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显色指数的发展历程

时间:2018-09-06 15:56来源:Admin5 作者:李剑曦 点击:

某工程师问我,有些 LED 号称全光谱 LED,虾米是全光谱 LED 呢?


我打开手机,把一张属于全光谱 LED 的光谱图给他看,然后顺手一划,划出测试结果。


 
      额滴娘欸!怎么辣么多陌生的名字,除了 CCT、CRI(Ra)、照度,其他的如果是不熟悉商业照明设计的、专业商业照明的研发工程师,估计要知识分享,并且讲清楚来龙去脉才懂。

于是分享来了,科普模式开启:


1、Duv的说明
Duv(色偏差值):色坐标与目标色温之间的相差值(u、v是色坐标,D是Delta)。

黑体线距离 Duv:某色坐标距离黑体曲线的最短距离。

在 CIE 1960 坐标系里色彩偏移黑体曲线的距离与方向,随着同时判断 CCT 与 Duv,可以更直觉的了解完整的白光色度信息,Duv 越趋近零越接近理想值(+、 -符号表示在黑体曲线的上方或是下方)。

根据能源之星标准界定(美国能源部和美国环保署共同推行的一项政府计划,旨在更好地保护生存环境,节约能源。目前在中国市场上做得最多的是照明产品):

 
除了标准,经验也很重要:

      某色温的白光 LED 经过某些杂质比较多的透明塑料的折射,色偏差有可能会超标。(科普:经过介质时,本来短波长的折射角小,长波长的折射角大,再加上材料杂质多,是导致大家经常看到的被照射面中间发蓝,两边发黄的现象的来由。)

顺便说说色度图:


 
图:CIE 图:1931色度图,不均匀色度图坐标是x,y


 
图:CIE 1960色度图,均匀色度图坐标是u,v
 
 
图:CIE 1976色度图,均匀色度图坐标是u’,v’

这里跟大家分享一个关于 Duv 有趣的现象:人眼对白光的感受跟黑体曲线的差异

       2013年,研究人员 Rea 和 Freyssinier 的研究成果表明不同色温的白光轨迹并不完全与黑体曲线重合。实验中观察者评价的是灯箱内的白色内壁,照明光源包括 2700K 、 3000K 、 3500K 、 4100K 、 5000K 和 6500K 这六组色温,每组色温组里还分为七种不同 Duv值的光源。



 
       如图所示,七种光源中的一种光源其色品位于黑体曲线上,其他六种光源的色品则较为均匀地分布于该组光源的等色温线上。对评价数据进行分析之后,发现当光源色温低于4000K时,观察者认为的白光色品坐标位于黑体曲线下方,而当光源色温高于4000K时,评价所得的白光色品坐标位于黑体曲线上方。所以,黑体曲线上的点基本不是人眼所感知的白光。

2、Ra与Re的说明
 
 
Ra是 R1-R8 的平均值,不涉及 R9-R15 。  R1-R8 是浅颜色的还原。

为什么 Ra 明明很高了,但是颜色还是不鲜艳呢?

因为,R9-R15才是鲜艳颜色的!

所以Re出来了,Re是反映R1-R15的平均值。

3、CQS( Color Quality Scale)评价体系

讲到这,问题又来了:只有R9-R15这7个色块,来反应鲜艳颜色的还原,取样数量够不够?

不够?那就增加到15个呗!这就是 CQS 光色品质指数的来由。下图是 CQS 选取的 15个鲜艳颜色的色块。
 
其实,类似 CQS 的评价体系还有全色域指数 GAI,算法不同,目前还在扯皮中。请参考文章:

全色域指数 GAI 的计算与测量参考标准探讨(点击题目即可阅读~)


4、IES TM-30-15

 
       来,看看上图的太阳光光谱图(呀,这才叫全光谱嘛),再看看图中的 15 个色块,我们只取样 15 个色块来做色样,来模拟测试光源(跟全光谱太阳光 PK )对物体的颜色还原,够不够?

不够吗?当然不够,只取样15个的话,对号称全光谱的自然光LED(右上图中间那个光谱)太不公平了!

所以,狠的来了!


DLC 4.0正式引用IES TM-30-15:
IES TM-30-15: IES Method for Evaluating Light Source Color Rendition
 
so,有了哪些改变呢?
 
1、与CRI仅有8个标准色比较,新的体系采用99个标准色。

2、这99个标准色不再是梦塞尔色卡,而是从105000个物体的颜色中仔细选取的。
 
3、它们代表了生活中能看到的常见各种颜色(从饱和到不饱和、从亮到暗),并且这99个标准色对于各波长的敏感度相同(很难通过spectral gaming来提高指数)。
 
另一个非常关键的指标是色保真度。
 
TM-30的双指标:Rf和Rg
 
色保真度 Rf 用于表征各标准色在测试光源照射下与参考光源相比的相似程度(100代表完全相同;0 代表差别很大)。
 
色域度Rg则代表各标准色在测试光源下与参考光源相比饱和度的改变。
 
=100:饱和度相同;
 
>100:光源可以提高颜色的饱和度;
 
<100:颜色的饱和度在测试光源下较低。
 
在 DLC V4.0 (2017年愚人节正式实施)中,DLC 开始引用 TM-30 ,鼓励制造商上报色保真度Rf和色域度Rg的值(可选项, optional )。

5、TLCI体系

(电视照明用LED光源显色性评价标准)

电视台和电视行业摄影师开始抱怨了:
      你们照明行业的销售说,LED灯显指又高,又是连续光谱,结果被忽悠改装了LED灯,为虾米拍摄出来的画面,感觉这么差呢?
看来不能用你们照明行业的 CRI 体系,俺们要自己另起炉灶。

       基于此,前英国广播公司 BBC 的工程师,光学专家罗伯特(Alan Roberts)先生与欧洲广播联盟(European Broadcasting Union,缩写为 EBU )一起合作于 2011 年 11 月年提出了电视光源一致性参数(  Television Lighting Consistency Index,缩写为 TLCI  ),命名为TLCI-2012。

       TLCI 是是一种评估演播室灯光色彩表现质量的标准,它是通过光谱辐射测试仪对被测光源的光谱能量分布进行测试,然后用分析软件计算,得到TLCI的测试结果。
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