光源有哪兩個顏色特性?它們之間存在什么關系?

? DOHO標準光源箱 ????|???? ?2024-01-16

光源有哪兩個顏色特性?光源的顏色,簡稱光色,用色溫和顯色指數兩個特性來表示,前者是光源的顏色指標,即人眼直接看到的顏色;后者是光源的視覺指標,即物體在光源下呈現的顏色。本文對光源顏色特性及它們之間的關系做了介紹,感興趣的朋友可以了解一下!

光源色溫與顯色性

光源的兩個顏色特性介紹:

光源顏色特性主要包括兩個方面的內容:一是人眼直接看到的顏色,即光源色表;另一是指物體在光源的照明下所表現的客觀顏色效果,即光源色品。前者的評價方法同物體顏色的評價方法類似,通過色坐標和相關色溫來表述;后者的評價方法是研究光源對被照射物體的顏色影響,即光源的顯色性。光源的顯色性采用顯色指數的值來評價,光源的顯色性越好,則顯色指數的值越高,其最大值為100。


光源色溫和顯色性的關系:

色溫是光源的重要指標,用來描述光源本身的顏色。一定的色光具有一定的相對能量分布:當黑體連續加熱,溫度不斷升高時,它的相對光譜能量分布的峰值部位將由長波方向向短波方向變化,其所發光的顏色的變化順序是紅-黃-白-藍。同一種顏色,在白熾燈、鹵素燈、中午日光等不同光源照明下,所表現出來的顏色是不同的。而這種差異就是由光源的色溫不同造成的。

有關光源顏色特性的評價的另一個指標是光源的顯色性,它研究物體在光源照明下所呈現的顏色效果。光源的光譜分布決定了光源的顯色性,具有連續光譜分布的光源均有較好的顯色性,如白熾燈、日光等。另外,由特定的色光組成的混合光源也能有很好的顯色性,如波長為610nm(橙)、540 nm(綠)和450nm(藍)的光譜輻射對提高光源的顯色性具有特殊效果,所以采用這三種色光以適當的比例混合所產生的白光與連續光譜的白熾燈或日光具有同樣優良的顯色性。光源的顯色性影響著人眼所觀察的物體顏色,在顯色性好的光源照明下,物體顏色的失真就會小。

光源的色溫和顯色性是光源的兩個重要的顏色指標。兩者之間沒有必然的聯系,因為具有不同光譜分布的光源可能有相同的色溫,但其顯色性可能差別很大。


光源色溫計算方法:

光源是有顏色的,在照明領域,光源的顏色采用色溫與相關色溫來描述。黑體在加熱過程中,由于絕對溫度的不斷上升,黑體的顏色將呈現不同的變化,后來,前人便將這種變化與白光色溫關聯起來。光源發出的光都有對應的光譜,當加熱一個黑體所產生的光譜與光源發出的光譜相同時,將此時黑體的絕對溫度值定義為光源的色溫值。色溫符號用T表示,單位為開爾文(K),是表示光源特性最常用的參數之一。

在1931CIE-XYZ色度圖中,存在一條黑體軌跡線,該軌跡線便代表了白光色溫與色品坐標的對應關系,垂直黑體軌跡線的直線為等色溫線,具體曲線如下圖所示。

1931CIE-XYZ色度圖

在實際應用過程中,光源的色溫值并不會嚴格遵循黑體軌跡線進行變化,而只是無限接近某一絕對溫度下的黑體輻射顏色,與理論值存在一定偏差,為了對這種情況進行描述,實際中采用與光源光譜最接近的黑體輻射的絕對溫度來表征光源的色溫大小,這種情況下的絕對溫度稱為光源的相關色溫(簡稱 CCT),用符號Tcp表示。

針對相關色溫的計算方法,前人做了很多研究,目前相對比較典型、應用較多的有以下三種:內插法、黑體軌跡的Chebyshev法以及三角垂足插值法。下面簡單的介紹一下內插法。

當知道待測光源的光譜分布后,可確定出光源的色度坐標(x,y)。若光源的色度坐標點位于兩條相鄰等溫線M1和M2之間,則可用內插法求得光源的相關色溫。

設d1為光源坐標點到等溫線M1的距離,d2為到等溫線M2的距離。則光源的相關色溫T由下式表示:

光源的相關色溫T的表達式

通常情況下用下面近似公式得到色溫T:

光源色溫T的表達式

其中:n=(x-0.3320)/y-0.1858。


光源顯色性評價方法:

為了定量比較光源顯色性的優劣,1965年CIE制定一種“測驗色”法作為評價光源顯色性的方法,1974年修訂后,正式向國際上推薦使用,此方法是用一個顯色指數量值表示光源的顯色性。

光源的顯色指數是待測光源下物體的顏色與參照光源下物體顏色相符程度的度量,是物體在待測光源下和參照照明體下顏色外貌一致程度的量化。為了符合人類長期的照明習慣,CIE規定5000K以下的低色溫光源用普郎克輻射體作為參照光源,色溫5000K以上的用標準照明體D作為參照光源,設定參照光源的顯色指數為100。

CIE規定了14種試驗色樣品,1~8號樣品代表了各種常見色,這8種顏色樣品是從孟塞爾顏色圖冊中選出來的明度為6,并具有中等彩度的顏色樣品,用于光源的一般顯色指數(又稱綜合顯色指數)的計算,一般顯色指數就是光源對CIE規定的這8個顏色樣品的顯色指數的算術平均值。9~14號樣品代表膚色和一些高彩度的顏色,專用于特殊顯色指數的計算。

通常所提及的光源顯色指數就是指光源的一般顯色指數。顯色指數越大,表明光源的顯色性越好,反之,則表明光源的顯色性越差。顯色指數最大值為100,即光源的顯色性最好。

另外,還應考慮到人眼顏色適應對顯色性評價的影響,例如,在白熾燈下觀察某一顏色物體后,將該顏色物體移到鹵鎢燈下觀察,開始會感到與白熾燈下顏色的差別,但是過一段時間人眼適應了這種環境后感覺原來的顏色并沒有發生變化。