显色指数的原理和基本计算
显色指数原理和基本计算
显色指数原理和基本计算显色指数（Color Rendering Index，CRI）是评价光源对人眼感官颜色还原能力的指标，是衡量光源对各种颜色还原度的一个重要参数。
显色指数的核心原理是通过将光源照射在一系列实验颜色样本上，与标准光源照射的结果进行比较，得出颜色还原能力的数值。
下面将对显色指数的原理和基本计算方法进行详细介绍。
在显色指数的计算中，会选取一组标准光源，也称为试验光源，来模拟自然光。
这些试验光源中，R1到R8代表着光源对颜色还原的影响。
R1代表显著饱和的深红色，R2代表肤色，R3代表浅黄色，R4代表饱和的黄色，R5代表浅蓝色，R6代表浅绿色，R7代表饱和的蓝色，R8代表白色。
通过将试验光源照射在这些颜色样本上，然后与标准光源照射的结果进行比较，得出各个颜色样本的相对亮度。
显色指数的计算方法基于颜色均匀度指标（Color Gamut Index，CGI）和颜色偏差指标（Color Fidelity Index，CFI）。
CGI是通过计算试验光源和标准光源在色彩空间的距离来表示颜色饱和度的指标。
具体计算方法如下：首先，计算试验光源和标准光源在Lab颜色空间中的距离。
Lab颜色空间是一种以人眼感知为基础的三维色彩模型，其中L表示亮度，a表示红绿色度，b表示黄蓝色度。
然后，根据距离计算CGI值。
距离越小，颜色饱和度越高，CGI值越大。
CFI是通过计算试验光源和标准光源在色彩空间的颜色偏差来表示颜色还原精度的指标。
具体计算方法如下：首先，计算试验光源和标准光源在Lab颜色空间中的颜色偏差。
颜色偏差是指试验光源和标准光源产生的颜色在颜色空间中的差异程度。
然后，根据颜色偏差计算CFI值。
颜色偏差越小，颜色还原精度越高，CFI值越大。
最后，根据CGI和CFI的结果，综合计算出显色指数。
显色指数的计算公式如下：CRI=(R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7+R8)/8其中，R1到R8代表试验光源对各个颜色样本的相对亮度。
太阳光的显色指数
太阳光的显色指数太阳光的显色指数是指一种与自然光源的颜色性质相关的数值，它衡量的是光源对颜色的还原能力。
太阳光的显色指数（CRI）用于描述白炽灯和日光灯在还原物体颜色方面的能力，通常使用一个介于0到100之间的数值来表示。
太阳光的显色指数是由美国Illuminating Engineering Society （IES）确定的，它是用来区分不同光源之间颜色还原效果差异的方法之一。
太阳光是我们自然界中最主要的光源之一，因此太阳光的显色指数被广泛应用于室内照明，特别是在需要还原物体颜色准确的场合。
太阳光的显色指数数值越高，表示该光源能够更准确地还原物体的颜色，反之则表示还原效果越差。
当使用太阳光照明时，物体的颜色被还原得特别准确，因为太阳光的显色指数非常高，通常为100。
这意味着太阳光可以完全还原物体的颜色，使其看起来与自然光源下的颜色一样。
太阳光的显色指数对于室内照明非常重要，因为它可以影响人们的情绪和行为。
在室内环境下，使用CRI高的灯光可以帮助人们更容易地识别颜色，并且能够提高人们的工作效率和注意力。
此外，高CRI 的灯光也可以减少视觉疲劳和身体疲劳的发生。
然而，在选择灯光时，CRI并不是所有的决定性因素。
其他因素，如颜色温度、亮度和光线分布等也会影响人们对灯光的感知。
因此，在选择适当的照明时，应该综合考虑以上所有的因素。
总之，太阳光的显色指数对于室内照明非常重要，它可以帮助我们选择高质量的灯光，并有助于提高室内环境的舒适度和效率。
CRI高的灯光可以更准确地还原物体颜色，使室内环境更为舒适自然，提高人们的身体健康和生产力。
显色指数原理和基本计算.
显色指数的原理和基本计算上海时代之光照明电器检测有限公司蒋毅平众所周知色表和显色性是反应光源颜色的两个重要的量,不同光谱功率分布的光源可以有相同的色表,但是有相同色表的几种光源的显色性却可能完全不同,因此,只有讲色表和显色性两者结合起来才能全面反映光源的颜色特征。
用光谱功率分布不同的光源照明物体,产生的颜色感觉是不一样的,光源这样的决定被照物体颜色感觉的性质称之为显色性。
显色指数是描述光源显色性的一个量,具有重要的意义。
本文简单介绍显色指数的计算。
1、基本概念及计算公式1.1 RGB 系统三原色定义:所有颜色的光都可以由某3种单色光按一定比例混合而成,但这3种单色光中任何一种都不能由其余两种混合产生,这3种单色光称为三原色。
1931年CIE 规定,RGB 系统的三原色为红光(R:700nm ,绿光(G:546nm ,蓝光(B:435.8nm 。
在RGB 系统中,按下式比例混合可得到等能量白光,即0601.0:5907.4:1::=B G R F F F (1-1于是可以用数学式表达混色结果为B G R F 0601.05907.41++= (1-2F 表示混色后的光通量,而R 、G 、B 称为三刺激值。
为了便于计算以及更直观的了解光源颜色特征,引入⎪⎩⎪⎨⎧++=++=++=/(/(/(B G R B b B G R G g B G R R r (1-3 这三个量称为色度坐标或色坐标。
因为r+g+b=1,因此只要知道色坐标中的两个值就能得出第三个,即可以用平面图来表示色度,这就是色度图。
三刺激值的计算可由下式计算得出⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧===∫∫∫780380780380780380(((λλλλλλλλλd b P B d g P G d r P R (1-4式中P 为光源光谱功率分布,r 、g 、b 分别为1931 CIE-RGB 系统标准色度观察者光谱三刺激值。
1.2 XYZ 系统在RGB 系统中匹配某些可见光谱颜色时需要用到基色的负值,而且使用不便,于是国际照明委员会采用了一种新的颜色系统,1931 CIE XYZ 系统。
显色指数cri和ra
显色指数cri和ra
CRI和RA是衡量光源的色彩还原能力的两个指标。
CRI是指显色指数，它用于评估光源对物体颜色的还原能力。
RA是指色彩还原指数，它是CRI的一种具体计算方法。
在我们的日常生活中，这两个指标对于光源的选择和应用具有重要的意义。
CRI是一个0到100的数值，越高表示光源还原物体颜色的能力越好。
当光源的CRI达到90以上时，我们会感觉到非常接近自然光的色彩还原效果。
而低于80的CRI则会导致物体颜色的偏差，使得我们无法准确地辨别物体的真实颜色。
因此，在选择照明设备时，我们应该考虑到CRI的数值，以确保我们能够获得准确的颜色信息。
RA是根据光源在光谱中的辐射分布来计算的。
它与CRI有一定的相关性，但并不完全相同。
RA的计算方法更加简单，适用于一些特定场景下的光源选择。
然而，由于RA只考虑了光源的辐射分布，而没有考虑到人眼对不同颜色的敏感度，所以它并不能完全代表光源的色彩还原能力。
在实际应用中，我们可以根据不同的场景和需求来选择适合的光源。
如果我们需要准确还原物体的颜色，比如在博物馆、艺术展览等场所，我们应该选择具有较高CRI值的光源。
而在一些普通的照明场景中，RA值较高的光源可能更加适用。
此外，我们还可以通过组合不同的光源，来获得更好的色彩还原效果。
CRI和RA是衡量光源色彩还原能力的重要指标。
通过选择合适的光源，我们可以获得更准确、自然的色彩还原效果，提升视觉体验。
在未来的发展中，我们还可以进一步完善这些指标，以满足人们对于高质量照明的需求。
卤钨灯显色指数
卤钨灯显色指数
卤钨灯显色指数是用来评估光源对物体颜色还原能力的指标，也是衡量光源色彩还原性能的重要指标之一。
卤钨灯显色指数通常用Ra 表示，数值范围从0到100，数值越高表示光源的颜色还原能力越好。
卤钨灯是一种使用卤素化合物作为填充物的高压气体放电灯。
它的发光原理是通过通电使卤素化合物蒸发，形成等离子体放电，放出强烈的白炽光。
卤钨灯具有高亮度、高色温和高显示指数等优点，因此在舞台灯光、影视摄影以及户外照明等领域得到广泛应用。
卤钨灯的显色指数是通过与理想光源的颜色还原能力进行比较来确定的。
理想光源的显色指数为100，表示其能够完美还原物体的颜色。
而卤钨灯的显色指数则取决于其光谱分布与理想光源的相似程度。
光谱分布越接近理想光源，显色指数就越高，也就意味着卤钨灯的颜色还原能力越好。
卤钨灯显色指数的高低对于一些颜色要求较高的场合非常重要。
例如，在艺术画廊中，人们希望能够准确还原绘画作品的颜色，以展示艺术家的创作意图和观众的欣赏体验。
而在医院手术室中，医生需要能够清晰地辨别组织和器官的颜色，以进行精确的手术操作。
在这些场合，卤钨灯显色指数高的灯具可以提供更真实、准确的颜色还原效果，从而满足人们对于颜色的要求。
总的来说，卤钨灯显色指数是评估光源颜色还原能力的重要指标，对于一些颜色要求较高的场合具有重要意义。
通过选择显色指数较高的卤钨灯，可以提供更真实、准确的颜色还原效果，满足人们对于颜色的需求，提升视觉体验。
显色指数原理和基本计算
显色指数原理和基本计算显色指数是指光源照射下物体颜色的还原程度，也可称为色彩还原指数。
常用的显色指数有Ra（CRI）和R9两种。
1.显色指数原理：显色指数反映了光源照射下物体颜色的真实还原程度。
光源照射下，人眼对物体的颜色感知是通过光的反射来实现的。
一种良好的光源应当能够还原物体本身的颜色，并且使得人眼对物体的色彩感知更准确。
显色指数是通过与其中一已知标准光源下物体颜色一致程度的比较来确定的。
该标准光源通常是一种理想光源，如自然光或者D65光源等。
光源照射下的物体颜色与该标准光源照射下的物体颜色进行比较，根据色差量化指标，得到物体颜色的显色指数。
2.显色指数的基本计算:显色指数的计算过程一般需要通过光谱数据进行，计算公式如下：a)Ra(CRI)计算：首先，将标准光源的光谱分布与被测光源的光谱分布进行比较，计算它们之间的色差。
色差可以用CIE 1976 L*a*b* color space（LAB色彩空间）中的ΔE值来表示。
然后，根据参照光（标准光源）下标准样品与被测样品的色差值，求得相对色差的平均值，即显色指数Ra。
b)R9计算：R9是补充显色指数，用于表示被测光源对于红色（R9色样）颜色的还原程度。
计算R9需要使用R9色样的光谱分布，同样通过与被测光源的光谱分布进行比较，计算R9的色差。
显色指数Ra和R9的范围都是0-100。
Ra越高，表示颜色还原程度越好；R9越高，表示对红色颜色还原程度越好。
3.显色指数对照表：根据显色指数的结果，可以对照表来判断光源的色彩还原情况。
通常，Ra大于80的光源被认为是良好的，能够实现较好的颜色还原；而R9大于50的光源表示在红色方面有良好的还原能力。
总结：显色指数是衡量光源还原物体颜色真实程度的重要指标。
它的计算涉及到光源光谱分布与标准光源分布的比较，得到色差值，再通过一系列的计算，得到Ra和R9的数值。
通过显色指数，人们可以更加准确地评估光源对物体颜色的还原度，以选择适合的光源应用于不同的场景。
显色指数单位
显色指数单位
显色指数（CRI)是用来描述灯光质量的一种指标。
它可以反映任何一种灯光的显色能力，
也就是说它能精确的比较出照射某物的不同灯光的颜色显示能力大小。
显色指数是以0-
100的数字来衡量的，数字越高，色彩表现越真实和规范，多用作评估照明工程效果。
显色指数单位主要由RA (色温)和CQS (色调和色度)来组成，RA 是色温，评估灯光的色
温的能力，通常认为RA值大于90的灯光才有一个合理的色温，这样可以更改红绿蓝三色
的比例，保持色彩的一致性和真实性。
而CQS则是色调和色度的指标，评估灯光的显色性。
一般来说，CQS值大于80的灯光会拥有一个良好的色彩表现。
显色指数单位可以提供参考值与标准，是用于比较照明设备色彩一致性和真实性的一个衡
量指标。
其能够在很多工程应用中发挥有力作用，帮助照明人员以一致性以及最小化费用
的方式设计出最适合客户需求的照明设备，同时也能利用此技术让环境更加舒适。
可以说，显色指数单位一定程度上可以提升照明的质量和效果。
显色指数
显色指数
光源对物体颜色呈现的程度称为显色性，也就是颜色的逼真程度，显色性高的光源对颜色的再现较好，我们所看到的颜色也就较接近自然原色，显色性低的光源对颜色的再现较差，我们所看到的颜色偏差也较大。
原则上，人造光线应与自然光线相同，使人的肉眼能正确辨别事物的颜色，当然，这要根据照明的位置和目的而定。
光源对于物体颜色呈现的程度称为显色性。
通常叫做"显色指数"（Ra）。
显色性是指事物的真实颜色（其自身的色泽）与某一标准光源下所显示的颜色关系。
Ra值的确定，是将DIN6169标准中定义的8种测试颜色在标准光源和被测试光源下做比较，色差越小则表明被测光源颜色的显色性越好。
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color shi ft.色差程度越大，光源对该色的显色性越差。
演色指数系数（Kau fman）仍为目前定义光源显色性评价的普遍方法。
白炽灯的显色指数定义为100，视为理想的基准光源。
此系统以8种彩度中等的标准色样来检验，比较在测试光源下与在同色温的基准下此8色的偏离（Deviation）程度，以测量该光源的显色指数，取平均偏差值Ra20-100，以100
所以其Ra值不是完全一致的。
只能说是接近100，是显色性最好的灯具。
具体
显色指数则可以用来评价同样的色温下光反映真实颜色的程度，一般来说，越靠近黑体曲线和图的中心，显色指数越高。
因此打个比方来说，色温和显色指数就相当于确定光质量的横坐标与纵坐标。
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575 2.057994 655 0.956685
580 5.075464 660 0.810063
585 5.573117 665 0.73065
590 4.288448 670 0.531319
λ
(nm)
Pλ
700 0.172981
705 1.364595
710 2.076595
715 0.61551
这三个量称为色度坐标或色坐标。因为 r+g+b=1，因此只要知道色坐标中的两个值就能得 出第三个，即可以用平面图来表示色度，这就是色度图。
三刺激值的计算可由下式计算得出
⎧
780
⎪ R = ∫ Pλ r(λ)dλ
⎪
380
∫ ⎪
⎨G
=
780
Pλ
g (λ )dλ
⎪
380
(1-4)
⎪
780
⎪ B = ∫ Pλ b(λ)dλ
780 0.062394
使用式（1-4）算得：R=89.291，G=118.229，B=115.919 再由式（1-5）算出 XYZ 系统中的三刺激值：X=585.272，Y=639.013，Z=655.166 由式（1-6）得到 XYZ 系统的色度坐标：x=0.3115，y=0.3402 用式（1-7）讲色度数据由 CIE1931 下的（X，Y，Z，x，y）值转为 1960（u，v）坐标： u=0.1929，v=0.3159 因色温为 6489K，所以选择 6500K 黑体作为参照照明体，由数据表可以查到 ur=0.1978，
由（1-10）式计算出该光源下颜色样品的
U
*' i
，
Vi*'
和
Wi*
'
CIE 颜色样品
Ui*'
Vi*'
1
31.013881 10.169167
2
13.855263 21.042206
3
-13.45058 27.758368
4
-35.142495 15.582141
5
-24.082896 -4.3927883
720 0.077193
725 0.089535
730 0.059501
735 0.07993
740 0.110256
745 0.0763
750 0.199523
435 17.848428 515 2.988402 595 3.079917 675 0.451441 755 0.031492 440 8.791853 520 2.637013 600 2.292535 680 0.535701 760 0.132688 445 6.050924 525 2.150665 605 1.721003 685 0.69586 765 0.148135 450 6.134753 530 1.866938 610 18.008509 690 0.619307 770 0.140336 455 5.919576 535 2.69381 615 13.11472 695 0.427507 775 0.036128
545 34.109205 625 4.633801
550 15.015015 630 4.328845
555 3.324843 635 1.330425
560 1.069738 640 0.639018
565 0.611294 645 0.661358
570 0.407798 650 1.297212
X
+Y
+
Z)
(1-6)
⎪⎩ z = Z /( X + Y + Z )
1.3 CIE1960 均匀颜色空间
在 x-y 色度图上，不同部分的相等距离并不代表视觉上相等的色度差，为了克服这个缺点， 麦克亚当引入了一种新的均匀色度 u-v 色度图。均匀色度坐标 u、v 与 x、y 的关系为
⎪⎪⎧u ⎨ ⎪⎪⎩v
⎩
380
式中 P 为光源光谱功率分布， r 、 g 、 b 分别为 1931 CIE-RGB 系统标准色度观察者光
谱三刺激值。
1.2 XYZ 系统
在 RGB 系统中匹配某些可见光谱颜色时需要用到基色的负值，而且使用不便，于是国际 照明委员会采用了一种新的颜色系统，1931 CIE XYZ 系统。该系统根据 1931 CIE RGB 系统， 设想出三原色（X）、（Y）、（Z）来表示原来的三原色（R）、（G）、（B），XYZ 系统三刺激值与 RGB 系统三刺激值的关系如下式
6
-19.458643 -22.909545
7
12.547286 -24.852583
8
30.39101 -12.833266
Wi*' 60.52 59.69 61.07 60.21 61.47 60.52 60.16 61.8
由（1-11）式计算出该光源和参照照明体下各颜色样品的色差 ΔEi
由（1-12）算出各颜色样品的特殊显色指数 Ri 由（1-13）算出平均显色指数 Ra=79.9
对某一色样 i 的显色指数 Ri 成为特殊显色指数，由下式求得
Ri = 100 − 4.6ΔEi (1-12)
一般显色指数 Ra 是由 8 个特殊显色指数（i=1,2，…，8）取算数平均求得
2、实例分析
∑ R a
=
1 8
8 i=1
Ri
(1-13)
用光谱分析系统对一自镇流荧光灯进行扫描，得到其光谱功率分布，数据见下表
显色指数是描述光源显色性的一个量，具有重要的意义。本文简单介绍显色指数的计算。
1、 基本概念及计算公式
1.1 RGB 系统
三原色定义：所有颜色的光都可以由某 3 种单色光按一定比例混合而成，但这 3 种单色光 中任何一种都不能由其余两种混合产生，这 3 种单色光称为三原色。1931 年 CIE 规定，RGB 系统的三原色为红光(R)：700nm，绿光(G)：546nm，蓝光(B)：435.8nm。在 RGB 系统中，按 下式比例混合可得到等能量白光，即
465 4.964067
470 4.402982
475 3.802672
480 3.767636
485 6.935848
490 7.221295
495 4.789406
500 3.216166
505 2.686125
510 2.937546
λ
(nm)
Pλ
λ
(nm)
Pλ
540 15.737046 620 4.445175
CIE 颜色样品
色差
Ri
Ra
1
1.97347 90.922038 79.930244
2
3.0547059 85.948353
3
10.015914 53.926793
4
3.534493 83.741332
5
3.511086 83.849004
6
5.9342069 72.702648
7
3.1755361 85.392534
− ur )
⎪ ⎪⎩
Vi*'
= 13Wi*' (vi'
−
v')
=
13Wi*' (vi'
− vr )
(1-10)
这样就可以用下式计算出同一颜色样品 i 分别用待测光源和参照照明体时的色差
[ ] ΔEi
=
(U
* ri
−
U
*' i
)
2
+
(Vr*i
− Vi*' )2
+
(Wr*i
− Wi*'
)2
(1-11)
1.5 显色指数
-18.74
-28.8
60.49
7
9.87
-26.56
60.13
8
28.89
-16.22
61.82
由测得的光谱功率分布和 1-8 试验色的光谱亮度因数，计算该光源下 1-8 号试验色的色度坐 标，并根据（1-7）求出相应的 ui，vi。
CIE 颜色样品 1 2 3 4 5 6 7 8
ui 0.2331 0.2111 0.1757 0.1471 0.162 0.1674 0.2093 0.2316
8
3.7045109 82.95925
3、结束语
光源对物体自然原色的呈现程度就是光源的显色指数，毫无疑问，显色指数是衡量光源 颜色特征一个非常重要的量。在计算机高度普及的当下，显色指数的计算都已经跟着光谱仪写 到了计算机程序中，可以直接读取，但弄清楚显色指数的计算过程还是有必要的。
5
2.3487773 2.2359215 0.1676629 0.3067029
6
3.3122612 2.2501348 0.1730674 0.2830812
7
3.2960365 2.0378025 0.2138435 0.2804225
8
2.5487845 1.9111315 0.235628 0.2962263
vi 0.3281 0.3418 0.3495 0.3353 0.3108 0.2879 0.2851 0.3003
由（1-9）式求出 C=2.0506，d=2.0825，以及 Ci，di，再由（1-8）式求出色适应调整后在该 光源下的色坐标 ui’和 vi’
CIE 颜色样品
Ci
di
ui'
vi'
1
1.4809509 1.8871493 0.2372197 0.3251254
2
1.0851375 1.9752934 0.2156554 0.3393173