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顯色指數的發展歷程

和晟儀器 ? 2022-02-10 15:19 ? 次閱讀

工程師問我,有些 LED 號稱全光譜 LED,蝦米是全光譜 LED 呢?
我打開手機,把一張屬于全光譜 LED 的光譜圖給他看,然后順手一劃,劃出測試結果。

pYYBAGIEu_SAYkRsAAKei8uOV1I191.png

poYBAGIEu8OAQMl7AACGblkRXXQ301.png照明護照Pro

額滴娘欸!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業照明設計的、專業商業照明的研發工程師,估計要知識分享,并且講清楚來龍去脈才懂。

于是分享來了,科普模式開啟:

1、Duv的說明

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Duv(色偏差值):色坐標與目標色溫之間的相差值(u、v是色坐標,D是Delta)。

黑體線距離 Duv:某色坐標距離黑體曲線的最短距離。

在 CIE 1960 坐標系里色彩偏移黑體曲線的距離與方向,隨著同時判斷 CCT 與 Duv,可以更直覺的了解完整的白光色度信息,Duv 越趨近零越接近理想值(+、 -符號表示在黑體曲線的上方或是下方)。

根據能源之星標準界定(美國能源部和美國環保署共同推行的一項政府計劃,旨在更好地保護生存環境,節約能源。目前在中國市場上做得最多的是照明產品):

poYBAGIEu_OAK5CiAAEnriOYxrQ400.png

除了標準,經驗也很重要:

某色溫的白光 LED 經過某些雜質比較多的透明塑料的折射,色偏差有可能會超標。(科普:經過介質時,本來短波長的折射角小,長波長的折射角大,再加上材料雜質多,是導致大家經常看到的被照射面中間發藍,兩邊發黃的現象的來由。)

順便說說色度圖:

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圖:CIE 圖:1931色度圖,不均勻色度圖坐標是x,y

pYYBAGIEu_SAHSR2AAQE_hRZed0571.png

圖:CIE 1960色度圖,均勻色度圖坐標是u,v

poYBAGIEu_SAN6G_AAKZnrjfsEo131.png

圖:CIE 1976色度圖,均勻色度圖坐標是u’,v’

這里跟大家分享一個關于 Duv 有趣的現象:人眼對白光的感受跟黑體曲線的差異

2013年,研究人員 Rea 和 Freyssinier 的研究成果表明不同色溫的白光軌跡并不完全與黑體曲線重合。實驗中觀察者評價的是燈箱內的白色內壁,照明光源包括 2700K 、 3000K 、 3500K 、 4100K 、 5000K 和 6500K 這六組色溫,每組色溫組里還分為七種不同 Duv值的光源。

pYYBAGIEu_WASLK1AAIOa34CyGM450.png

如圖所示,七種光源中的一種光源其色品位于黑體曲線上,其他六種光源的色品則較為均勻地分布于該組光源的等色溫線上。對評價數據進行分析之后,發現當光源色溫低于4000K時,觀察者認為的白光色品坐標位于黑體曲線下方,而當光源色溫高于4000K時,評價所得的白光色品坐標位于黑體曲線上方。所以,黑體曲線上的點基本不是人眼所感知的白光。

2、Ra與Re的說明

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Ra是 R1-R8 的平均值,不涉及 R9-R15 。 R1-R8 是淺顏色的還原。

為什么 Ra 明明很高了,但是顏色還是不鮮艷呢?

因為,R9-R15才是鮮艷顏色的!

所以Re出來了,Re是反映R1-R15的平均值。

3、CQS( Color Quality Scale)評價體系

講到這,問題又來了:只有R9-R15這7個色塊,來反應鮮艷顏色的還原,取樣數量夠不夠?

不夠?那就增加到15個唄!這就是 CQS 光色品質指數的來由。下圖是 CQS 選取的 15個鮮艷顏色的色塊。

pYYBAGIEu_WAF61kAACxp3u0H0s472.png


其實,類似 CQS 的評價體系還有全色域指數 GAI算法不同,目前還在扯皮中。請參考文章:

全色域指數 GAI 的計算與測量參考標準探討(點擊題目即可閱讀~)


4、IES TM-30-15

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來,看看上圖的太陽光光譜圖(呀,這才叫全光譜嘛),再看看圖中的 15 個色塊,我們只取樣 15 個色塊來做色樣,來模擬測試光源(跟全光譜太陽光 PK )對物體的顏色還原,夠不夠?

不夠嗎?當然不夠,只取樣15個的話,對號稱全光譜的自然光LED(右上圖中間那個光譜)太不公平了!

所以,狠的來了!

DLC 4.0正式引用IES TM-30-15:

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IES TM-30-15: IES Method for Evaluating Light Source Color Rendition

so,有了哪些改變呢?

1、與CRI僅有8個標準色比較,新的體系采用99個標準色。

2、這99個標準色不再是夢塞爾色卡,而是從105000個物體的顏色中仔細選取的。

3、它們代表了生活中能看到的常見各種顏色(從飽和到不飽和、從亮到暗),并且這99個標準色對于各波長的敏感度相同(很難通過spectral gaming來提高指數)。

另一個非常關鍵的指標是色保真度。

TM-30的雙指標:Rf和Rg

色保真度 Rf 用于表征各標準色在測試光源照射下與參考光源相比的相似程度(100代表完全相同;0 代表差別很大)。

色域度Rg則代表各標準色在測試光源下與參考光源相比飽和度的改變。

=100:飽和度相同;

>100:光源可以提高顏色的飽和度;

<100:顏色的飽和度在測試光源下較低。

在 DLC V4.0 (2017年愚人節正式實施)中,DLC 開始引用 TM-30 ,鼓勵制造商上報色保真度Rf和色域度Rg的值(可選項, optional )。

5、TLCI體系

(電視照明用LED光源顯色性評價標準)

電視臺和電視行業攝影師開始抱怨了:
你們照明行業的銷售說,LED燈顯指又高,又是連續光譜,結果被忽悠改裝了LED燈,為蝦米拍攝出來的畫面,感覺這么差呢?
看來不能用你們照明行業的 CRI 體系,俺們要自己另起爐灶。

基于此,前英國廣播公司 BBC 的工程師,光學專家羅伯特(Alan Roberts)先生與歐洲廣播聯盟(European Broadcasting Union,縮寫為 EBU )一起合作于 2011 年 11 月年提出了電視光源一致性參數( Television Lighting Consistency Index,縮寫為 TLCI ),命名為TLCI-2012。

TLCI 是是一種評估演播室燈光色彩表現質量的標準,它是通過光譜輻射測試儀對被測光源的光譜能量分布進行測試,然后用分析軟件計算,得到TLCI的測試結果。

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