色彩学中的光源知识0

平日的生活里我们是否常常会有这样的体验，在商店里看中了某种颜色的商品，买来后发现颜色不是商店里看起来的感觉？

比如这是在巴黎贝甜拍摄的礼品包装盒，一眼看去，包装盒的侧立面像是带有荧光效果的紫罗兰，正面则是灰蓝色。

如果把这组包装盒拿到日光灯下看一看...

原来如此，或许这才是你喜欢的颜色。

如果你想用这个包装盒的颜色来粉一面墙，打造一个瑞典最新生活方式Lagom风格的室内空间。

你会选择哪一张照片发给涂料店的朋友来给你挑选对的颜色呢？

你大概不会选择第一张照片发送给涂料店的朋友来匹对颜色，因为生活经验告诉我们，“特殊的灯光”让包装盒的颜色“失真”了。

回归科学角度，我们来说说什么是光源，

难道这个问题还要问？谁家里没有7、8种不同的灯具，夜幕降临，城市的霓虹

绚丽，灯火阑珊这不都是光源么？

没错，生活环境里处处皆光源，只是从科学角度，我们要追溯问题的本质。

首先，我们来讲讲观察视角，第一步就是要抛开主观视角，贴近客观本质。

举个最简单的例子，在我们没有搞清楚这个世界之前，所见即所得，我生活的这方圆百里地，就是我们认为的世界。而事实是，中国大陆是地球的一部分，地球是银河系的一部分，银河系是宇宙的一部分。

同样的道理，色彩三要素之可见光源只不过是辐射的一小部分，我们的色彩感知来源于复杂的视觉系统（人眼+大脑）对外界物理刺激的解码，而这个外界物理刺激从广义角度来讲即辐射体放射出的电磁波。

辐射度学

是对被称为光学的电磁波段的辐射功率（Radiant Power）进行测度，包含微波（Microwave)、红外(IR)、可见光谱(VisibleSpectrum)、紫外(UV)范围的电磁波段，波长范围从1毫米到100纳米，频率在3x 1011 到 3 x 1016 赫兹，对其测量的单位是瓦特 (Watts)。

the daylight spectral radiance distribution

the spectrum measured in physical units (power in watts) relative to the value at 555 nm; data from ASTM G173 (2003)

光度学

是对人眼的感光细胞所能感知的电磁波段的辐射功率进行测度，即可见光谱的辐射功率（波长范围380纳米到780纳米），由于人眼感光细胞需要一定的阈值强度才开产生感知，因此光度学采用流明（Lumens）作为单位,是辐射体在可见波段产生的辐射强度刺激人眼感光细胞的效率。

the daylight spectral luminance distribution

the spectrum measured in perceptual units (luminance in lumens), relative to the value at 555 nm

色度学

在此前人眼的色彩知识中讲到，人眼的感光细胞中有3种锥体（Cone）细胞分别感应短波（S）、中波（M）和长波（L）部分，主要负责光亮条件下的颜色和细节感知，即明视觉（Photopic vision），色度学则是对电磁波辐射功率与视锥细胞感应曲线进行量化计算的积分方程，通俗讲，色度学是为了实现色彩的视觉匹配。

reflectance curves and cone outputs for titanium white (PW6) and ivory black (PBk9)

normalized cone spectral curves from Vos, 1978 and Werner, 1982 光谱功率分布是光源的“身份”

决定光源色彩特性的核心参数为光谱功率分布（SpectralPower Distribution，SPD），即为光源在不同波长单色光的辐射功率分布，许多其他光品质参数均是从光谱功率分布计算得出，如色温、显色指数、色品坐标等等。

光谱功率分布常用直角坐标系表示，横坐标为波长，纵坐标为单位波长间隔内的辐射功率。卤钨灯的光谱功率分布在长波段较高，其色光偏红；而标准6500K日光的光谱功率分布在短波段较高，其色光偏蓝。光源的SPD可通过分光辐射度计测量得到。

CIE照明体

为了统一色彩评价和测量的标准，国际照明委员会CIE推荐了几种照明体（illuminant），包括标准照明体A、标准照明体D65、日光D系列照明体，照明体E；照明体专指一组特定的光谱功率分布数据，其数值已经标准化，具体数值或计算方式可参见参考文献。

在光辐射测量中，常用黑体作为原始标准来标定其他的辐射体，以用作测量标准，如国际照明委员会（CIE）规定的以色温为2856K的钨丝白炽灯，即标准光源A。照明体D代表了各时相日光的相对光谱功率分布，也称为典型日光或重组日光，如工业界应用极为广泛的D65和D50。众所周知，不同地区、不同时间的日光光谱功率分布是不同的。在1963年时，一些色彩科学家对不同地区、不同时间的日光光谱功率分布、色温等进行观察和测量，积累了大量日光数据。1967年，CIE基于研究成果来定义并计算各个时相的日光SPD。

各时相CIE定义日光光谱功率分布

CIE在D系列照明体中最常用的为D50、D55、D65、D75，分别代表的相关色温分别为5000K、5500K、6500K和7500K的日光。

CIE标准光源

标准光源为能发光的真实物理辐射体，而照明体为CIE推荐的一组光谱功率分布数值，标准光源的CIE推荐如下：

标准光源A是由色温2856K的透明玻璃充气钨丝灯作为A光源来实现标准照明体A。对于D系列照明体，CIE尚未推荐相应的标准光源，因此D系列照明体的模拟成为当前光源研究的重要课题之一。

目前研制的模拟D系列照明体的人工光源有：荧光灯、带滤光器白炽灯、高压氙灯、LED光谱可调模拟器四种；其中LED光谱可调模拟D系列照明体效果最好，各光品质参数最优，在以后的文章中会专门提到如何评价标准灯箱光源的指标和方法。

标准灯箱常用光源

从事色彩工业的同行，应该对标准灯箱不陌生，标准灯箱的作用是模拟各种常见的照明场景，用于视觉判断样品颜色是否符合要求；灯箱中常见的照明体和对应商用光源名总结如下：

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