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什么是光源的显色性?标准光源的显色性有什么要求?

发布日期:2023-09-22 浏览次数:917

什么是光源的显色性?光源的显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。光源的显色性,是由光源的光谱功率分布所决定的,光谱连续的光源显色性好,物体在该光源下,所呈现的颜色就较逼直。那么,标准光源的显色性有什么要求?本文为大家做了介绍。

光源显色性

什么是光源的显色性?

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。如下图所示是C1E色度区域示意图。

C1E色度区域示意图

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:

国际照明委员会对显色指数的分类

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。

样品的显色指数

一般显色指数

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。


光源显色性和色温的关系:

光源的色温与显色性,从本质上说,都是由它的光谱能量分布决定的。以日光为例,日光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等多种颜色的光按一定的比例混合而成。日光照到某一种颜色的物体上,物体将其他颜色的光吸收,而将这种颜色的光反射出来。比如,蓝布受日光照射后,就将蓝光反射出来,并将其他光吸收,因此人眼看到的这块布是蓝色的。由于日光本身包含了各种颜色,再加上各种物体对不同的光的反射性能不一样,所以大自然在日光照射下就显得五彩缤纷。钠灯则不然,钠灯发出的光主要是黄光,当黄光照在蓝布上,蓝布将黄光吸收,蓝布虽然能反射蓝光,但钠灯发出的光中基本上没有蓝光,也就谈不上反射蓝光了。因此在钠灯照射下蓝布就变成黑布了。钨丝灯的光谱能量分布是连续的,各种颜色都有,因而有较好的显色性,但其辐射能量分布偏重于长波方面,整体上看来光色偏红偏黄。

然而,光源的色温与显色性之间并没有必然的联系,相同色温的各光源之间的显色性差别可能很大,相同显色指数的各光源之间的色温差别也可能很大,各种色温的光源都可能有较好的显色性,也可能有较差的显色性。如:钨丝灯色温低,显色性好;高压钠灯色温低,而显色性差;马路上的高压汞灯,从远处看它发出的光既亮又白(色温高),但被它照射的人的脸色却象抹了一层青灰色(显色性差);而高压缸灯,发出的光亮白(色温高),灯下的颜色也不失真(显色性好)。


标准光源的显色性的要求:

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。


光源的显色性有何应用?

1.根据不同的装饰效果运用显色特性

在实际的夜景装饰、电影、电视、布景及室内装饰等工程中,可以根据不同的装饰要求选用不同光源例如:荧光高压汞灯表面看上去它发出的光亮而白,说明其色表好,但它照在人的脸上却发青很难看,说明它显色性差。因为它的光谱成分中青绿具多,所以若将其用于草坪装饰,会使草坪看上去更加郁郁葱葱,生机昂然,具有甚佳的效果。再如低压钠灯表面光色为橙黄色,但由于它的光谱成分中是单色黄,所以照在人和物体上都会变色,很难看说明其显色性差,但若将这种显色特性用于特殊的灯光制景,会达到满意的效果。

2.根据披照场所对显色指标要求运用显色特性

显色指数Ra如前所述指光源照在物体上显色是否接近自然光的一相对指数。在一些被照场所如印刷、摄影、印染、展厅等场所要求将物体的颜色真实地显现出来,所以选显色系数较高的光源,可将物体的原色真实的反应出来,以达到良好的照明效果。

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