光源是影响色彩感知的极其重要一个因素，不同的光源会造成同一物体不同的色彩感知，比如衣服在商店里和在阳光下的色彩感知是不同的。
光本质上是一种电磁波，其包括很多波段。而人眼的感光范围只占整个电磁波谱的很小一段，一般认为可见光波长范围为380-780nm，也有一些教科书写为400-700nm；本质上这两者的差异很小，因为人眼在380-400nm及700-780nm的响应很低，对色彩感知的影响极低。
光谱功率分布是光源的“身份”
决定光源色彩特性的核心参数为光谱功率分布（SpectralPower Distribution，SPD），即为光源在不同波长单色光的辐射功率分布，许多其他光品质参数均是从光谱功率分布计算得出，如色温、显色指数、色品坐标等等，这些参数的计算会在以后文章中具体解释。光谱功率分布常用直角坐标系表示，横坐标为波长，纵坐标为单位波长间隔内的辐射功率。
卤钨灯的光谱功率分布在长波段较高，其色光偏红；而标准6500K日光的光谱功率分布在短波段较高，其色光偏蓝。光源的SPD可通过分光辐射度计测量得到，知名的生产厂商有美国的PhotoResearch公司、德国的Jeti公司、日本的KonicaMinolta和Topcon公司等，关于光的测量会以后的文章中详述。
CIE照明体
为了统一色彩评价和测量的标准，国际照明委员会CIE推荐了几种照明体（illuminant），包括标准照明体A、标准照明体D65、日光D系列照明体，照明体E；照明体专指一组特定的光谱功率分布数据，其数值已经标准化，具体数值或计算方式可参见参考文献。
标准照明体A为xx温度为2856K的普朗克辐射体（也称为“黑体辐射”）。普朗克辐射体，属于热辐射，能xx吸收任意波长的入射辐射，并且具有xx发射率的物体称为xx黑体，黑体辐射的光谱分布xx取决于它的温度。只要温度一定，黑体的光谱分布就可以计算出来，如下图。
黑体在辐射度学、光度学和色度学中具有十分重要的意义。在光辐射测量中，常用黑体作为原始标准来标定其他的辐射体，以用作测量标准，如国际照明委员会（CIE）规定的以色温为2856K的钨丝白炽灯，即标准光源A。
普朗克辐射体光谱
照明体D代表了各时相日光的相对光谱功率分布，也称为典型日光或重组日光，如工业界应用极为广泛的D65和D50。众所周知，不同地区、不同时间的日光光谱功率分布是不同的。在1963年时，一些色彩科学家对不同地区、不同时间的日光光谱功率分布、色温等进行观察和测量，积累了大量日光数据。1964年，Judd和其相关合作者研究发现任何时相的日光SPD可通过3个基本函数表示。1967年，CIE基于Judd的研究成果来定义并计算各个时相的日光SPD。
各时相CIE定义日光光谱功率分布
CIE在D系列照明体中最常用的为D50、D55、D65、D75，分别代表的相关色温分别为5000K、5500K、6500K和7500K的日光。
照明体E代表在可见光波段内的光谱功率为恒定值的照明体，又称为等能光谱或等能白光。这是一种人为规定的相对光谱功率分布，实际中是不存在的。
另外，CIE还公布了F系列照明体，从F1到F12，代表荧光灯；其中F1-F6为标准荧光灯，F7-F9为宽带高显色指数荧光灯，F10-F12为窄带三基色荧光灯。色彩科学中常见的荧光灯照明体为F2，F7，F8，F11和F12。F2为冷白荧光灯（Cool White Fluorescent， CWF），F7为模拟D65标准照明体的荧光灯，F8为模拟D50标准照明体的荧光灯，F11为TL84或U40，F12为TL83或U30。
CIE标准光源
标准光源为能发光的真实物理辐射体，而照明体为CIE推荐的一组光谱功率分布数值，标准光源的CIE推荐如下：
标准光源A是由色温2856K的透明玻璃充气钨丝灯作为A光源来实现标准照明体A。
对于D系列照明体，CIE尚未推荐相应的标准光源，因此D系列照明体的模拟成为当前光源研究的重要课题之一。目前研制的模拟D系列照明体的人工光源有：荧光灯、带滤光器白炽灯、高压氙灯、LED光谱可调模拟器四种；其中LED光谱可调模拟D系列照明体效果xx，各光品质参数xx，在以后的文章中会专门提到如何评价标准灯箱光源的指标和方法。
对于F系列照明体，虽然CIE未推荐出相应的标准光源，但色彩工业从业者一定对相对应的商用光源名称不陌生，会在本文下表中提到。
标准灯箱常用光源
从事色彩工业的同行，应该对标准灯箱不陌生，标准灯箱的作用是模拟各种常见的照明场景，用于视觉判断样品颜色是否符合要求；灯箱中常见的照明体和对应商用光源名总结如下：
有几点需要说明：
1. F7、F8与D65、D50的SPD差异较大；以F7与D65的SPD对比为例如下，市面上所有的D65荧光灯与标准D65的SPD差异较大，即使D65荧光灯xx复现F7的SPD，也会导致在D65荧光灯下观察色样与在标准D65观察或测量设备测得的CIELAB值之间是存在较大差异的。另，所有的标准灯箱中的日光模拟器均应以标准日光SPD为复现目标，而非F7或F8的SPD。
2. 上述表格中的色温、显色指数、色品坐标xy为理论标准值，不代表商用光源的真实数据；且商用光源的实测数据与理论标准值相差较大；以标准灯箱中的D65荧光灯管为例，一般情况下，实测色温差异离标准值在200-300K之间，实测显色指数在90-95之间。
3. 色彩评价要在标准统一的照明环境下观察；若在真实日光下直接观察，是无法保证照明条件的一致性；因为真实日光是随时间、随环境变化的。
4. 随着LED技术不断发展，目前已经广泛的应用于人们的日常工作生活中，相信不久的将来荧光灯标准灯箱会被LED标准灯箱所取代，需要LED光源模拟日常工作生活中的LED照明场景，且光谱可调LED技术可以更好的模拟标准日光SPD。
今天就到此为止，下篇文章会讲讲一些文中提到光品质参数，如色温、色品坐标等，有什么想了解的话题也可以直接微信我。
1. CIE S 014-2 / ISO 11664-2, Colorimetry – Part 2: CIE Standard Illuminant
2. CIE 15:2004, COLORIMETRY
3. Judd DB, MacAdam DL, Wyszecki G, Spectral distribution of typicaldaylight as function of correlated color temperature. 1964, J. Opt. Soc. Amer.
4. J. Schanda, COLORIMETRY-Understanding the CIE System, Wiley, 2007
来源 | 色彩科学微课堂 作者 | 王彬宇
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