显色性是指光源照射到物体表面时所显现的颜色,它是衡量光源视觉质量的指标。光源的显色性一般用显色指数来评定,光源的显色指数越大,物体在该光源下的显色性就越好。本文对光源显色性的评价方法及标准光源显色性的要求做了介绍。
光源显色性的含义:
在定义显色性的时候,一般是通过让光源光线照射在物体上,然后观察所呈现出的色,彩的视觉效果,亦即是观察色彩的逼真程度。对于具有较好显色性的光源,当其照射到物体上时其色彩的还原程度就越好,这就是说人眼看到的色彩更加的接近于在自然光下看到的原色。而演色性较差的光源在色彩的还原度上就会偏差很大。因此对于人造光源,要求就是其能尽可能的让人眼感知到正确的颜色,也就如同在太阳光下看到物体一样。以上就是光源的显色性,用显色指数来表示显色性的好坏,单位是Ra。
如果把标准光源的显色指数定为100,那么其他的光源显色指数均会低于这个数值。在国际照明协会中一般把显色性指数分为下表所示的五类:
光源显色性的评价方法:
光源显色性的评价方法是将标准样品分别放在待测光源和参照标准光源下观察,较两个条件下的颜色,颜色偏差越小,则表明待测光源的显色性越好。这14个孟塞尔颜色的前8个颜色样品是明度基本相同、色调不同的颜色,用于计算一般显色指数Ra(即这8个颜色的平均色差),而用这14个颜色样品单独计算的色差称为特殊显色指数 Ri计算一般显色指数Ra和特殊显色指数Ri的公式见公式。
一般显色指数Ra反映了光源的平均照明效果,但不能反映对个别颜色的效果,因此,有时需要针对某个区域颜色照明有特殊要求时,除了要考虑一般显色指数外,还要考察相应的特殊显色指数。
CIE还规定:待测光源色温不高于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,作为参照标准光源。参照光源的显色指数Ra=100,当在待测光源下与参照标准光源下的标准样品颜色相同时,则此光源的显色指数为100,显色性最好,反之,颜色差异越大,显色指数越低。在计算显色指数时还要考虑不同光源照明引起的色适应,因此需要进行色适应修正,计算公式较复杂,在此不做介绍,可参考相应的资料及标准。
标准光源显色性的要求:
不同的光源所发出的的光谱功率分布有很大的差异,因此也就导致光源的光色各不相同。人们在不同的光源条件下观察同一个物体外观色彩,都会出现颜色感知上的偏差。为了统一颜色检测光源标准,CIE就推荐了标准光源和标准照明体。
标准照明体和标准光源是两个不同的概念。标准照明体是指特定的光谱功率分布。而标准光源是指符合标准照明体规定的光谱功率分布的物理发光体。
标准照明体A:代表绝对温度2856K的完全辐射体的辐射。
标准照明体B:代表相关色温大约为4874K的直射日光,相当于中午的日光。
标准照明体C:代表相关色温大约为6774K的平均日光,近似于阴天天空的日光。
标准照明体D65:代表相关色温约为6504K的日光。
CIE建议,尽量使用D65来代表日光,在不能应用D65时则尽量使用D55和D75.在印刷行业中,常使用D50作为标准照明条件。印刷业色评价标准中规定,观察环境四周的颜色应该是浅灰色或白色,不应带有彩色以避免色对比和色适应对颜色视觉产生的影响。使用荧光灯时也应注意,荧光灯在使用5000h后,色温会发生变化,应及时更换。且观色前预热15min后再使用会有更加效果,以避免刚启动时光色不稳定而带来辨色误差。
而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。
光源色温和显色性什么关系?
色温是光源的重要指标,用来描述光源本身的颜色。一定的色光具有一定的相对能量分布:当黑体连续加热,温度不断升高时,它的相对光谱能量分布的峰值部位将由长波方向向短波方向变化,其所发光的颜色的变化顺序是红-黄-白-蓝。同一种颜色,在白炽灯、卤素灯、中午日光等不同光源照明下,所表现出来的颜色是不同的。而这种差异就是由光源的色温不同造成的。
有关光源颜色特性的评价的另一个指标是光源的显色性,它研究物体在光源照明下所呈现的颜色效果。光源的光谱分布决定了光源的显色性,具有连续光谱分布的光源均有较好的显色性,如白炽灯、日光等。另外,由特定的色光组成的混合光源也能有很好的显色性,如波长为610nm(橙)、540 nm(绿)和450nm(蓝)的光谱辐射对提高光源的显色性具有特殊效果,所以采用这三种色光以适当的比例混合所产生的白光与连续光谱的白炽灯或日光具有同样优良的显色性。光源的显色性影响着人眼所观察的物体颜色,在显色性好的光源照明下,物体颜色的失真就会小。
光源的色温和显色性是光源的两个重要的颜色指标。两者之间没有必然的联系,因为具有不同光谱分布的光源可能有相同的色温,但其显色性可能差别很大。