考光源存在疑问。
在CIE颜⾊系统中，8块标准⾊板都是处在中等明度和⾊饱和度，在u~v系统中为等距离间隔。它们对于室内照明，可认为已能充分代表各种常⽤颜⾊。但在室外照明时，往往存在⼀些⾊饱和度较⾼的颜⾊，这8块标准⾊板已不能充分代表常⽤颜⾊。许多学者认为标⾊板数太少，是⼀般显⾊指数的另⼀个不⾜。虽然CIE还有9—14号⾊饱和度较⾼的6块⾊板，但它们并不包含在⼀般显⾊指数Ra之中。在照明实践中，⼈们熟知的颜⾊为⽪肤、树叶、⾷品等，它们的颜⾊极为重要，但它们都被排除在⼀般
显⾊指数之外。Seim曾提议⽤20快标准⾊板，但由于这会使计算变得太复杂⽽被拒绝。当前，计算机普遍使⽤，似乎这个提议得重新考虑。
由于光源的显⾊性评价存在这两⼤问题，许多其它的评价⽅法引起业界⼴泛兴趣，本⽂将就作者所知作⼀简要介绍。
三、夫勒特利指数Rf
研究表明⼈们倾向于记住⽐较熟悉的物体颜⾊，⽽且是记住⽣动的、饱和度较⾼时的颜⾊。这种记忆⾊与喜爱⾊往往相⼀致，⽽且倾向于向饱和度⾼⽅向偏移。如⼈们肤⾊的记忆⾊，倾向于向红⽅向偏移，树叶⾊向绿⾊⽅向偏移。显然与CIE中的Ra⽅法不同。Rf事实上是对Ra的修正，这个修正包括⼆个⽅⾯：第⼀，在参考光源的照明下定义Rf= 90，只有在假想的“完美光源”照明下，才有Rf =100。第⼆，选择10块标准⾊板，即除了原来1-8号标准⾊板外，还加上13号14号⼆块⾊板，相应于⽪肤⾊和树叶⾊。这时，“完美光源”就是指在它的照射下，能把10块标准⾊板的颜⾊向喜爱⽅向偏移的光源。由此可见，对每块标准⾊板来说，相应的“完美光源”的⾊坐标是各不相同的，可以由实验确定。这也说明了这样的“完美光源”只能是假想的。Rf的计标⽅法与Ra相似，但有⼆点不同：1.对于每块标准⾊板，参考光源的⾊坐标都需要调整，即根据实验确定的“完美光源”⾊坐标。然后，在待测光源照明时，每块⾊板的⾊差是与其相应的“完美光源”相⽐较后得到。2.在计算Rf时，取10块⾊板的⾊差平均
值，但是每块⾊板的权重不同。13号⾊板是肤⾊，权重是35%%、2号是15%%、14号是15%%、其余是每块5%%。这⾥特别强调了肤⾊的重要性。所以待测光源的Rf可以⾼于参考光源Rf= 90，但⼩于100。
四、颜⾊偏爱指数（CPI）
颜⾊偏爱指数CPI（colour prefer-enceindex）利⽤上节提出的喜爱⾊概念，定义在D65光源照明下，颜⾊偏爱指数CPI=100。于是待测光源的CPI可以这样得到：在待测光源照射下，计算8块标准⾊板的⾊坐标与最喜爱⾊的⾊坐标之差，并求其⽮量和的
平均值（△E）：CPI=156-7.18（△E）以上计算都是在CIE的UV⾊度系统中进⾏。
虽然CPI与Rf都利⽤了最喜爱⾊这⼀概念，但两者有很⼤差别：
1.在计算Rf时，⽤1—8号和13、14共10块标准⾊板，⽽CPI只⽤1—8块标准⾊板。
2.技术Rf时，⾊差（ΔE）取实验值的1/5，⽽CPI取原始实验值。
3.计算Rf时，各块⾊板的权重不同，⽽CPI取相同权重。
4.根据定义Rf的最⼤值为100，⽽CPI的最⼤值为156。
最后要指出，提出Rf与CPI两个指数的研究⼈员都⽤实验确定喜爱⾊，⽽在实验中采⽤的是⽇光⾊照明。现在有证据表明喜爱⾊与光源的相关⾊温有关。所以在使⽤Rf和CPI来恒量显⾊性时，仅仅适⽤⾼⾊温的光源。
五、⾊分辨指数（CDI）
⽤Ra、Rf或CPI来描述光源的显⾊性，参考光源必须与待测光源有相同的⾊温。颜⾊分辨指数CDI（colourdiscrimination index）克服了这个局限性。
该指数的提出，基于这样⼀个假定：在某种光源的照明下，能区别颜⾊的能⼒愈强，则此光源的显⾊性愈好。在某个光源照明时，8块标准⾊板在CIE的UV⾊度图中，所包围的⾯积为：捞泥
GA =0.5Σ（UiVj-UjVi）i,j=1,2,…8; i≠j
在C光源照明下，该⾯积GA=0.005，定义这时CDI=100，于是在待测光源的照明下，其⾊分辨指数为：
CDI=（GA/0.005）×100 六、结束语
由上述讨论可知，光源显⾊性的评价⽅法很多，⽽且在不断发展和完善之中，本⽂介绍的仅仅是其中
的⼀部分，它们各有优缺点。即使⽬前⼴为采⽤的⼀般显⾊指数Ra，也还有许多缺点。它最主要的缺点，是参考光源的选择：参考光源是⼀个光谱连续的光源，⽤它作为标准来衡量光谱不连续的光源，不很合适。参考光源的⾊温必须与待测光源的相关⾊温相近，⽽事实上，对于⼀定的照明作业，⾊温本⾝对显⾊性就有很⼤的影响，这个⽅法限制了只能在光源⾊温已经确定的条件下使⽤。它的第⼆个缺点是标准⾊板的选择：对于室内照明，可认为8块标准⾊板已能充分代表各种常⽤颜⾊。但在室外照明时，对⼀些⾊饱和度较⾼的颜⾊，不能充分代表常⽤颜⾊。
光⾊光⾊实际上就是⾊温，⼤致分三类：暖⾊<3300k 中间⾊3300⾄5300k ⽇光⾊>5300K 由于光线中光谱的组成有差别，因此即使光⾊相同，光的显⾊性也可能不同
显⾊性原则上，⼈造光线应与⾃然光相同，使⽤的⾁眼能正确辨别事物的颜⾊。当然，这要根据照明的位置和⽬的⽽定。光源对于物体颜⾊呈现的程度成为显⾊性，通常叫做“显⾊指数”(Ra)灯具效率灯具效率（也叫光输出系数）是衡量灯具利⽤能量效率的重要标准，它是灯具输出的光通量与灯具内光源输出的光通量之间的⽐例
