1 CRI 的定义
对灯光从业人员而言，显指数CRI 是常用术语，大家经常在光源的数据资料上见到CRI 值，并且知道它反映了光源在显性方面的好坏，但是它的实际含义是什么？CRI 值有助于人们判断在一款照明设备中应采用什么光源， CRI 值越高越好，但人们是否知道它实际要测量些什么，如何测量？比如，一个光源的CRI 值为95，这到底传达了一些什么信息呢？ 国际照明委员会（CIE ）对显性的定义是：与标准的参考光源相比较，一个光源对物体颜外貌所产生的效果。换句话说，CRI 是一个光源与标准光源（例如日光）相比较下在颜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性的惟一途径。CRI 这一度量标准的确立并不遥远，起初制定这个标准的目的是用它来描述20世纪60年代开始大量使用的荧光灯的显性，并帮助用户理解光谱分布呈线状的荧光灯可应用于哪些场合。
CRI 的测量与规定的14块颜样品（以下简称“样”）在被测光源下呈现出的外貌与标准的参考光源下呈
【摘 要】 详细解释“显指数”的含义与测算方法，阐述“显指数”对于评价光源性能的重要意义。【关键词】 光源；显指数；测算；温
文章编号： 10.3969/j.issn.1674-8239.2010.11.002
Examining the Color Rendering Index and How It is Used
Original / [USA] Mike Wood Translate / SHI Duan 1
（1. Shanghai Theatre Academy China, Shanghai 200040, China ）
【Abstract 】Meanings and ways of testing color rendering index were explained in details, and the importance of “color rendering index ” to lighting properties evaluation was set forth as well.
【Key Words 】Light source; Color rendering index; Test and calculation; Color temperature
解析显指数CRI
原文/ [美] 迈克·伍德 编译/ 施 端1
（1.上海戏剧学院 灯光设计与技术专业，上海 200040）
编者按：
显指数CRI 是灯光技术领域的常用参数，随着新型光源的出现，CRI 在描述光源特性时显示出一定的局限性。要想更为科学地描述光源，就要尝试引入新的概念、新的参数。美国灯光技术专家迈克·伍德就显指数CRI 与质指数CQS 撰写
卤钨灯光谱了系列文章，本刊分期刊发相关编译文章，供业内同仁参考。
现出的外貌之间的差异密切相关。虽然CRI 的推导都是通过数学方法，而且一张实际的卡图也不能用于测定CRI 值，但是这些样的颜都真实存在，它们都选自孟塞尔颜样品。图1展示了14块标准CRI 样，前8块样通常用来测定一般显指数（通常人们提到的CRI 值就是指一般显指数），选取的TCS01~TCS08具有中等饱和度与大致相同的明度，并且颜范围涵盖了整个可见光谱。后6块是特殊颜样品，TCS09~TCS14很少使用，它们中除了有模仿欧洲人肤与树叶绿外，还包括了饱和度更高的原。
图1 14块标准CRI样
注意：杂志上刊印出来的样外貌可能与实际样外貌有些差异。展示这些样的目的是让读者简要了解这些颜及其范围。
2 CRI 的计算
尽管认真仔细地规定了这些样，并且真实物体可以产生这些样的颜，但是CRI 值完全通过计算推导出来，明白这点非常重要，无须用真实光源照射真实样，人们要做的就是使用测得的光源光谱与指定样的光谱相比较，然后通过数学分析的方法推导计算出CRI 值。因此，对CRI 值的测量是量化的、客观的，它绝不是一种主观测量（主观测量仅凭借一位受过训练的观察者，由其判断哪个光源的显性更好）。
基于颜知觉的比较也很有意义，前提是被测光源与参考光源两者的温必须相同。例如，试图比较
温为2 900 K 的暖白光源与温为5 600 K 的冷白光源（日光）照射下的两块相同样的外貌差异完全是浪费时间。它们看上去一定是不一样的。因此，第一步就是要通过被测光源的光谱计算出它的相关温（CCT ）。一旦有了这个温，另一个相同温的参考光源就可以通过数学方法创建出来。对于温低于5 000 K 的被测光源，参考光源选择黑体（普朗克）辐射体；而对于温高于5 000 K 的被测光源，参考光源选择CIE 标准照明体D 。
现在可以把参考光源的光谱与每块样相结合，产生一组理想的参考颜坐
标点（简称点）。对于被测光源也是如此，把被测光源的光谱与每块样相结合，得到另一组点。如果被测光源下的点与参考光源下的点完全对应一致，我们就认为它们的显性相同，并把其CRI 值定为100。在图中，被测光源下的点离对应的理想位置越远，那么显性就越差，CRI 值就越低。8对样的颜位移量单独计算，然后算出8个特殊显指数（光源对某一块样的CRI 值称为特殊显指数），再取它们的算术平均值，这样得到的数值就是最终的CRI 值。CRI 值为100表示：在被测光源与参考光源下，8对样中的任意一对样之间都不存在差。
解释明白这些需要叙述很多内容，并极有可能引起混淆，因此，笔者觉得用一些图片辅助说明会有很大帮助，现在先从CRI 值为100的白炽灯开始。（理论上一盏白炽灯等同于一个黑体辐射体，因此，根据定义它拥有最理想的显性。）图3展示了测试到的点与参考点，图4展示了样的外貌。测试到的点与对应的参考点完全对应一致，因此，在图上它们覆盖了8个参考点。
为了便于比较，图5、图6展示了一盏汞灯的对应数据，它的CRI 值为43，相当差。
汞灯的光谱分布不连续且呈线
状，这样的光谱很容易使一些颜的饱和度提高（点向外移动），比如标号为TCS03的饱和黄绿，或使一些颜的饱和度降低
（点
向内移动），比如标号为TCS05的淡蓝绿，以致它们看上去像被冲刷过一样，几乎都呈现灰。没有一块样
的颜能得到正确显现，并且颜位移量相当大。
图2 14块标准CRI样中前8块样的光谱分布
图4 参考光源与白炽灯照射下样外貌的对比
注意：实际上，真实白炽灯的CRI 值要略低于100。在光源的制造过程中采用的泡壳、物
质（诸如，卤钨灯中充入的卤化物）所引发的轻微着会使CRI 值降低。要想得到真正的100，灯丝必须裸露，而这不会维持很久。
显性的另一极端就是低压钠灯的显性，如图7、图8所示。低压钠灯是一种辐射橙黄光的老式光源，以前的路灯中经常采用这种光源。从本质上说，它是由起主导作用的两条紧靠在一起的波长分别为589.0 nm 与589.6 nm 的黄光谱线所构成的单光。
低压钠灯根本不具备显能力，事实上通过计算得到它的CRI 值为-47。所有8块被测样看上去都像
被混浊的黄所笼罩。这就解释了为什么在晚上很难在由这些光源照明下的停车场里到自己的车。无论车是什么颜，在低压钠灯的照射下所有的车看上去都一样。（虽然CRI 的定义中允许CRI 值为负数，但它们通常聚拢到零点。这种情况是非常糟糕的。）低压钠灯让负责任的灯光设计师有点左右为难：其发光效率极高，达到150 lm/W ，但是由于在其照明下物体显现出难看的外貌以及显性的缺失而普遍不受欢迎。在许多照明设备中，它们已被发光效率略低一些的高压钠灯和其他一些CRI 值更高的光源所取代。表1列举出一些常用光源的温与CRI 值。
3 CRI 的局限性
CRI 并不是一个完美的度量标准，事实上它仅仅反映
了光源对一小段中等饱和度颜的显性，而且光源的点最好要靠近黑体辐射轨迹，并且光源的温既不能太高也不能太低。另外，CRI 不是一个普遍适用的度量标准，尽管白炽灯的CRI 值为理想的100，但是如果尝试辨认出不同的深蓝，人们就会知道选用白炽灯是非常不理想的。因为，白炽灯的光谱中缺少蓝光谱。对于蓝，日光是更好的选择，但是如果观察深红，那么，同样的偏蓝调的日光就可能不是最佳选择。事实上，没有哪个单一温的光源对整个光谱范围内的颜辨认都是理想的。人们需要尝试制定一种计量标准，使显性能指标能在最普遍的领域内适用。
最近，新光源（尤其是LED ）的引入使人们要更仔细地审视CRI 定义中的要点。CRI 这一计量标准不
是为测量
光源温CRI值蜡烛 1 700 K 100低压钠灯 1 700 K -47高压钠灯 2 100 K 25家用白炽灯 2 700 K 95~97卤钨灯 3 200 K 96~98荧光灯 2 700 K~6 500 K 55~90金卤灯 4 000 K~7 000 K 60~95阳光
5 000 K~
6 000 K
100
图6 参考光源与汞灯照射下样外貌的对比表1 常用光源的温与CRI值
图3 参考点与白炽灯照射下测试到的点图5 参考点与汞灯照射下测试到的点图7 参考点与低压钠灯照射下测试到的点
图8 参考光源与低压钠灯照射下样外貌的对比
RGB LED 组合光源投出的白光而设计，假如把CRI 应用于LED ，可能会引起误导。例如，既然最终的CRI 值是8个特殊显指数的算术平均值，那么即使它对其中的一个或两个颜的显性很差，CRI 值还是会很高。由于RGB LED 缺少大量黄光谱，因此，它们对黄的显性很差，但仍可获得一个不错的CRI 值。另外，由于8块标准样的饱和度都相当低，CRI 根本无法反映出光源对高饱和度颜的显性。RGB LED 光谱的波峰狭窄且波峰之间的间隔较大，这样的光谱分布对波峰以外的饱和的显性很差，但目前的CRI 定义中没有弥补这方面的不足。众所周知，RGB LED 具有极大地节约能源
的潜力，但是在显性方面的不足可能会抑制其市场接受度。所用LED 的波长与带宽的细微改变都可能会对这种组合型光源的显性产生显著影响，因此，利用这些光源来开发灯具的研发人员需要一种有效的计量标准来评估产品的显性。看上去类似的RGB 组合光源的LED 灯具的CRI
值的范围可以从很差的40一直到非常不
错的80，不尽相同。即便有了这些数值，它们是否真的代表了光源显性的好坏，这需要进一步探讨。
人们已经认识到CRI 用在固态光源上存在问题，并且NIST （National Institute of Standards and Technology ，美国国家标准与技术研究所）正在研究的一种新的度量标准——CQS （Color Quality Scale ，质指数）将会重点解决这些问题。
笔者略微谈及LED 的显性问题之后就把笔锋转向了CQS 。这是一个更大、更有趣的话题，笔者将在
本系列文章的第二部分探讨这个话题。
致谢：万分感谢NIST 研究所的温迪·戴维斯（Wendy Davis ）允
许笔者从NIST 研究所的文档中复制文字与图片。
（注：本文根据《PROTOCOL 》杂志2010年冬季刊《CRI, What does it really mean?》一文编译。）
（编辑 张 淼）
（上接第65页）
——规定的技术文件（含竣工图纸和资料）已全部、完整地提交（定期检测除外）； ——约定的所有技术服务（如培训）已经全部完成（定期检测除外）。
8 检测的实施与验收
8.1 检测测试大纲
应由设备工程承包方根据工程实际情况提供包括检测计划、检测范围、测试仪器、测试项目、测试方法和判定标准等内容的检测测试大纲。该测试大纲应由验收委员会（或验收小组）或建设单位和监理单位批准后实施。
8.2 被检测设备的数量
通常，对台上设备中数量较多的设备（如吊杆）随机抽检不宜少于设备总数的四分之一；台下主要设备应逐台检测；其余设备酌情随机抽检，但同类设备不少于一台。检测中如有不合格的设备，检测数量应加倍，直至进行逐台检测。
如有监理单位认可的自检报告，可酌情减少。
8.3 测试顺序
测试应遵循先操作控制系统后机械设备、先单台后编
组、先空载后负载和先安全设施后其他性能的原则。
8.4 检测、验收的组织和实施
8.4.1 新建舞台机械设备及工程
新建舞台机械设备及工程竣工后，承包方应组织有关人员进行检查，并向建设单位提交工程验收申请报告。
建设单位收到申请报告后，负责组建验收委员会（或验收小组）。验收委员会（或验收小组）由各有关方面的专家和代表组成。
新建舞台机械设备及工程的验收检测由建设单位组织，并委托监理单位或检测单位实施检测，承包方配合操作。验收委员会（或验收小组）对检测实施者的工作进行监督、指导和确认。验收检测的实施者负责编写检测记录，检测记录应作为验收报告的附件。验收委员会（或验收小组）撰写最终验收报告。
8.4.2 设备重大修改和大型检修后的检测、定期检测
舞台机械设备重大修改和大型检修后的检测、舞台机械设备的定期检测宜由业主组织，并由其委托的检测单位实施检测。验收的具体方式可参照8.4.1进行。 附 录 A 、B （资料性附录） 略
（编辑 张冠华）
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