我們?cè)趯?duì)光源的性能指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，常用會(huì)用到色溫、相關(guān)色溫、顯色性、顯色指數(shù)等指標(biāo)。那么，色溫和相關(guān)色溫什么意思？顯色性和顯色指數(shù)怎么理解？本文對(duì)色溫和相關(guān)色溫及顯色性和顯色指數(shù)的含義及計(jì)算方法作了介紹，感興趣的朋友可以了解一下！

色溫和相關(guān)色溫什么意思？

當(dāng)光源的相對(duì)光譜輻射功率分布和黑體在某一溫度T時(shí)的相對(duì)光譜輻射功率分布相同時(shí)，稱該黑體的溫度Ta為輻射源的分布溫度（distribution temperature）。由于光譜分布相同的光顏色必定相同，因此該光源和黑體在色品圖上的坐標(biāo)一定是重合的。當(dāng)光源所呈現(xiàn)的顏色與黑體在某一溫度T時(shí)的顏色相同時(shí)，將此時(shí)黑體的溫度T稱為該輻射源的顏色溫度（colour temperature），簡(jiǎn)稱色溫，單位為開爾文（K）。例如，一個(gè)光源的顏色與黑體加熱到2800K時(shí)的顏色相同，則該光源的色溫為2800K。一般來(lái)說(shuō)，高色溫的光為偏藍(lán)綠色的白光，低色溫的光為偏紅黃色的白光。另外由于分布溫度對(duì)應(yīng)于輻射源的光譜分布，而光譜分布相同的光其顏色必定相同，因此分布溫度一定是色溫。

對(duì)于另外一些重要的光源，其相對(duì)光譜分布與黑體相差比較遠(yuǎn)，它們的色品坐標(biāo)不一定能準(zhǔn)確地落在色品圖的黑體溫度軌跡上，而是在該軌跡的附近。這時(shí)，用相關(guān)色溫的概念來(lái)表征這類光源的特性。當(dāng)光源的顏色與黑體在某個(gè)溫度下最接近，或者說(shuō)光源反映的坐標(biāo)點(diǎn)在色品圖上與普朗克軌跡上的某點(diǎn)距離最短時(shí)，就稱此時(shí)黑體的溫度表示此輻射源的色溫，并稱之為為該光源的相關(guān)色溫（correlated colour temperature），簡(jiǎn)稱CCT。

鎢絲燈的相關(guān)色溫為2850K，薄云白天時(shí)陽(yáng)光的色溫為5000K，晴朗白天時(shí)陽(yáng)光的色溫為6500K。

光源色溫和相關(guān)色溫計(jì)算方法：

色溫或相關(guān)色溫的定義是某光源的色度坐標(biāo)與絕對(duì)黑體輻射在某一溫度下的色度一樣，則這一溫度稱為某光源的色溫。一般情況下，光源的色坐標(biāo)在色度圖上不一定準(zhǔn)確地落在絕對(duì)黑體軌跡上，所以只能用光源與黑體軌跡最近的顏色來(lái)確定該光源的色溫，稱為相關(guān)色溫。光源色溫的經(jīng)驗(yàn)公式為：

其中A=（x-0.329）/（y-0.187）。

色溫在照明領(lǐng)域是一個(gè)非常重要的概念，也是評(píng)價(jià)光源色度特性的一個(gè)重要參數(shù)。色溫的概念來(lái)自于黑體輻射，只有接近于黑體輻射的發(fā)光體討論色溫才有意義，對(duì)應(yīng)一個(gè)具體的光源來(lái)說(shuō)，它的色坐標(biāo)位置只有接近色品圖中的Planck軌跡，這時(shí)討論色溫才有意義，色品圖中的Planck軌跡是不同色溫的黑體輻射發(fā)光體所對(duì)應(yīng)的色坐標(biāo)在色品圖上形成的一條曲線，人們把這條曲線稱之為Planck軌跡，見下圖所示。

在某一特定溫度T下，黑體的光譜功率分布可由普朗克公式獲得，即：

其中第一輻射c1=2πhc2=3.7418x10^-16W·m2；

第二輻射常數(shù)c2=hc/k=1.4388×10^-2m·K；k為波爾茲曼常數(shù)；c為光速。

根據(jù)已知黑體的光譜功率分布公式，我們可以求得色坐標(biāo)與色溫的關(guān)系表達(dá)式，當(dāng)色溫大于5000K時(shí)，CIE推薦用日光軌跡代替黑體軌跡，而日光軌跡的色品坐標(biāo)為：

式中，xD的有效范圍為0.250～0.380。

顯色性和顯色指數(shù)怎么理解？

顯色性是評(píng)價(jià)光源的重要特性，人們習(xí)慣認(rèn)為物體在日光下的顏色為真實(shí)顏色，因此重用物體在燈光下和日光下的顏色的接近程度表示燈光的顯色性，顏色越接近，顯色性越高。光源的光譜分布決定了光源的顯色性，具有連續(xù)光譜分布的光源具有較好的顯色性，如日光燈，白熾燈等。顯色性的評(píng)價(jià)方法大體上可以分為兩種：基于光譜分布之差的方法和基于作為標(biāo)準(zhǔn)的物體色外貌之差的方法。目前在光源顯色性評(píng)價(jià)上多采用后一種方法。

CIE推薦顯色指數(shù)CRI（colour rendering index）來(lái)評(píng)價(jià)光源的顯色性。CIE提出把普朗克輻射體作為評(píng)價(jià)低色溫光源顯色性的參照標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)相對(duì)色溫低于5000K時(shí)，將同等色溫下的普朗克輻射體在作為參考光源；當(dāng)相對(duì)色溫高于5000K時(shí)，將標(biāo)準(zhǔn)照明體D作為參考光源。若樣本在測(cè)試光下的顏色和參考光下的顏色完全相同，則認(rèn)為顯色指數(shù)為100。在評(píng)價(jià)光源的顯色性時(shí)，采用14種試驗(yàn)色，如下圖所示。

其中前8種不同顏色，它們明度值接近，彩度適中，圍繞色相環(huán)，用于光源一般顯色指數(shù)和特殊顯色指數(shù)的計(jì)算；而后6種是一些飽和色和皮膚色，如四個(gè)心理基礎(chǔ)色（純紅、黃、綠、藍(lán)）、皮膚色和樹葉顏色，用于特殊顯色指數(shù)的計(jì)算。通過測(cè)量并計(jì)算這些試驗(yàn)色在測(cè)試光和參考光下的色差，便可求出光源的顯色指數(shù)，用以表征光源顯色性的優(yōu)劣程度。

其中前8種不同顏色，它們明度值接近，彩度適中，圍繞色相環(huán)，用于光源一般顯色指數(shù)和特殊顯色指數(shù)的計(jì)算；而后6種是一些飽和色和皮膚色，如四個(gè)心理基礎(chǔ)色（純紅、黃、綠、藍(lán)）、皮膚色和樹葉顏色，用于特殊顯色指數(shù)的計(jì)算。通過測(cè)量并計(jì)算這些試驗(yàn)色在測(cè)試光和參考光下的色差，便可求出光源的顯色指數(shù)，用以表征光源顯色性的優(yōu)劣程度。

假設(shè)第i中試驗(yàn)色在參考光和測(cè)試光下的色差為△Ei（i=1，2，3，…，14），則可以計(jì)算出各種試驗(yàn)色的特殊顯色指數(shù)Ri，即Ri=100-4.6△Ei。

顯色指數(shù)越高，代表顯色性越好，如果Ri=10，表示該樣本在測(cè)試光和參考光下的色差為0。將前8個(gè)樣本的顯色指數(shù)取平均值，得到常用的一般顯色指數(shù)Ra。顯色指數(shù)Ra是評(píng)價(jià)光源的重要指標(biāo)，在學(xué)術(shù)交流和工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用。

光源顯色指數(shù)計(jì)算方法：

計(jì)算顯色指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)方法，是CIE制定的“測(cè)色法”。評(píng)價(jià)時(shí)采用一套14種試驗(yàn)顏色樣品，根據(jù)在參照光源下和待測(cè)光源下各試驗(yàn)色的色差△E，計(jì)算出光源特殊顯色指數(shù)Ri：

一般顯色指數(shù)Ra的計(jì)算公式：

光源的一般顯色指數(shù)越高，其顯色性就越好，對(duì)顏色的還原性越好。

通常是在已知待測(cè)光源的光譜能量分布P（λ）的情況下，進(jìn)行顯色指數(shù)計(jì)算的，其主要步驟如下：

1.根據(jù)待測(cè)光源的光功率譜分布，計(jì)算待測(cè)光源的色度坐標(biāo)（xc，yc）、（uc,vc）、相關(guān)色溫T；其中：

2.由待測(cè)光源的光功率譜分布和1-14試驗(yàn)色的光譜輻亮度因數(shù)，計(jì)算待測(cè)光源下1-14號(hào)試驗(yàn)色的色度坐標(biāo)（xci，yci）并求相應(yīng)（uci，vci）。

3.根據(jù)T選擇參照照明體，查表得出參照照明體的色度參數(shù)（ur，vr，cr，dr），以及在參照照明體下試驗(yàn)色的顏色空間坐標(biāo)U*ri、V*ri、W*ri。

4.由待測(cè)光源色坐標(biāo)（uc，vc），求（cc，dc）以及待測(cè)光源下試驗(yàn)色的色坐標(biāo)（uci,vci）求（cci，dci），并計(jì)算試驗(yàn)色的適應(yīng)色位移（u‘ci,v'ci），其中有：

5.計(jì)算待測(cè)光源下試驗(yàn)色的U*ci、V*ci、W*ci。

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

7.由△Ei得特殊顯色指數(shù)Ri和一般顯色指數(shù)Ra。