09.光源：度量颜色从量化光源开始《颜色-不是你想象的那样（第二版）》
光源也可以量化的。
光源
对于光源，英语有两种说法：Light sources 或者 lluminants。其实他们是有区别的。
（1）Light sources：发光体（照明体）。泛指能发出光（可见光）的物体，如太阳，蜡烛，灯泡等。但是有些发光体发出的光是变化的不稳定的。例如太阳光，就算在同一天光照辐射都是不一样的，是变化的，更何况在不同的天气，不同的季节。所以很难用这些不稳定的光源来进行对颜色的描述和交流。
（2）lluminants：光源。是一个可以定量描述的发光体。是国际照明委员会 CIE（Commission Internationale de L'Eclairage）为了对颜色的评估和计算而定义了不同类型的，能用数学表（相对能量和波长)表示的光源。后面所说的光源，指的就是这类是能用光谱能量分布来表示的发光体。有定义的光源如下5个系列：
Illuminant A（A光源）
Illuminants B and C（B光源和C光源）
Illuminant series D（D系列光源）
Illuminant E（E光源）
Illuminant series F（F系列光源）
光谱功率分布SPD：spectral power distribution：国际照明委员会 CIE（Commission Internationale de L'Eclairage）为了对颜色的评估和计算而定义了不同类型的，能用数学表（相对能量和波长)表示的光源。其实定义的就是光源的光谱功率分布曲线。光谱功率分布曲线的光源的特征。不同的光源有着不同的光谱功率分布曲线。光谱功率分布（SPD）的意思就是光源发出可见光的不同光谱波长（400nm~700nm）的功率是不同的。
常用光源介绍
（1）A光源
A光源是代表了典型的国内钨丝灯照明。其相对光谱功率分布相当于普朗克辐射体（黑体辐射）在大约2856 K温度下显示的颜色（也就是色温为2856K）。偏红黄相的光源。A光源光谱功率分布（SPD）如下。
从光谱功率分布曲线图看到，横坐标是可见光波长（从图片上也很直观看到不同波长所代表的颜色），纵坐标是发出的电磁波功率大小，可以理解成强度的大小。
上图中的曲线代表着A光源发出的不同波长的电磁波的功率的不一样的。从图上可以看到，A光源发出的电磁波，短波的功率较低（可以理解成发出的蓝光绿光是比较少），长波的功率较大（可以理解成发出的红光黄光比较多）。所以光从A光源这个光谱功率分布曲线也可以大致了解，这A光源发出的是一种比较暖的红黄相的光线。也就是我们常见的白炽灯。
（2）B、C光源
光源B和光源C用来模拟日光，他们都是来源于经过过滤的A光源 。B作为代表中午阳光，色温4874 K，而C代表平均色温6774 K。他们很接近自然日光，特别是在短波可见光和紫外线光谱范围。但如今被更为适合模拟日光的D光源所替代。所以光源B和光源C可以不用。
（3）D系列光源
光源D代表了各时相日光的相对光谱功率分布。工业界应用极为广泛的D65和D50。色彩科学家根据不同地区、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，定义并计算各个时间的日光光谱功率分布 SPD。
其中，D后面的数字表示色温：
D50：表示色温5000K左右
D65：表示色温6500K左右
如此类推。
（4）E光源
光源E是相等能量辐射，一个能给出所有波长都相同的光源。是一个被设计出来的理想化的光源，但实际中不存在的，应用中参考意义不大。光源E不是黑体,所以它没有色温，但它近似D系列光源色温5455 k（标准光源D55是最接近）。
（5）F系列光源
F光源代表各种类型的荧光灯。如下图看到F光源的光谱功率分布图不像之前看到的A光源和D光源，F光源有几个比较尖锐的峰，这些峰就是发出来的荧光。
F1-F6标准荧光灯：锑（Sb）和锰（Mn）激活卤磷酸钙荧光粉发出的半宽频的荧光。
F7-F9标准荧光灯：激活多种荧光粉发出的宽频带的荧光。
F10-F12标准荧光灯：由三元复合稀土荧光粉发出的狭窄三重频带红R、绿G、蓝B 组成的窄频带光源。通过R、G、B三色光来覆盖整个可见光光谱。
F系列光源发出的这些荧光（峰）对颜色的影响很大，后期会详细讲解。
下表格汇总了不同光源的数据、相对色温及色相，仅供参考。
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以上介绍的光源通常安装在标准光源箱内，主要用于检测物品的颜色偏差。让生产工厂或实验室非现场也能获得与这些特定环境下的光源基本一致的照明效果。如下图：
标准光源箱内常用的光源主要有以下5种：
D65：用来模拟白天没有天阳光直射的自然光。大部分客户都会使用这种光源；
TL84（F11）：主要用于一些欧洲商品里面的光源；
CWF（F02）：冷白荧光，主要用于一些美国商品里面的光源；
A光源：也就是我们常见的白炽灯；
UV灯：紫外灯，主要用于观察物体是否含有荧光颜色。
标准光源及其性质
（1）标准光源
虽然国际照明委员会 CIE定义了这么多种光源，但同时，国际标准化组织（ISO）在2000年对标准观察环境和标准光源做出了规定，即ISO3664:2000。其中对标准光源的光谱要求如下：
色温要求：光源的色温必须是5000K-6500K，在这种光源色温下观察颜色的效果基本类似于中国大部分地区上午8点至10点，下午3点至5点的自然光下的观察效果。
显色指数要求：光源的显色指数Ra>90
光源照度（光照强度）要求：光源通过反射照射在被观察物体表面上的亮度应达到2000Lux(±500Lux)。被照表面在1m×1m的范围内，任一点的照度不得低于被照表面中心照度的75%
（2）色温
色温（Color temperature）是照明光学中用于定义光源颜色的一个物理量。
光源的色温是以光源发光时所显现的颜色与一个绝对黑体被高温燃烧时所显现的颜色相一致时的燃烧温度来定义的，它的单位是绝对温度Kelvin开尔文【K】。
其中，开尔文【K】与摄氏度【℃】的转换关系如下：
K(开尔文）=273.15+T(摄氏度）
K值越高，显现的颜色就愈趋向于白蓝色；
K值越低，显现的颜色就愈趋向于黄红色。
开尔文认为，假定纯黑体，能够将落在其上的所有热量吸收，而没有损失，同时又能够将热量生成的能量全部以“光”的形式释放出来的话，它产生辐射最大强度的波长随温度变化而变化。
下图显示了不同色温的光源的颜色：
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一般来说，
色温超过5000K的颜色称为冷色调cool colors （bluish white蓝相白）；
色温在2700-3000K的颜色称为暖色调warm colors （yellowish white through red偏红的黄相白）。
最有趣的是：
色温越高，颜色越白蓝，成为冷色调；
色温越低，颜色越红黄，成为暖色调。
请不要混淆哦。
之前提到的Illuminant A（A光源）色温2856K，是偏红黄的光源。
Illuminant series D（D系列光源）中的D65色温6504 K，比较白蓝。
相关色温：不少其他光源，诸如荧光灯，并不按照黑体的放射曲线辐射能量，所以其经常使用相关色温（CCT）。比较一个光源发射出的光色和某一温度下的黑体（如铂）辐射的光色相一致时，便把此时黑体的温度表示为光源的颜色温度（即色温）。
这种做法的前提是光源的光谱分布与黑体轨迹比较接近。但实际上，绝大多数照明光源的光色并不能恰好在黑体辐射线上，于是Raymond Davis等人提出了相关色温的概念，其核心思想是在均匀色品图上用距离最短的温度来表示光源的相关色温，用K氏温度表示。
如下的色度图中，如果光源颜色落在弧线上，就可以用色温表示，如果光源颜色没落在弧线上，用距离最短的温度作为该光源的相关色温。
（3）显色指数 (CRI)
国际照明委员会（CIE）对显色性的定义是：与标准的参考光源相比较，一个光源对物体颜色外貌所产生的效果。
换句话说，是一个光源与标准光源（例如日光）相比较下在颜色辨认方面的一种测量方式。CRI是一种得到普遍认可的度量标准，也是目前评价与报告光源显色性的惟一途径。
显示指数color rendering index(CRI) 用来衡量物体本身所具有的颜色与它在某一光源照射下所显现的颜色之间的差异性，即：
Ra = 物体在某一光源照射下所显现的颜色 ÷ 物体本身所具有的颜色。
Ra表示某光源的显色指数。
Ra愈接近100%，表明在该光源照射下，物体所显现的颜色与物体本身所具有的颜色的差异就愈小，同样一盆五彩缤纷的花，放在显色指数高的光源下所显现的色彩与放在显色指数低的光源下所显现的色彩是不一样的。
如下图：同一盆花分别在显色指数60、80、90下的颜色，显色指数越高，花的颜色更趋于真实。
图片来源见水印
所以，根据色温，显色指数，能符合ISO3664:2000的标准光源只有D65光源了。
知识账本
光源，指的是能用光谱能量分布来表示的发光体。常见的光源有A光源、D65光源和F系列光源，但根据色温，显色指数，能符合ISO3664:2000的标准光源只有D65光源了。