显色指数(CRI)
显色指数(CRI)是一个数值,用于表示样本相对于参考光源的色彩再现程度。在Video和静态成像的各个应用领域中,都需要对彩色目标进行再现。 物体的颜色由三个属性决定:Illumination、物体的反射率以及观察者。关于不同Illumination的显色能力,我们将在本技术说明中阐释Color rendering index的含义。
CRI 的目的在于通过单一数值描述该光源的显色能力,以便与其他光源进行轻松比较。其任务是展示被测光源与已知参考光源的契合程度,以及在两种光源下颜色看起来有多接近。
通用显色指数
通用显色指数(CIE,1965)由以下公式定义:

其中 d1...8 表示在定义颜色的 u-v 色度图(标度)上,参考光源与待测光源之间的距离。 这8种代表色具有与孟塞尔色7.5R6/4、5Y6/4、5GY6/8、 2.5G6/6、10BG6/4、5PB6/8、2.5P6/8 和 10P6/8 的光谱反射率相同。

对于相关色温低于5000K的情况,采用普朗克辐射体作为参考光源;高于5000K时,则改用D型光源。相关色温被定义为“[...]能够产生与特定光源最接近的光线的普朗克辐射体的温度。”¹ Ra值最高可达100(d1...8 = 0),这意味着这些颜色能被完美再现。但其他颜色在这些光源下未必在视觉上等同,这一点常受到批评。
特殊显色指数
除通用CRI外,还有一种可用于评估单个颜色的特殊CRI。特殊CRI的计算公式为:

在此公式中,di 表示由最接近的光源照亮的参考色与待测光源之间的距离(以 U*、V*、W* 为单位)。
总体而言,CRI是在无需了解光源具体光谱的情况下,对其显色能力提供的一项补充信息。 设想两种色温几乎相同(约3200 K)的光源,例如钨丝灯和暖白荧光灯,但它们的光谱和分色能力不同,因此其CRI也不同。
批评
CRI 存在几个可能的问题,例如仅比较了 8 个颜色样本、所用的色空间已过时、无法用于没有相关色温的光源,以及 CRI 与人眼视觉不相关——因为色空间中所有距离的权重都相同。 仅凭一个数值来表征光源是一项艰巨的任务,尤其是当您希望通过获取物体的Color外观来比较这些光源的光线时。
CRI虽有帮助,但存在一些缺点,因为它无法涵盖在光源下颜色如何被区分的情况。²
基于光谱的替代方法
其他方法则试图通过将样本光源的光谱与目标光源直接进行比较来表征光源³。对于这种光谱带方法,将计算多个光谱带(例如400-455、 455-510、510-540等)的功率(mW)比值,并将超出容差范围的部分累加,从而得出一个性能指标。这种光谱比较方法虽能反映色彩还原能力,但操作更为复杂。
_____________________________
¹ R.W.G. Hunt,《Color再现》(The Reproduction of Color),2004年第六版,Wiley-IS&T出版,收录于《成像科学与技术》系列,第155页
² 另一种方法:Mark S. Rea*、Jean P. Freyssinier-Nova;《显色性:两种指标的故事》;文章首次在线发表:2008年4月8日;DOI:10.1002/col.20399
³ R.W.G. Hunt,《Color再现》,2004年第六版,Wiley-IS-&T出版,收录于《成像科学与技术》系列,第158页;Crawford,1963 a和b;英国标准950:1967
ck