光源在照射物体时，能否充分显示被照物颜色的能力，称为光源的显色性。1965年，国际照明委员会推荐在CIE色度系统中，用一般显色指数Ra来描述光源的显色性。虽已被照明界广泛接受，但是也存在一些问题，本文简单总结了光源显色性的五种评价方法。

一、一般显色指数Ra

光源显色性的评价方法，希望能够既简单又实用。然而简单和实用往往是两个互相矛盾的要求。在CIE颜色系统中，一般显色指数Ra就是这样一个折 衷的产物：它比较简单，只需要一个100以内的数值，就可以表达光源的显色性能，Ra=100被认为是最理想的显色性。但是，有时候人们的感觉并非如此。 例如在白炽灯照射下的树叶，看上去并不太鲜艳。问题在哪里？我们来讨论影响什么是一般显色指数。

为简便起见，我们这里只讨论一般显色指数Ra的主要构成方法，而不讨论它的具体计算方法。事实上，我们在日常生活里，常常在检验光源的显色性。 许多人都有这样的经验，细心的女士在商场买衣服的时候，常常还要到室外日光下再看一看它的颜色。她这样做，实际上就是在检验商场光源的显色性：看一看同样 一件衣服，在商场光源的照明下和在日光的照明下，衣服的颜色有什么不同。所以描述光源的显色性，需要两个附加的要素：日光（参考光源）和衣服（有色物 体）。在CIE颜色系统中，为确定待测光源的显色性，首先要选择参考光源，并认为在参考光源照射下，被照物体的颜色能够最完善的显示。CIE颜色系统规 定，在待测光源的相关色温低于5000K时，以色温最接近的黑体作为参考光源；当待测光源的相关色温大于5000K时，用色温最相近的D光源作为参改光 源。这里D光源是一系列色坐标可用数字式表示、并与色温有关的日光。

在选定参考光源后，还需要选定有色物体。由于颜色的多样性，需要选择一组标准颜色，使它们能充分代表常用的颜色。CIE颜色系统选择了8种颜 色，它们既有多种色调，又具有中等明度值和彩度。在u-v颜色系统中，测定每一块标准色板，在待测光源照射下和在参考光源照射下色坐标的差别，即色位移 ΔEi，就可得到该色板的特殊显色指数Ri。Ri=100—4.6ΔEi

对8块标准色板所测得的特殊显色指数Ri取算术平均，就得到了一般显色指数Ra。可见光源的一般显色指数Ra的最大值为100，认为这时光源的显色性最好。

二、一般显色指数Ra的局限性

尽管一般显色指数Ra简单实用，但是它在许多方面表现出严重不足。首先，颜色是人们主观的感觉，不是物体固有的属性，它与照明条件、观察者、辐 照度、照度、周围物体和观察角度等有关，并不存在什么所谓“真实颜色”。但是由于在CIE系统中，已定义Ra在近似黑体的辐射下达最高值100，所以灯泡 制造商都有意识地设计灯泡，使在用它照射物体时的显色性与黑体或日光照射时尽可能相近。这意味着光源的光谱分布与黑体或日光有偏离时，会使显色指数下降。 例如用红、绿、兰三个单色LED组成的白光LED,当在它的一般显色指数Ra较低时，它的显色性有时并不一定很坏。

但是事实上，许多研究者Judd(2)、Thorntou(3)和Jerome(4) 已证实人们不一定最喜欢CIE所规定的参考光源照明时的颜色。例如前面已经提到的用色温很低的白炽灯照射绿色的树叶，并不一定是最好的选择。规定在黑体或 日光照射时显色指数为最佳值Ra = 100，存在疑问。

CIE规定的参考光源是与待测光源的相关色温最接近的黑体或日光，它们都是辐射连续光谱的光源，具有多种颜色的光谱成分。当色温在6500K 时，其长短波的光谱功率分布较为均衡，作为参考光源应该说较为合理。但当色温在400K以下时，光谱功率分布严重不对称，兰色的短波光谱功率远小于红色的 长波光谱功率，其颜色偏向红色，作为参考光源存在疑问。

在CIE颜色系统中，8块标准色板都是处在中等明度和色饱和度，在u~v 系统中为等距离间隔。它们对于室内照明，可认为已能充分代表各种常用颜色。但在室外照明时，往往存在一些色饱和度较高的颜色，这8块标准色板已不能充分代 表常用颜色。许多学者认为标 色板数太少，是一般显色指数的另一个不足。虽然CIE还有9—14号色饱和度较高的6块色板，但它们并不包含在一般显色指数Ra之中。在照明实践中，人们 熟知的颜色为皮肤、树叶、食品等，它们的颜色极为重要，但它们都被排除在一般显色指数之外。Seim曾提议用20快标准色板,(5)但由于这会使计算变得太复杂而被拒绝。当前，计算机普遍使用，似乎这个提议又得重新考虑。

由于光源的显色性评价存在这两大问题、许多其它的评价方法引起广泛兴趣，本文将就作者所知作一简要介绍。

三、夫勒特利指数Rf

研究表明人们倾向于记住比较熟悉的物体的颜色，而且是记住它的生动的、饱和度较高时的颜色。这种记忆色与喜爱色往往相一致，而且倾向于向饱和度 高方向偏移。如人们肤色的记忆色，倾向于向红方向偏移，树叶色向绿色方向偏移。显然与CIE中的Ra方法不同。Rf事实上是对Ra的修正，这个修正包括二个方面：

第一，在参考光源的照明下定义Rf = 90,只有在假想的“完美光源”照明下，才有Rf = 100。

第二，选择10块标准色板，即除了原来1-8号标准色板外，还加上13号14号二块色板，相应于皮肤色和树叶色。这时，“完美光源”就是指在它的 照射下，能把10块标准色板的颜色向喜爱方向偏移的光源。

由此可见，对每块标准色板来说，相应的“完美光源”的色坐标是各不相同的，可以由实验确定。这也 说明了这样的“完美光源”只能是假想的。Rf的计标方法与Ra相似，但有二点不同：

（1）对于每块标准色板，参考光源的色坐标都需要调整，即根据实验确定 的“完美光源”色坐标。然后，在待测光源照明时，每块色板的色差是与其相应的“完美光源”相比较后得到。

（2）在计算Rf时，取10块色板的色差平均值， 但是每块色板的权重不同。13号色板是肤色，权重是35%、2号是15%、14号是15%、其余是每块5%。这里特别强调了肤色的重要性。所以待测光源的 Rf可以高于参考光源Rf = 90，但小于100。

四、颜色偏爱指数（CPI）

颜色偏爱指数CPI（colour preference index）利用上节提出的喜爱色概念,定义在D65光源照明下，颜色偏爱指数CPI =100。于是待测光源的CPI可以这样得到：在待测光源照射下，计算8块标准色板的色坐标与最喜爱色的色坐标之差，并求其矢量和的

平均值（ ）：

CPI=156-7.18（）

以上计算都是在CIE的UV色度系统中进行。

虽然CPI与Rf都利用了最喜爱色这一概念，但两者有很大差别：

（1）在计算Rf时，用1—8号和13、14共10块标准色板，而CPI只用1—8块标准色板。

（2）技术Rf时，色差（ΔE）取实验值的1/5，而CPI取原始实验值。

（3）计算Rf时，各块色板的权重不同，而CPI取相同权重

（4）根据定义Rf的最大值为100，而CPI的最大值为156

最后要指出提出Rf与CPI两个指数的研究人员，都用实验确定喜爱色，而在实验中采用的是日光色照明。现在有证据表明喜爱色与光源的相关色温有关。所以在使用Rf和CPI来恒量显色性时，仅仅适用高色温的光源。

五、色分辩指数（CDI）

用Ra、Rf或CPI来描述光源的显色性，参考光源必须与待测光源有相同的色温。颜色分辩指数CDI（colour discrimination index）克服了这个局限性。

该指数的提出，基于这样一个假定：在某种光源的照明下，能区别颜色的能力愈强，则此光源的显色性愈好。在某个光源照明时，8块标准色板在CIE的UV色度图中，所包围的面积为：

GA =0.5Σ（UiVj-UjVi） i,j=1,2,…8; i≠j

在C光源照明下，该面积GA=0.005，定义这时CDI=100，于是在待测光源的照明下，其色分辩指数为：

CDI=（GA/0.005）×100