白光LED颜色品质评价标准
在了解光色品质评价之前,我们先来熟悉一下这些颜色技术专业术语:
CRI:Color rendering index, 显色指数。
CQS:Color quality scale, 色品质度。
GAI:Gamut area index, 全色域指数。
CPI:Color preference index, 颜色偏爱指数。
CDI:Color discrimination index, 色分辨指数。
Color Fidelity: 颜色保真度。
Color Vividness: 颜色鲜艳度。
Color Saturation: 颜色饱和度。
Color Preference: 颜色偏好度。
CRI 颜色显色特性评价的缺陷
随着新光源的出现和研究的深入,特别是 LED 白光源作为新型光源的出现与成熟,人们发现用 CRI 来评价 LED 显色性时存在一定的问题。
CRI 是基于黑体辐射类连续发射光谱的光源而提出的,对于光谱波形陡峭,频带较窄的光谱而言可能会产生问题,所以实际测试中发现,有时显色指数低的 LED 甚至会比显色指数高的 LED 具有更完美的显色性。
CRI 计算采用的标准色样板均为非饱和色,对于衡量连续且频带较宽的光源的显色性时相当不错;但对于 LED 等饱和色光源,显色性评价的准确性会有一定的误差。

图*:除了 1-8# 非饱和色色块,9-14# 为饱和色块,其显色指数被称为特殊显色指数。

图*:选取12块标准色卡,与标准光源对比,受试 LED 光源A(Ra 80)对右边四块饱和色的表现不如受试 LED 光源B(Ra 67)。
基于 CRI 在评估 LED 光源时存在色空间不均匀性、标准色样少且饱和度过低等问题,CIE 在 2007 年的技术报告中提出:目前的 CRI 指数不能有效反映包括白光 LED 在内的白光光源的显色性优劣。
CQS的提出 — 采用15种饱和色样
在 2009 年左右 NIST Group 开发了一套新的颜色评价系统 CQS(color quality scale) 色品质度来评价LED等新型白光光源的颜色品质。
为弥补CRI方法的问题,CQS选取了15种饱和色,平均分布于整个可见光谱中,15种测试样品将样板颜色变成连续的偏饱和的变化,由偏饱和的红到紫的构成几乎连续的变化。

图:CQS 采用15种饱和色作为测试样品,平均分布于整个可见光谱中。
在计算方法上,CQS 也不像计算 CRI(Ra) 那样8个样品色取简单的平均值,而是取15个样品色数据的均方根指,使色差的权重得到增强,确保色样间一些较大的色差会对最终结果产生较大的影响。
CQS 兼顾了 LED 白光等的饱和色和样板色的完整性,但在准确评价颜色的保真度和偏好度,仍有待针对不同种族人群的视觉实验来验证和完善,提高其普及性。
CRI + GAI的提出 — 补充视觉体验
2010 年 ASSIST 在 LRC 的主导研究下提出在 CRI 的基础上增加 GAI(Gamut Area Index) 全色域指数的修正标准,以增加视觉体验来评价颜色品质。
CRI 只是表明光源显色能力的其中一个维度,与人的视觉感受并无直接的联系。GAI 指标根据人脑感知光源的模式,能够准确地描述被人脑感知的光线与颜色,反映光源的整体效果以及人们的感知光源色彩的主观感受。
CRI + GAI 两个维度的色品质评价指标将同时反映光源的显色性、保真度、饱和度,和人们的视觉感受、对颜色的偏好度。
CRI+GAI — 完善颜色品质评价
CRI:“Nature” of object appears,可衡量物体的天然色、自然色、保真色或本色
GAI: “Vivid” of color appears,可衡量物体的鲜艳的、鲜活的、生动的、明亮的、耀眼的、栩栩如生的颜色
CRI 指数和 GAI 指数双重标准的使用,将更加能准确地,“人性化”地描述光源的质量,将在自然度、保真度、饱和度和明亮度等方面来评价光源品质,得到一个让人感觉“最舒适”的光。
GAI 指标有可能超过100,但并不是越高越好,GAI 过高意味着颜色过于饱和,而失真。
不过在一些实际的应用中,通过特殊的荧光粉配方,可得到 GAI 为110~115的炫色光源,在某几种色谱上达到适当地饱和,来提供更明亮、纹理清晰、颜色更鲜艳,而又不会投射出不适感的光,这在商业照明如高端零售店、酒店大堂、博物馆等应用领域得到了青睐。
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