适合分光测量的CIE推荐光源与照明体常识

1.标准照明体

标准照明体在色度学中的定义为光谱能量的分布，并不发光，其实是个表格或曲线图，如表1所示，它告诉我们多少纳米的波长的光应该具有多少能量。

表1　CE标准照明体光谱功率分布

续表

注：表格摘自CIE015技术手册2018最新版。

2.形成色彩的三要素

形成色彩的三个要素是光源、物体和观察者，这三者缺少任何一个，都无法形成色彩。

（1）光源

光源，在色度学中的定义为实现标准照明体的发光体。光是自然界中的电磁波（如图1所示），其中400～700毫微米左右属于可见光（低于400毫微米的为紫外光，高于700毫微米的为红外光），不同的波长代表不同的颜色，代表不同颜色的各波长的电磁波基于标准照明体的相对光谱分布混合，就成了标准光源。

图1　自然界中的电磁波

（2）物体

物体对代表不同颜色纳米波长的光谱具有吸收性，不吸收的代表不同颜色的光谱被反射给观察者。如图2所示为印刷常用CMY油墨的光谱吸收与反射，其中绿色线代表照明体D50的光谱分布，黑色线代表人工D50光源的光谱分布。

图2　常用CMY油墨的光谱吸收与反射

（3） 观察者(www.xing528.com)

观察者即人眼，基于人眼特性的光谱计算三刺激值计算公式和过程如图3所示。 三刺激值是换算不同色彩空间值的基础，即三刺激值=各波长反射率×光谱×标准观察者加权的累加。

图3　基于人眼特性的光谱计算三刺激值

CIE通过视觉色彩匹配实验定义了一系列代表人眼特性的标准观察者函数，CIE1931定义了2°视角的标准观察者，CIE1964定义了10°视角的标准观察者，CIE2015定义了基于视锥细胞的2°、10°视角的标准观察者。

通过上述形成色彩的三个要素描述，可以说色彩是这样形成的：含有代表不同颜色能量的光照射到物体上，物体吸收部分颜色后把不吸收的颜色反射给人眼，就有了色彩。那么可以看出三个要素中唯一不稳定的就是光源，因此光源成为色彩的重中之重，光——代表颜色的波长混合，源——代表颜色的根源。

3.观色环境为何用照明体D

标准照明体分为A、B、C、D、E（如表1所示，B、C被降级了）。

在图4中可以看出A照明体相对光谱分布能量趋于线性分布，图中可以看出代表红色的波长范围能量最高，代表绿色波长范围的能量居中，代表蓝色波长范围的能量最低。CIE推荐充气钨丝灯作为其代表光源，红与绿的光色混合会发出黄色的光，所以A光源看上去是偏黄的，不适合视觉比色，但其特性非常适合分光测量。B、C照明体分别是近似5000K色温与6500K色温的分布。CIE推荐A光源加滤色镜作为其代表光源，由于其不包含紫外能量、滤色镜使用不便等问题，2004年第三版色度学CIE15技术手册取消了其标准照明体地位。

图4　A照明体相对光谱分布

E照明体是等能白光，是人为指定的色彩空间内，红绿蓝能量相等的白光，该白光可以是任何光谱组成的，只要光色正确即可，因此也无法应用于比色。

图5　日光照明体光谱分布

标准照明体D是代表了日光（daylight），物体在日光照射下显示的颜色才是其本来的颜色，如图5所示为日光照明体的光谱分布图，因此视觉比色需要D照明体光源。

通过上述知识，我们可以肯定地说：当光源与标准照明体的光谱能量分布一致的光源，就是我们需要的光源；当然不可能做到完全的一致，人眼的特性下光谱接近即可。