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光源顯色性的評價方法


顏色是人的感覺之一,它總是與觀察者個人的主觀體驗有關。每個人看到一種顏色後的感覺,別人難以知曉。所以顏色的研究總是充滿了神秘的想像。同時,顏色又使世界變得五彩繽紛,視覺藝術、圖像顯示與傳輸、紡織品印染、彩色印刷等,都離不開顏色的研究。因此顏色的研究、對顏色進行客觀的定量的描述,成為許多科學家研究的對象。

牛頓在1664年用棱鏡把白色的太陽光色散成不同色調的光譜,奠定了光顏色的物理基礎。 1860年麥克斯韋用不同強度的紅、黃、綠三色光配出了從白光一直到各種顏色的光,奠定了三色色度學的基礎。在此基礎上,1931國際照明委員會建立了CIE色度學系統,並不斷完善。如今CIE色度系統已廣泛用於定量地表達光的顏色。
顏色離不開照明,只有在光照下物體才有可能顯示出顏色,而且光的顏色對人們的心理有非常大的影響。同濟大學楊公俠教授已在他的專著視覺與視覺環境一書的第五章中,作了非常精采的描述。 (1)在不同光源照射下,同一個物體會顯示出不同的顏色。例如綠色的樹葉在綠光照射下,有鮮豔的綠色,在紅光照射下近於黑色。由此可見,光源對被照物體顏色的顯現,起著重要的作用。光源在照射物體時,能否充分顯示被照物顏色的能力,稱為光源的顯色性。 1965年,國際照明委員會推薦在CIE色度系統中,用一般顯色指數Ra來描述光源的顯色性。一般顯色指數Ra應用得還很成功,已被照明界廣泛接受,但是也存在一些問題,本文將為光源顯色性的評價方法,以及近年來的進展作一介紹。

光源顯色性的評價方法,希望能夠既簡單又實用。然而簡單和實用往往是兩個互相矛盾的要求。在CIE顏色系統中,一般顯色指數Ra就是這樣一個折衷的產物:它比較簡單,只需要一個100以內的數值,就可以表達光源的顯色性能,Ra=100被認為是最理想的顯色性。但是,有時候人們的感覺並非如此。例如在白熾燈照射下的樹葉,看上去並不太鮮豔。問題在哪裡?我們來討論影響什麼是一般顯色指數。

為簡便起見,我們這裡只討論一般顯色指數Ra的主要構成方法,而不討論它的具體計算方法。事實上,我們在日常生活裡,常常在檢驗光源的顯色性。許多人都有這樣的經驗,細心的女士在商場買衣服的時候,常常還要到室外日光下再看一看它的顏色。她這樣做,實際上就是在檢驗商場光源的顯色性:看一看同樣一件衣服,在商場光源的照明下和在日光的照明下,衣服的顏色有什麼不同。所以描述光源的顯色性,需要兩個附加的要素:日光(參考光源)和衣服(有色物體)。在CIE顏色系統中,為確定待測光源的顯色性,首先要選擇參考光源,並認為在參考光源照射下,被照物體的顏色能夠最完善的顯示。 CIE顏色系統規定,在待測光源的相關色溫低於5000K時,以色溫最接近的黑體作為參考光源;當待測光源的相關色溫大於5000K時,用色溫最相近的D光源作為參改光源。這裡D光源是一系列色坐標可用數字式表示、並與色溫有關的日光。

在選定參考光源後,還需要選定有色物體。由於顏色的多樣性,需要選擇一組標準顏色,使它們能充分代表常用的顏色。 CIE顏色系統選擇了8種顏色,它們既有多種色調,又具有中等明度值和彩度。在uv顏色系統中,測定每一塊標準色板,在待測光源照射下和在參考光源照射下色坐標的差別,即色位移ΔEi,就可得到該色板的特殊顯色指數Ri。

對8塊標準色板所測得的特殊顯色指數Ri取算術平均,就得到了一般顯色指數Ra。可見光源的一般顯色指數Ra的最大值為100,認為這時光源的顯色性最好。

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