顏(yan)(yan)色(se)(se)(se)是(shi)人的感(gan)覺之一，它總是(shi)與觀察者(zhe)個人的主觀體驗有關。每個人看(kan)到一種(zhong)顏(yan)(yan)色(se)(se)(se)后的感(gan)覺，別(bie)人難以(yi)知曉。所以(yi)顏(yan)(yan)色(se)(se)(se)的研究總是(shi)充滿了神秘的想象。同時，顏(yan)(yan)色(se)(se)(se)又(you)使(shi)世(shi)界變(bian)得(de)五彩繽(bin)紛，視覺藝(yi)術、圖象顯示與傳(chuan)輸、紡(fang)織品印(yin)染、彩色(se)(se)(se)印(yin)刷等，都(dou)離不開顏(yan)(yan)色(se)(se)(se)的研究。因此顏(yan)(yan)色(se)(se)(se)的研究、對(dui)顏(yan)(yan)色(se)(se)(se)進(jin)行(xing)客觀的定(ding)量的描述， 成為許多科學家研究的對(dui)象。

　　牛頓在1664年用(yong)(yong)棱(leng)鏡把白(bai)色(se)(se)的太陽(yang)光(guang)色(se)(se)散成不同色(se)(se)調的光(guang)譜，奠定(ding)(ding)了(le)(le)光(guang)顏(yan)(yan)色(se)(se)的物理基(ji)礎(chu)。1860年麥(mai)克(ke)斯(si)韋用(yong)(yong)不同強度(du)的紅、黃、綠(lv)三色(se)(se)光(guang)配出了(le)(le) 從白(bai)光(guang)一直(zhi)到各種顏(yan)(yan)色(se)(se)的光(guang)，奠定(ding)(ding)了(le)(le)三色(se)(se)色(se)(se)度(du)學的基(ji)礎(chu)。在此基(ji)礎(chu)上(shang)，1931國際照明委員會建立了(le)(le)CIE色(se)(se)度(du)學系統，并(bing)不斷完善。如(ru)今(jin)CIE色(se)(se)度(du)系統已廣泛 用(yong)(yong)于定(ding)(ding)量地表達光(guang)的顏(yan)(yan)色(se)(se)。

　　顏(yan)(yan)(yan)(yan)色(se)(se)(se)離(li)不(bu)開照(zhao)(zhao)(zhao)明，只有(you)在(zai)(zai)(zai)(zai)光照(zhao)(zhao)(zhao)下物體才有(you)可能(neng)顯(xian)(xian)示出顏(yan)(yan)(yan)(yan)色(se)(se)(se)，而且光的(de)顏(yan)(yan)(yan)(yan)色(se)(se)(se)對人們的(de)心(xin)理(li)有(you)非常大的(de)影(ying)響。同(tong)(tong)濟大學(xue)楊(yang)公俠(xia)教(jiao)授已在(zai)(zai)(zai)(zai)他的(de)專(zhuan)著視覺(jue)與視覺(jue)環(huan)境一書(shu)的(de)第(di)五章中，作了非常精(jing)采(cai)的(de)描述。(1) 在(zai)(zai)(zai)(zai)不(bu)同(tong)(tong)光源(yuan)(yuan)(yuan)照(zhao)(zhao)(zhao)射下，同(tong)(tong)一個物體會顯(xian)(xian)示出不(bu)同(tong)(tong)的(de)顏(yan)(yan)(yan)(yan)色(se)(se)(se)。例如綠(lv)色(se)(se)(se)的(de)樹葉在(zai)(zai)(zai)(zai)綠(lv)光照(zhao)(zhao)(zhao)射下，有(you)鮮艷的(de)綠(lv)色(se)(se)(se)，在(zai)(zai)(zai)(zai)紅光照(zhao)(zhao)(zhao)射下近(jin)于黑色(se)(se)(se)。由此可見(jian)，光源(yuan)(yuan)(yuan)對被照(zhao)(zhao)(zhao)物體顏(yan)(yan)(yan)(yan)色(se)(se)(se)的(de)顯(xian)(xian)現，起著重要(yao)的(de)作用(yong)。光源(yuan)(yuan)(yuan)在(zai)(zai)(zai)(zai)照(zhao)(zhao)(zhao)射物體時，能(neng)否充分(fen)顯(xian)(xian)示被照(zhao)(zhao)(zhao)物顏(yan)(yan)(yan)(yan)色(se)(se)(se)的(de)能(neng)力，稱(cheng)為(wei)光源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)顯(xian)(xian)色(se)(se)(se)性。1965年(nian)，國際照(zhao)(zhao)(zhao)明委(wei)員(yuan)會推薦(jian)在(zai)(zai)(zai)(zai)CIE色(se)(se)(se)度系統(tong)中，用(yong)一般(ban)顯(xian)(xian) 色(se)(se)(se)指數(shu)(shu)Ra來(lai)描述光源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)顯(xian)(xian)色(se)(se)(se)性。一般(ban)顯(xian)(xian)色(se)(se)(se)指數(shu)(shu)Ra應用(yong)得還很(hen)成(cheng)功，已被照(zhao)(zhao)(zhao)明界(jie)廣(guang)泛接(jie)受，但是也存在(zai)(zai)(zai)(zai)一些問題，本文將(jiang)為(wei)光源(yuan)(yuan)(yuan)顯(xian)(xian)色(se)(se)(se)性的(de)評價(jia)方法(fa)，以及近(jin)年(nian)來(lai)的(de)進展作一介紹。

一(yi)、一(yi)般顯色指數Ra

　　光源顯色(se)性的(de)評價(jia)方法，希望能(neng)夠既(ji)簡(jian)單又(you)實用。然而簡(jian)單和實用往往是(shi)兩(liang)個(ge)互相矛盾的(de)要求。在(zai)CIE顏色(se)系(xi)統(tong)中(zhong)，一般(ban)顯色(se)指數(shu)(shu)Ra就(jiu)是(shi)這樣一個(ge)折衷的(de)產物：它(ta)比較簡(jian)單，只(zhi)需要一個(ge)100以內的(de)數(shu)(shu)值，就(jiu)可以表達(da)光源的(de)顯色(se)性能(neng)，Ra=100被認為是(shi)理想的(de)顯色(se)性。但是(shi)，有時候人們(men)的(de)感(gan)覺并(bing)非如此。 例如在(zai)白(bai)熾燈照射下的(de)樹(shu)葉，看上去并(bing)不太鮮(xian)艷。問題在(zai)哪里？我們(men)來討論影響什(shen)么是(shi)一般(ban)顯色(se)指數(shu)(shu)。

　　為簡便起見，我們這里只討論一般顯色指數Ra的主要構成方法，而不討論它的具體計算方法。事實上，我們在日常生活里，常常在檢驗光源的顯色性。 許多人都有這樣的經驗，細心的女士在商場買衣服的時候，常常還要到室外日光下再看一看它的顏色。她這樣做，實際上就是在檢驗商場光源的顯色性：看一看同樣 一件衣服，在商場光源的照明下和在日光的照明下，衣服的顏色有什么不同。所以描述光源的顯色性，需要兩個附加的要素：日光（參考光源）和衣服（有色物 體）。在CIE顏色系統中，為確定待測光源的顯色性，首先要選擇參考光源，并認為在參考光源照射下，被照物體的顏色能夠最完善的顯示。CIE顏色系統規 定，在待(dai)測(ce)光源的相關色(se)(se)溫低于(yu)5000K時(shi)，以(yi)色(se)(se)溫接近的黑體(ti)作為參(can)考(kao)光源；當待(dai)測(ce)光源的相關色(se)(se)溫大(da)于(yu)5000K時(shi)，用色(se)(se)溫最相近的D光源作為參(can)改光源。這里D光源是一系(xi)列色(se)(se)坐標可用數(shu)字式表示、并(bing)與色(se)(se)溫有關的日(ri)光。

　　在選(xuan)定參考(kao)光源后，還需(xu)要選(xuan)定有色(se)(se)(se)物體。由于顏(yan)色(se)(se)(se)的(de)(de)(de)多樣性(xing)，需(xu)要選(xuan)擇一組(zu)標(biao)準顏(yan)色(se)(se)(se)，使(shi)它(ta)們能充分代表常用的(de)(de)(de)顏(yan)色(se)(se)(se)。CIE顏(yan)色(se)(se)(se)系(xi)統選(xuan)擇了8種(zhong)顏(yan) 色(se)(se)(se)，它(ta)們既有多種(zhong)色(se)(se)(se)調(diao)，又具有中等(deng)明度值和彩(cai)度。在u-v顏(yan)色(se)(se)(se)系(xi)統中，測(ce)定每一塊標(biao)準色(se)(se)(se)板，在待測(ce)光源照射下和在參考(kao)光源照射下色(se)(se)(se)坐(zuo)標(biao)的(de)(de)(de)差(cha)別，即色(se)(se)(se)位移 ΔEi，就可得到該色(se)(se)(se)板的(de)(de)(de)特殊顯色(se)(se)(se)指(zhi)數Ri。Ri=100—4.6ΔEi

　　對8塊(kuai)標準色(se)板所測(ce)得(de)的(de)特殊顯(xian)色(se)指數(shu)(shu)Ri取(qu)算術平(ping)均，就得(de)到(dao)了(le)一般(ban)顯(xian)色(se)指數(shu)(shu)Ra。可(ke)見光源的(de)一般(ban)顯(xian)色(se)指數(shu)(shu)Ra的(de)最大值為100，認為這時(shi)光源的(de)顯(xian)色(se)性(xing)很好。

二、一般顯(xian)色指數Ra的局限(xian)性

　　盡(jin)管一(yi)般(ban)顯(xian)色(se)指(zhi)(zhi)數(shu)(shu)Ra簡單實用(yong)，但是它(ta)(ta)在(zai)(zai)許多方面表現出嚴重不足。首先(xian)，顏色(se)是人們(men)主觀(guan)的感覺(jue)，不是物體(ti)固(gu)有的屬性，它(ta)(ta)與(yu)(yu)照明條件、觀(guan)察者、輻 照度、照度、周(zhou)圍物體(ti)和觀(guan)察角度等有關(guan)，并不存在(zai)(zai)什么所(suo)謂“真實顏色(se)"。但是由于在(zai)(zai)CIE系(xi)統中，已(yi)定義Ra在(zai)(zai)近似黑(hei)(hei)體(ti)的輻射(she)下(xia)達100，所(suo)以燈泡 制造商都有意識(shi)地(di)設(she)計燈泡，使在(zai)(zai)用(yong)它(ta)(ta)照射(she)物體(ti)時(shi)的顯(xian)色(se)性與(yu)(yu)黑(hei)(hei)體(ti)或(huo)日(ri)光(guang)(guang)(guang)照射(she)時(shi)盡(jin)可(ke)能相近。這意味(wei)著光(guang)(guang)(guang)源的光(guang)(guang)(guang)譜(pu)分(fen)布與(yu)(yu)黑(hei)(hei)體(ti)或(huo)日(ri)光(guang)(guang)(guang)有偏離時(shi)，會使顯(xian)色(se)指(zhi)(zhi)數(shu)(shu)下(xia)降。 例如用(yong)紅、綠、蘭三(san)個單色(se)LED組(zu)成的白光(guang)(guang)(guang)LED,當(dang)在(zai)(zai)它(ta)(ta)的一(yi)般(ban)顯(xian)色(se)指(zhi)(zhi)數(shu)(shu)Ra較低時(shi)，它(ta)(ta)的顯(xian)色(se)性有時(shi)并不一(yi)定很壞(huai)。

　　但是事實上，許多(duo)研究者Judd(2)、Thorntou(3)和Jerome(4) 已證實人們不(bu)一定(ding)(ding)最(zui)喜歡(huan)CIE所規定(ding)(ding)的參考光源照明時的顏色。例如前面已經(jing)提到的用(yong)色溫很低的白熾燈照射綠色的樹葉(xie)，并不(bu)一定(ding)(ding)是好的選(xuan)擇。規定(ding)(ding)在(zai)黑(hei)體(ti)或 日光照射時顯色指數為最(zui)佳值Ra = 100，存在(zai)疑問。

　　CIE規定的(de)(de)(de)參(can)考(kao)光(guang)(guang)源(yuan)是與待測光(guang)(guang)源(yuan)的(de)(de)(de)相關色(se)(se)溫(wen)接近(jin)的(de)(de)(de)黑體或(huo)日光(guang)(guang)，它們都(dou)是輻射(she)連續光(guang)(guang)譜(pu)(pu)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)源(yuan)，具有多種顏(yan)色(se)(se)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)譜(pu)(pu)成分。當色(se)(se)溫(wen)在(zai)(zai)6500K 時，其長短(duan)波(bo)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)譜(pu)(pu)功(gong)(gong)率分布(bu)較(jiao)(jiao)為均衡(heng)，作為參(can)考(kao)光(guang)(guang)源(yuan)應該(gai)說(shuo)較(jiao)(jiao)為合理。但當色(se)(se)溫(wen)在(zai)(zai)400K以(yi)下時，光(guang)(guang)譜(pu)(pu)功(gong)(gong)率分布(bu)嚴重不(bu)對稱，蘭色(se)(se)的(de)(de)(de)短(duan)波(bo)光(guang)(guang)譜(pu)(pu)功(gong)(gong)率遠小于(yu)紅色(se)(se)的(de)(de)(de) 長波(bo)光(guang)(guang)譜(pu)(pu)功(gong)(gong)率，其顏(yan)色(se)(se)偏向(xiang)紅色(se)(se)，作為參(can)考(kao)光(guang)(guang)源(yuan)存在(zai)(zai)疑(yi)問。

　　在CIE顏色系統中，8塊標準色板都是處在中等明度和色飽和度，在u~v 系統中為等距離間隔。它們對于室內照明，可認為已能充分代表各種常用顏色。但在室外照明時，往往存在一些色飽和度較高的顏色，這8塊標準色板已不能充分代 表常用顏色。許多學者認為標 色板數太少，是一般顯色指數的另一個不足。雖然CIE還有9—14號色飽和度較高的6塊色板，但它們并不包含在一般顯色指數Ra之中。在照明實踐中，人們 熟知的顏色為皮膚、樹葉、食品等，它們的顏色極為重要，但它們都被排除在一般顯色指數之外。Seim曾提議用20快標準色板,⁽⁵⁾但由于這會使計算變得太復雜而被拒絕。當前，計算機普遍使用，似乎這個提議又得重新考慮。