光源颜色指标色温和显色性的含义及计算方法

色温和显色性光源两个重要的颜色指标，其中色温表示的是光源的颜色，而显色性表示的是物体在光源下显现的颜色。本文对光源颜色指标色温和显色性的含义及计算方法做了介绍，对此感兴趣的朋友不妨了解一下！

光源色温的含义：

光源色温即光源的颜色温度：如果一个光源发射光的色品与某一温度下黑体的色品相同（匹配），那么此时黑体的绝对温度就叫做该光源的颜色温度，简称色温，它直接和普朗克黑体辐射定律相联系。色温是表示光源光色的尺度，单位为K（开尔文）。

色温非光源的温度，也不是光源发光的强度。色温是标识光源的光谱成分的概念。通俗地税，色温是光线颜色的一种标志，而不是指光线的温度。在某一特定的温度，如果实际光源的光谱成分接近或与绝对黑体一致，那么，可用绝对黑体的温度来表示光源的光谱成分。

当光源发射光的颜色和黑体不相同时，我们用“相关色温”的概念来描述光源的颜色。相关色温的定义是：在某一确定的色品图中，如果一个光源与某一温度下的黑体具有最接近的色品，此时黑体的绝对温度值就叫做光源的相关色温。

光源色温的计算方法：

1.内插法

内插法是试图寻求距离被测光源的色坐标点最近的两条等色温线，利用几何作图法估算出该色坐标点的相关色温。具体计算法如下：

由于在CIE1960UCS色度图中，所有等色温线均垂直于黑体轨迹的直线，其斜率为k，是随着相关色温T变化（k=-1/l）其中l为黑体色轨迹与该等温线交点（垂足）处的切线的斜率。如下图所示。

当找到距离被测光源色坐标点（u，v）的最近的2条等温线后，就可以利用公式求出近似相关色温T。该方法的精度依赖于分区的数量，分区分的越多，则内插的精度就越高，但是同时计算量也相应增大。

2.逐点法

根据CIE色度学的相关定义，得到（u，v）色坐标后，逐点比较其与黑体轨迹点的距离，取最小值点对应色温即为相关色温值。该方法优点是精确度高，缺点是计算量极其庞大，由于我们的黑体轨迹色温是从1000K到25000K，每一个色温对应一个色坐标点，因此需要计算24000多个距离。

3.曲线拟合法

曲线拟合法是利用解析函数拟合色温计算中的一些变量和自变量，解析函数式可以方便的使用牛顿迭代法等算法得到最小距离点等结果，从而避免了逐点查找比较带来的计算量的增大，也不失为一种好的算法。

光源显色性的含义：

光源对物体的显色能力称为显色性，是通过与同色温的参考或基准光源（白炽灯或画光）下物体外观颜色的比较。光所发射的光谱内容决定光源的光色，但同样光色可由许多，少数甚至仅仅两个单色的光波纵使而成，对各个颜色的显色性亦大不相同。相同光色的光源会有相异的光谱组成，光谱组成较广的光源较有可能提供较佳的显色品质。当光源光谱中很少或缺乏物体在基准光源下所反射的主波时，会使颜色产生明显的色差。色差程度愈大，光源对该色的显色性愈差。

光源显色性的计算方法：

光源的显色性是光源显示物体真实颜色的能力，是光源固有的特性。通常认为日光下看到的样品颜色是其颜色的真实反映，但是很多人工的照明光源，它们的特性并不完全与日光相同，所以在人工光源下物体的颜色会与日光下的颜色产生一些差异，于是产生了评价光源显色性能的方法。

为了评价光源的显色性，GB/T5702-2003中规定了14种光源显色性评价用的孟塞尔标准颜色标样（简称标样）。这 14种标样囊括了色卡中的一些有代表性的色样和一些具有特点的物体色，如1-8 号标样代表了各种常见的颜色，用于光源一般显色指数和特殊显色指数的计算：9-14号标样是一些饱和色和皮肤色，专用于特殊显色指数的计算。

光源显色性的描述方法是把待测光源下物体色和参照光源下物体色的一致程度进行定量化描述，描述的结果称为显色指数。显色指数可分为一般显色指数和特殊显色指数两种，特殊显色指数是单一颜色标样的显色指数：一般显色指数是8种颜色标样显色指数的平均值。通常提到的光源的显色指数是指光源的一般显色指数。

评价光源显色指数时采用一套15种检验色样，选定8个色样为一组（I=1，……，8）作为评价一般显色指数用的检验色样，它们分别代表淡灰红色、暗灰黄色、饱和黄绿色、中等黄绿色、淡蓝绿色、淡蓝色、淡紫蓝色、淡红紫色。

选定后 7 个色样（i=9，…，15）分别作为特殊显色指数评价用的检验色样，它们分别代表深红、深黄、深绿、深蓝、白种人肤色、叶绿色、中国人女性肤色。根据在参照光源下和待测光源下各检验色样的色差△Ei，计算出特殊显色指数：

一般显色指数（CIE1～8号颜色样品Ri的平均值）：

通常是在已知待测光源的光谱功率分布的情况下，进行显色性计算的，主要步骤如下：

1.根据待测光源的光功率谱分布，计算待测光源的色度坐标（xc，yc）、（uc，vc）、相关色温T；其中：

2.由待测光源的光功率谱分布和1-14试验色的光谱辐亮度因数，计算待测光源下1-14号试验色的色度坐标（xci，yci）并求相应（uci，vci）。

3.根据T选择参照照明体，查表得出参照照明体的色度参数（ur，vr，cr，dr），以及在参照照明体下试验色的颜色空间坐标U*ri、V*ri、W*ri。

4.由待测光源色坐标（uc，vc），求（cc，dc）以及待测光源下试验色的色坐标（uci，vci）求（cci，dci），并计算试验色的适应色位移（u'ci，v'ci），其中有：

5.计算待测光源下试验色的U*ci、V*ci、W*ci。

6.求U*ri、V*ri、W*ri与U*ci、V*ci、W*ci的色差△Ei。

7.由△Ei得特殊显色指数Ri和一般显色指数Ra。