任何颜色，只要是白色TM-30就能成为我们所需要的明确的色彩质量指标吗？

固态照明的出现使普通消费者变成了照明鉴赏家。人们很快意识到，还有更多选择可供选择，做出正确的决定至关重要–无论是对于家庭氛围照明，和平与高效的办公室照明，照亮关键任务（如手术）还是最好地展示商品。


过去一切都如此简单，包括公认的灯泡性能指标。多年来，照明行业一直使用显色指数（CRI）作为平均保真度的简单表示，用它来渲染一组标准颜色样本。样本集可包含多达14种颜色，包括中色度的柔和色调，饱和的红色，黄色，绿色和蓝色，以及标准化的肤色。


在确定要测试的光源的相关色温（CCT）之后，计算相同CCT的参考光源，然后由测试光源和参考光源照亮颜色样本。然后确定CIE YUV颜色空间中照明颜色的坐标，并计算每个样本的坐标对之间的距离（Ei），并将其用于生成表示每个样本保真度的一组结果（Ri）。 。这些值的算术平均值给出了测试源的CRI。


作为一种相对容易计算且易于专家和消费者理解的简单指标，CRI多年来一直是受青睐的行业标准。它已足够用于白炽灯照明，这为制造商提供了很少的机会人为地调整普通白色（非彩色）光源的特性。但是，现在，制造LED产生白光的复杂过程为制造商提供了提供更多选择的机会。CRI无法描述任何特定对象的颜色差异，因此无法了解一种来源与其他来源相比将如何使对象看起来更像。此外，不道德的供应商可以利用CRI的简单性来为劣等产品设计高分。


TM-30：旨在克服CRI的局限性


美国照明工程协会（IES）于2015年9月推出了新的TM-30测试方法，该方法可能会改变所有类型的LED照明制造商的方式-从单个发射器到LED模块，光引擎和照明设备-描述产品推向目标市场。


TM-30测试方法旨在弥补现代LED照明具有更大的可调节性所带来的CRI缺陷。特别是，CRI量化了与相同CCT的理想发射器性能的偏差，但没有定性描述缺陷。如图1所示，检测到的偏差可以是负色或正色移，或饱和度中的负色或正变化。


色调或饱和度的任何变化的大小图


色彩再现取决于色彩辨别力和色彩偏爱以及色彩保真度。由于这些趋势通常与饱和度有关，可以用色域进行量化，因此TM-30建议用保真度和色域来表达色彩质量，并提出一种颜色矢量图形，以视觉方式描述色相和饱和度变化。


色彩空间选择


TM-30使用的色彩空间比CIE YUV色彩空间新，CIE YUV色彩空间是二维的，并且被认为与人类感知色彩的三维方式不太吻合。TM-30寻求一种与Munsell色彩系统更紧密匹配的色彩空间，该系统以亮度，色相和色度来描述色彩感知。图2说明了原理。


孟塞尔1929色彩系统的图像


下方的图3显示了颜色如何适应此框架，其中亮度在垂直平面中变化，色度（饱和度）随着与中心距离的增加而增加，色相随角位移而变化。


孟塞尔三维色轮的图像




与CIE YUV空间相比，孟塞尔系统更适合于在三个维度上描述对象的颜色。但是，孟塞尔坐标很难计算。TM-30小组将CAM02-UCS色彩空间确定为与Munsell系统很好对应的可行解决方案，同时允许使用相对简单的数据来计算对象色彩的3维坐标。此外，CAM02-UCS颜色空间中的距离与可感知的色差成正比，并且使用CCT，物体的颜色变化很小，从而有助于最大程度地减少测试期间与CCT相关的不良影响。图4显示了CAM02三维色彩空间。


CAM02三维色彩空间的图像




更大的颜色评估样本集


然后选择一组测试颜色。主要目标是选择真实的，经过测量的样本，以代表一系列常见对象（例如油漆，纺织品，油墨和肤色），并均匀地跨越色彩空间以提供包括饱和色在内的代表性选择。总共选择了99个颜色样本。这比CRI测试指定的数量大得多，并且被认为足以在不使测试过于复杂的情况下实现高精度。另一个重要的标准是，对于来自光源的所有入射波长，已选择颜色以具有相似的反射特性。在防止供应商微调其光源以获得人为的高分方面，这被认为是有效的。图5显示了99个样本。


为TM-30选择的99个颜色评估样品的图像




混合参考资料


为了帮助测试人员识别合适的参考光源，TM-30还建议更改参考光源必须位于的位置。CRI在低于5000K的CCT时使用普朗克黑体轨迹上的参考，并在高于5000K的日光轨迹上使用模型。TM-30在CCT范围的上端和下端使用相同的模型，但指定的混合源范围为4500K至5500K。如图6所示，这导致平滑的过渡，它更适合于现代的，颜色可调的测试源。


TM-30平滑混合物的图像


更真实的色彩质量衡量指标？


在使用参考源和测试源测试了99个颜色样本之后，使用CAM02-UCS颜色空间计算引擎对结果进行了分析。保真度Rf的计算方法与CRI Ra几乎相同，是所有单个R值的算术平均值。尽管使用了较大的TM-30颜色样本集中的99 Ri值。


通过在跨越CAM02中整个色度范围的16个色相箱中的每一个中绘制平均色度坐标来生成颜色矢量图形。该图作为TM-30结果集的一部分完整显示，还用于计算测试源的色域Rg。绘制坐标会在色度图上生成两组16个平均点：一组用于参考光源，另一组用于测试光源。对于每个集合，将这些点连接在一起会生成两个多边形，可以有效地将测试源的色域与参考的色域进行比较，如图7所示。这不仅可以直观地帮助识别将由测试源或多或少准确地表示的那些颜色，而且还可以将Rg计算为两个多边形之间的面积差。


颜色矢量图的图像


电子表格计算


使用99个颜色样本进行测试，并从较大的一组测量数据中计算出多个结果，似乎比使用导出CRI所需的少量颜色样本进行相对简单的Ra计算要复杂得多。但是，注册TM-30可以访问允许自动生成Rf，Rg和颜色矢量图的在线电子表格。保真度指数Rf的值可以高达100，就像为CRI计算的Ra平均值一样。另一方面，由于测试灯的色域可能比参考光源大，因此Rg可以超过100。TM-30允许Rg值达到140。  


Rf和Rg的值也可以绘制在二维彩色再现图上，以进一步帮助可视化灯的性能。图8通过比较各种类型的光源（包括白炽灯，卤素灯和LED）的颜色再现来演示该图的原理。