不同的光源,由于光譜分布的不同,我們在不同的光源下觀察物體的顏色就會存在差異。因此,為了統一顏色評定的光源環境,CIE規定了用于顏色評定的標準照明體和標準光源。本文對CIE顏色評定標準照明體和標準光源的類型做了介紹。
物體的顏色除了與該物體本身的光譜反射(或透射)特性以及觀察條件有關外,還和照明體或光源的光譜功率分布密切相關。同一物體在不同的照明體或光源的照明下,呈現不同的顏色,這一因素給顏色測量與國際交流帶來極大的困難。另一方面,實際的照明光源種類繁多,其中最重要的是日光和燈光。日光隨著天空云層、季節、時相和地點等的不同,其光譜分布會有顯著的差別;燈光屬于人工光源,不同品種光譜分布存在很大差異。因此,為了統一顏色評價的標準,便于比較和傳遞,國際照明委員會(CIE)針對顏色的測量和計算,推薦了幾種標準照明體和標準光源,包括標準照明體A、B、C、D、E 和標準光源A、B、C等。
1.標準照明體A
標準照明體A代表了“1968年國際實用溫標”絕對溫度為2856K的完全輻射體,它的色品坐標處于CIE1931色品圖的黑體軌跡上。
2.標準照明體B
標準照明體B代表相關色溫大約為4874K的直射日光,其光色相當于中午的日光,它的色品坐標緊靠黑體軌跡。由于標準照明體B不能正確地代表相應時相的日光,所以目前CIE已經廢除了這一標準照明體,而采用后面將要介紹的標準照明體D來代表日光。
3.標準照明體C
標準照明體C代表相關色溫大約為6774K的平均晝光,它的光色近似于陰天的天空光,其色品坐標位于黑體軌跡的下方。
4.標準照明體D
標準照明體D代表了各種時相日光的相對光譜功率分布,也稱為典型日光或重組日光。由于標準照明體D與實際日光具有較相近的相對光譜功率分布,并且比標準照明體B和C更符合實際日光的色品坐標。因此,CIE優先推薦采用標準照明體D65,在不能應用D65時,則建議盡量采用標準照明體D50、D55和D75。標準照明體D50、D55、D65和D75的相關色溫分別為5000K、5500K、6500K和7500K,其相對光譜功率分布曲線如下圖所示。
5.標準照明體E
將在可見光區內光譜輻射功率為恒定值的光刺激,定義為標準照明體E,也稱為等能光譜或等能白光。這是一種人為規定的光譜分布,實際上并不存在具有這種光譜分布的現實光源。
1.標準光源A
由于鎢絲白熾燈的發射率與同一色溫的完全輻射體的發射率差別較小,在可見光范圍內的差別小于1%,在紅外部分的差別約為2%。因此,CIE規定以色溫為2856K的鎢絲白熾燈作為標準光源A。如果要求更準確地實現標準照明體A的紫外輻射相對光譜分布,則推薦使用熔融石英殼或玻璃殼帶石英窗口的燈。
通常,白熾燈的鎢絲不能工作于較高的溫度。近年來研制的新型白熾燈即鹵鎢燈,其外殼由石英材料制成,燈內充入一定量的鹵化物,通過鹵化物與蒸發的鎢產生化學反應,可使鎢重新回到鎢絲上去,從而使燈可以在較高溫度下工作,且壽命較長,發光效率高。鹵鎢燈的相對光譜功率分布與完全輻射體更加接近,且在紫外部分的輻射也比常用的鎢絲燈強,所以色溫為2 856 K的鹵鎢燈可作為實用的標準光源A使用。
2.標準光源B
在標準光源A的前面加上一組特定的戴維斯-吉伯遜(Da-vis-Gibson)液體濾光器(又稱DG濾光器),可以實現標準光源B(相關色溫為4874K)的輻射。
3.標準光源C
類似于標準光源B,在標準光源A的前面加上另一組特定的戴維斯-吉伯遜液體濾光器,可以實現標準光源C(相關色溫為6774K)的輻射。
4.日光模擬器
對于標準照明體D,目前CIE尚未推薦相應的標準光源,但是 CIE 的相關技術委員會正在積極進行日光模擬器的研究,并已經取得一定的進展。由于工業生產中的精細辨色工作,要求照明光源具有近似真實的日光光譜功率分布,而熒光材料的顏色測量又需要日光光譜中的紫外輻射組分,可是標準光源B和C中都缺少這部分光譜,因此,日光模擬器已成為當前光源研究的重要課題之一。
從標準照明體D的光譜分析可以看出,日光具有鋸齒形光譜分布,同時校正濾光器也只能在一定程度上近似模擬日光的光譜分布,因此要研制出精確的日光模擬器是很困難的。目前,正在研制的日光模擬器主要有三種類型,即氙燈日光模擬器、白熾燈日光模擬器和熒光燈日光模擬器,其中氙燈日光模擬器模擬效果最好。