光源的顯色性是指光源的光照射到物體上所產(chǎn)生的客觀效果和對(duì)物體真實(shí)色彩的顯現(xiàn)程度，也就是顏色逼真的程度。顯色性高的光源對(duì)顏色表現(xiàn)較好，顏色逼真；而顯色性低的光源對(duì)顏色表現(xiàn)較差，顏色偏差較大。光源的顯色性一般用顯色指數(shù)來表示，其符為Ra。本文對(duì)光源顯色性的含義及顯色指數(shù)的計(jì)算方法作了介紹。

光源顯色性的含義：

物體反射的是光源的光譜，因此，人眼觀察到的顏色在很大程度上取決于光源的光譜分布。很多情況下，人們是在人工光源下觀察物體的，但人工光源的光譜分布和太陽(yáng)光的光譜分布差異很大。不同的光源照明下，物體會(huì)呈現(xiàn)不同的顏色，而在日光下物體顯現(xiàn)的顏色是最準(zhǔn)確的。人工光源和太陽(yáng)光相比，其顯示同色能力的強(qiáng)弱叫做該光源的顯色性。

通常，除連續(xù)光譜的光源具有較好的顯色性外，有幾個(gè)特定波長(zhǎng)色光組成的混合光源也有很好的顯色效果。如450nm的藍(lán)光、540nm的綠光、610nm的橘紅光以適當(dāng)比例混合所產(chǎn)生的白光，雖然為高度不連續(xù)光譜，但卻具有良好的顯色性。

光源的顯色性指光源照射到物體上，由物體反射或透射后物體顯示出的顏色效果。顯色性直接影響物體的顏色外貌，因此在光源的評(píng)價(jià)中它有著重要的意義。

光源顯色性的評(píng)價(jià)方法：

顯色性是評(píng)價(jià)光源的重要特性，人們習(xí)慣認(rèn)為物體在日光下的顏色為真實(shí)顏色，因此用物體在燈光下和日光下的顏色的接近程度表示燈光的顯色性，顏色越接近，顯色性越高。光源的光譜分布決定了光源的顯色性，具有連續(xù)光譜分布的光源具有較好的顯色性，如日光燈，白熾燈等。顯色性的評(píng)價(jià)方法大體上可以分為兩種：基于光譜分布之差的方法和基于作為標(biāo)準(zhǔn)的物體色外貌之差的方法。目前在光源顯色性評(píng)價(jià)上多采用后一種方法。

CIE推薦顯色指數(shù)CRI來評(píng)價(jià)光源的顯色性。CIE提出把普朗克輻射體作為評(píng)價(jià)低色溫光源顯色性的參照標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)相對(duì)色溫低于5000K時(shí)，將同等色溫下的普朗克輻射體在作為參考光源；當(dāng)相對(duì)色溫高于5000K時(shí)，將標(biāo)準(zhǔn)照明體D作為參考光源。若樣本在測(cè)試光下的顏色和參考光下的顏色完全相同，則認(rèn)為顯色指數(shù)為100。在評(píng)價(jià)光源的顯色性時(shí)，采用14種試驗(yàn)色，如下圖所示。

其中前8種不同顏色，它們明度值接近，彩度適中，圍繞色相環(huán)，用于光源一般顯色指數(shù)和特殊顯色指數(shù)的計(jì)算；而后6種是一些飽和色和皮膚色，如四個(gè)心理基礎(chǔ)色（純紅、黃、綠、藍(lán)）、皮膚色和樹葉顏色，用于特殊顯色指數(shù)的計(jì)算。通過測(cè)量并計(jì)算這些試驗(yàn)色在測(cè)試光和參考光下的色差，便可求出光源的顯色指數(shù)，用以表征光源顯色性的優(yōu)劣程度。

假設(shè)第i中試驗(yàn)色在參考光和測(cè)試光下的色差為△Ei（i= 1，2，3，……，14），則可以計(jì)算出各種試驗(yàn)色的特殊顯色指數(shù)Ri：Ri=100-4.6△Ei。

顯色指數(shù)越高，代表顯色性越好，如果Ri=100，表示該樣本在測(cè)試光合參考光下的色差為0。將前8個(gè)樣本的顯色指數(shù)取平均值，得到常用的一般顯色指數(shù)Ra，顯色指數(shù)Ra是評(píng)價(jià)光源的重要指標(biāo)。

光源顯色指數(shù)的計(jì)算：

CIE推薦定量評(píng)價(jià)光源顯色性的“測(cè)驗(yàn)色”法規(guī)定用黑體或標(biāo)準(zhǔn)照明體D作為參照光源，將其顯色指，數(shù)定為100，并規(guī)定了若干測(cè)試用的標(biāo)準(zhǔn)顏色樣品；通過在參照光源下和待測(cè)光源下對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品形成的色差，評(píng)定待測(cè)光源顯色性，用顯色指數(shù)值來表示。顯色指數(shù)的計(jì)算涉及對(duì)原始數(shù)據(jù)和導(dǎo)出性參數(shù)的運(yùn)用以及很多中間參量的計(jì)算，主要有三種方法計(jì)算光源的顯色指數(shù)：標(biāo)準(zhǔn)方法，特征矢量法和沃爾特斯法，下面主要介紹一下標(biāo)準(zhǔn)方法計(jì)算顯色指數(shù)。

評(píng)價(jià)光源顯色指數(shù)時(shí)采用一套15種檢驗(yàn)色樣，選定8個(gè)色樣為一組（I=1，……，8）作為評(píng)價(jià)一般顯色指數(shù)用的檢驗(yàn)色樣，它們分別代表淡灰紅色、暗灰黃色、飽和黃綠色、中等黃綠色、淡藍(lán)綠色、淡藍(lán)色、淡紫藍(lán)色、淡紅紫色。選定后7個(gè)色樣（i=9，…，15）分別作為特殊顯色指數(shù)評(píng)價(jià)用的檢驗(yàn)色樣，它們分別代表深紅、深黃、深綠、深藍(lán)、白種人膚色、葉綠色、中國(guó)人女性膚色。根據(jù)在參照光源下和待測(cè)光源下各檢驗(yàn)色樣的色差△Ei，計(jì)算出特殊顯色指數(shù)：

一般顯色指數(shù)（CIE1～8號(hào)顏色樣品Ri的平均值）：

通常是在已知待測(cè)光源的光譜功率分布的情況下，進(jìn)行顯色性計(jì)算，主要步驟如下：

1.通過對(duì)待測(cè)光源的光譜輻射測(cè)量，計(jì)算待測(cè)光源的色度參數(shù)（xk，yk）（uk，vk）、ck dk及CCT（K），然后根據(jù)1～15號(hào)顏色樣品的光譜輻亮度因數(shù)ρi（λ）的數(shù)據(jù)算出在待測(cè)光源下各樣品的xk,i、yk,i和uk,i、vk,i色度坐標(biāo)。計(jì)算公式如下：

光源色度坐標(biāo)（u，v）計(jì)算：

其中k等于輻射功率的最大光效率Km=683（lm/W），P（λ）為光源光譜功率分布，x（λ）、y（λ）、z（λ）是CIE 1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值。在可見光譜內(nèi)，波長(zhǎng)間隔△λ是以入為中心波長(zhǎng)，波長(zhǎng)范圍為380nm至780nm，波長(zhǎng)間隔△λ為5nm。色度坐標(biāo)計(jì)算如下：

2.根據(jù)CCT選擇參照照明體，計(jì)算參照照明體的光譜功率分布，然后計(jì)算參照照明體的色度參數(shù)（xr，yr）、（ur、vr）和cr、dr。

3.適應(yīng)性色位移的考慮：由于待測(cè)光源k和所選用的參照照明體r的色度不完全相同，而使視覺在不同照明下受到顏色適應(yīng)的影響。為了處理兩種照明下的色適應(yīng)，必須將待測(cè)光源的色度坐標(biāo)uk、vk調(diào)整為參照照明體的色度坐標(biāo)ur、vk，即uk'=ur，Vk'=Vr，這時(shí)各顏色樣品i的色度坐標(biāo)uk,i vk,i也要作相應(yīng)的調(diào)整，成為uk,i'、vk,i'。這種色度坐標(biāo)的調(diào)整叫做適應(yīng)性色位移，用以下系數(shù)關(guān)系式進(jìn)行轉(zhuǎn)換：

上式中下標(biāo)“r”代表參照照明體；“k”代表待測(cè)光源；“k,i”代表待測(cè)光源照明下第i種標(biāo)準(zhǔn)樣品。在計(jì)算顯色指數(shù)時(shí)，就用調(diào)整后的色度坐標(biāo)計(jì)算。

4.計(jì)算在參照照明體r照明下顏色樣品的的xr,i、yr,i和ur,i vr,i色度坐標(biāo)。

5.色差計(jì)算公式如下：

6.由△Ei得特殊顯色指數(shù)Ri和一般顯色指數(shù)Ra。

光源的一般顯色指數(shù)越高，其顯色性就越好，對(duì)顏色的還原性越好。不過最近國(guó)外專家研究表明，特殊顯色指數(shù)也是影響顏色還原性的重要指數(shù)。