什麼是顯色指數(CRI, Color Rendering Index)?

by Sam Nada | 2021/06/09

介紹

什麼是顯色指數(CRI, Color Rendering Index)? 它是一種用於衡量燈光照射在物體時,燈光本身顯示出光色的能力,即顯色指標。

燈光本身具有較高的 CRI值時,可以使商店的產品看起來光彩奪目、充滿活力。 如果燈光的CRI數值較低時,相同的產品則會看起來單調乏味。

orange-blue-coat-rack

你是否留意到超級市場裡的雞肉被放置在一個使用特別的燈光照明的展示櫃中, 這些雞肉看起來很新鮮,顏色鮮豔。

CRI顯色指數值高的展示櫃

然而,當你把雞肉拿到照亮賣場地板所使用的一般照明燈光底下時,雞肉便看起來蒼白,無法引起人的食慾。 這兩張照片分別使用了同一台相機拍攝的 (除了包裝的標籤以外,沒有經過任何圖片修改。) 這顯示了商用照明是如何明顯的加強了物體外觀給人的視覺感受。

了解更多關於照明設計的信息

一般照明的CRI顯色指數較低

有些事你需要知道 — 照明基礎篇

在進入CRI顯色指數之前,首先你要了解的是,一盞燈所發出的光包含了像彩虹那樣的所有顏色。 當你把一束光通過棱鏡衍射出來時,可以明顯的看出光色的差異。

Image by Spigget, derivative work: Cepheiden (talk)
CC-BY-SA-3.0 Generic

您可以使用光譜儀來完成相同的做法,光譜儀可以取得照射的光源,然後將單獨的光色衍射到稱為光譜圖之上。 右邊的光譜是來自於太陽光。

進一步了解MK350S Premium產品!

光譜儀和太陽光的光譜

你還需要了解的第二件事情是不同的光色有著不同的數量(或強度)。 太陽光包含了大量光色的光譜, 然而,螢光燈與太陽光相比之下,螢光燈的光譜在許多光色上顯得不足。

這就是說,如果您的燈光缺少了某些顏色,則被照射的場景中將無法很好地反射出這些顏色。 換句話說,如果您的燈光缺少了紅色,被照射的雞肉就無法顯示出紅色。

你還需要知道的第三件事是物體(例如蘋果)本身並不具有顏色, 蘋果本身只會反射出光中的紅色(它們只顯現出紅色), 那麼照射在蘋果的其他顏色(例如綠色、藍色、洋紅色)發生什麼變化呢? 蘋果吸收了這些顏色。

圖片來源:Lighting Survival Handbook 您可以在文末取得免費手冊

CRI顯色指數這個指標是如何運作的呢?

第一個正式的顯色指標簡稱它為“CRI”指標, 它是由 CIE(Commission Internationale de l’Eclairage)所定義。 CRI 顯色指數使用的是太陽光(日光)做為黃金標準。 因此,如果你的光源可以仿造出太陽光的顯色能力即可以得到CRI 為100的數值。 然而,螢光燈可能只有得到較低的CRI數值約65分。 因此,數值越高,燈的顯色能力越好。

CRI顯色指數使用日光作為黃金標準

實際上,CRI 顯色指數的評分是來自於僅只8個顏色的樣品,稱為 R1 到 R8。 光譜儀從光源中取得這8個顏色,並將它們與太陽光所產生的相同顏色進行比較。 每個樣品顏色的比較給予0-100的範圍,

然後將8個顏色的平均值做為最終的CRI顯色指示的數值。

為什麼我們需要測量 CRI顯色指數呢?

當鎢絲燈統治地球的時期,其光色的表現在本質上是與日光相似的(都是採用黑體輻射線)—— 這比較容易預測和保持光色的一致性。 然而,鎢絲燈正面臨被節能的LED燈所取代 —— 這些燈的區點是CRI顯色指數可能因產品的特性與每批不同時期所生產而有所差異。

使用CRI 的工作場合:

  • 買家在大批量採購燈具時,在燈具出貨時會使用光譜儀抽查燈具,以確保CRI與賣家的規格相符。 了解 商用照明
  • 高級流行服飾連鎖店也會為他們的商店大批購買燈具, 他們需要確保CRI顯色指數值夠高,使得在商店裡所展示的服飾得以顯示出繽紛的色彩。 了解更多關於照明設計的信息
  • 外科手術也需要使用具有較高CRI顯色指數的燈具,解剖時可以正確區分出身體的各個組織。 CRI顯色指數在藥房或養老院也很重要,這可以幫助他們區分出藥丸的顏色。
  • 使用於藝術色彩修復的照明需要有適當的CRI顯色指數也是相當重要的。
  • LED 公司也會使用 CRI R1-R14(如下所述)數值來衡量同色異譜問題(在不同光源下呈現不同的顏色)。

如果沒有測量CRI顯色指數,我們能做的就只有信賴燈具包裝上所標示的規格了, 通常CRI顯色指數會被標示出來,但並不所有廠商都會標示此訊息。

CRI and Store Display

顯色指數與商場展示

Clark Street Mercantile @ unsplash.com

LED manufacturing

顯色指數與醫療應用

燈具包裝標示CRI顯色指數

CRI顯色指數的缺點

CRI顯色指數的問題已被記錄在案, 由於R1-R8 的顏色屬於較為柔和的顏色,對於使用平淡顏色的服裝和建築行業來說,以此做為顯色評估是足夠。 但是,這個8個顏色無法表達出您的燈光是否可以呈現出更飽和的顏色,例如雞肉的粉紅色。 另一個關於CRI顯色指數的批評是它不適用於螢光燈和 LED照明。

CRI 顯色指數(Ra)的樣品顏色

於是CIE組織又增加了6個更飽和的顏色R9-R14,並稱之為CRI顯色指數的新指數(R96a)—— 前者簡稱為CRI(Ra), 然而,儘管 R96a 可說是一個改善,只是對於照明行業中的改變總是來得很慢。 因此CRI (Ra) 仍然被廣泛的使用著。

CRI 顯色指數 (R96a) 的樣品顏色

顯色指數中的R9這個顏色特別有趣,因為這個顏色代表著膚色或者肉色。 R9的數值越高表示您商店中展示的雞肉會顯得新鮮和多彩。

準確的顯示出膚色也受到影視行業的高度重視,因為觀眾總是關注演員的臉部。

如右圖所示,光譜儀可以顯示出包含了15個單獨CRI顏色的評分表。

CRI R9 value

MK350S Premium CRI顯示指數 (Ra和R96a) 列表

R9在化妝品行業也很重要,因為在付費的客戶面前必須準確顯示出膚色。 美容師會使用MK350D基本款的光譜儀來確保他們的燈具有適當的 CRI數值。

了解更多關於MK350D手持式分光光譜儀

顯色指數使用於化妝行業

其他重要的顯色指數

TM-30-15

TM-30-15是IES(照明工程學會)所制定的顯色指數, 與CRI一樣,TM-30-15也是使用顏色樣品並對每種顏色進行 0-100 的評分和計算其平均值。 然而,TM-30-15 有99個樣品顏色,而CRI (R96a) 有14個, 更多的顏色進行比較代表著更準確地表示顯色能力。

TM-30-15 還可以測量飽和度(強度)。 到目前為止,我們談論了燈的光色缺陷, 燈光也可能有太多顏色(過度飽和),這將會使場景顯得不自然。

CV600 Color Rendering Metrics

TM-30-15 使用的99個樣品顏色

燈光的顏色不夠飽和 (模擬圖)

燈光的顏色過度飽和 (模擬圖)

TM-30-15提供了很好的工具是顏色“飽和度過低”和“飽和度過高”的視覺表現。

Cinematic and Television Light Meter Handbook

CQS顏色質量量表

這是另一個顯色指數是由美國的一個機構NIST(國家標準與技術研究所)開發的CQS或顏色質量量表。 CQS宗旨在彌補 CRI (Ra)顯色指數的缺陷。

CQS顏色質量量表的顏色樣品為15個並且包括了飽和色。 此外,CQS使用CIELAB 色彩空間模式,此為一個更為統一的系統由CIE所推薦。 它還考慮了飽和度和人類的喜好, 更重要的是,CQS可以可靠地與傳統光源(鎢絲燈)以及 SSL(solid state lighting)固態照明(即 LED 燈)一起使用。 CQS遵循其他顯色指數系統,使用顏色樣品並將它們平均以獲得 1-100 的顯色指數。

CV600 Color Rendering Metrics

CQS顏色質量指數在100數值中得到80.8

TLCI 與 SSI – 使用於電視和電影行業

到目前為止,我們所討論的顯色指數都是以人類如何看待光的角度而設計。 然而,在電影和電視中,使用的是攝影相機來 “看” 和解讀光與顏色的,而這是一個不一樣的感測機制, 這代表著我們將需要一個完全不同的顯色指標。

因此,我們看到了另外兩個顯色指數出現了,TLCI(影視照明一致指標)和 SSI(光譜相似性指數)。

這兩個指數都是由各自電視和電影行業的工作人員和組織所開發。

了解更多關於 TLCI 和 SSI 的信息!

了解更多關於CV600影視專用光譜儀

CV600 Color Rendering Metrics

TLCI(影視照明一致指標)和 SSI(光譜相似性指數)評價

並非所有LED燈都是相同的 – 因此,請檢查您的CRI顯色指數

對於照明來說,準確地顯色是很重要, CRI顯色指數讓商店貨架上的產品看起來更有吸引力是一件好事。 在其他應用中,這也是必須的,例如:醫療應用。 LED照明是未來的趨勢,但是,來自於不同的供應商,甚至是產品每一批次生產之間,要保持產品的一致性確實存在著問題。

出於這個原因,燈具的買家、賣家甚至是終端用戶都尋求光譜儀來測量各種指標以檢查燈具顯色能力的品質。 三思而後行,購買燈具之前切記先檢查CRI顯色指數。

category
UPRtek Survival Handbook

免費取得Lighting Survival Handbook說明了照明的基礎資訊,包括色彩、光學與光的行為等等。 Get it!

Cinematic and Television Light Meter Handbook

免費取得 Cinema Lighting Handbook 詳細解釋了顯色指數(CRI、TM30、TLCI)等等。 Get it!

Handbook Series

The Grow Light Handbook

室內農業、PAR 測量計和植物生長燈初學者所需了解的一切 —— 歷史、工業、垂直農業、PPFD、燈的類型、光合作用...等等!

▸獲取資訊

關於UPRtek

United Power Research and Technology

UPRtek(成立於2010年)是儀器製造商,致力於研發高精度的手持式光源測量儀器,其產品項目包括手持式分光光譜計、植物照明檢測計和輝度計…等等。
 
UPRtek的總部、研發和製造單位皆位於台灣,並通過我們認可的全球經銷商行銷全球。

▸ 繼續閱讀

公告

UPRTEK參加第30屆國際擬南芥研究會議(ICAR 2019)

UPRtek中國區合作伙伴-海陞光電暨植物燈箱客戶寧波江南儀器共同出席湖北省武漢市華中大學承辦的「第30屆國際擬南芥大會(ICAR)」

▸ 繼續閱讀