1、颜色技术术语

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。

CIE：国际照明学会。

NIST： （美国）国家标准技术研究院。

LRC： （美国伦斯勒理工学院）照明研究中心。

ASSIST：美国固态照明技术与系统联合会。

2、CRI 颜色显色特性评价的历史

自从 Bouma 1948 年提出以 daylight 作为理想参考光源来评估照明物体的显色特性后，CIE 在 1960s 形成了显色指数（CRI）的标准，并基于1960 CIE UVW 色空间形成 CRI 的计算公式，以 Daylight（5000K以上CCT）和相应CCT的黑体辐射光源（5000K以下CCT）作为参考照明光源，CRI 为100。

几十年来 CIE 指定的 CRI 一直是最常用的颜色品质评价指数，CRI 的值是基于光源对8块非饱和色的标准色样的显色性而得到，对于衡量连续且频带较宽的光源的显色性是相当不错，如卤素灯等。

图*：CIE 采用的8块非饱和色标准色样。

CRI 也广泛用评价荧光灯和 HID 灯，他们的频带也较宽。

图*：荧光灯和自然光光谱分布对比示例

CIE 规定，Ra（CRI）的数值范围是0~100，Ra值越高，光源的显色特性就越好。一般认为Ra≥80，光源的显色性优良，在50~80之间，显色性一般，Ra<50，光源的显色性较差。

Ra100 Ra70 Ra50

CRI91 CRI70

图*：同一物体在不同Ra值下的视觉表现示例

3、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xx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。

4、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。

5、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。

图*：ASSIST 的 GAI 全色域指数评价模型。

通过观察者试验的统计分析表明，低色温和高色温光源的 CRI 和 GAI 都比较高时，观测者接受度较高。

ASSIST 建议好的白光颜色品质应该是 CRI≥80, 80≤GAI100。

GRI

图：ASSIST 建议好的白光颜色品质落在图中灰色区块。

6、CRI+GAI — 完善颜色品质评价

CRI：“Nature” of object appears，可衡量物体的xx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“xxx”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xx零售店、酒店大堂、博物馆等应用领域得到了青睐。

CRI 80 CRI 95

CRI 90 CRI 100

图：炫色效果

7、颜色品质评价——有待达成新标准

关于白光色品质评价标准，2011年的27届 CIE 大会收到7个国家，11个研究团体的19个研究报告，推荐了9个新的颜色评价体系。

比较有代表性是上面介绍的 NIST 提出的色品质度（CQS）和 ASSIST 提出的 CRI 加全色域指数（GAI），除这两个外，也包括夫勒特利指数 Rf，颜色偏爱指数 CPI 和色分辨指数 CDI 等。

NIST 正在做大量的颜色研究、试验（包括视觉感受实验），代替现在的 CRI 评价系统，以形成统一的光源颜色品质评价体系。

要全面地评价光源的颜色品质，需要考虑很多因素，如：

— 颜色还原性、保真度

— 颜色鲜艳度、饱和度

— 颜色的偏好度

— 色调的区分度

— 视觉的清晰度、舒适度

— 不同种色的人群的视觉感受

图：颜色视觉感受研究

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