顯色指數（CRI）是光源與理想或自然光源相比忠實地揭示各種物體顏色的能力的定量度量。 具有高CRI的光源在顏色關鍵應用中是理想的，例如新生兒護理和藝術修復。 國際照明委員會（CIE）定義如下：
色彩渲染：通過意識或潛意識比較參照光源下光源對色彩外觀的影響
光源的CRI並不表示光源的明顯顏色; 該信息由相關色溫（CCT）給出。 CRI取決於光源的光譜。 右邊的圖片顯示了白熾燈的連續光譜和熒光燈的離散線譜; 前者的CRI較高。
在市場上可買到的照明產品中通常被稱為“CRI”的值適當地稱為CIE Ra值，“CRI”是通用術語，CIE Ra是國際標準彩色再現指數。
在數值上，CIE Ra的最高可能值為100，並且只能給與標準日光或黑體（白熾燈實際上是黑體）相同的光源，對於某些光源降至負值。 低壓鈉燈照明負CRI; 基本類型的熒光燈約為50，最好的多熒光燈類型約為98。 典型的LED具有大約80+顯色指數，而一些製造商聲稱他們的LED已經實現了高達98顯色指數。
CIE Ra預測顏色外觀的能力受到批評，主張採用基於顏色外觀模型的措施，例如CIECAM02和日光模擬器CIE異常現象指數。 CRI不適合用於目測評估，特別是對於低於5000開爾文（K）的來源。 已經開發出更新版本的CRI R96，但它並沒有取代更廣為人知的Ra一般顯色指數。
歷史
研究人員使用日光作為比較電燈顯色性的基準。 1948年，Bouma將日光描述為良好顯色的理想光源，因為“它（日光）顯示（1）多種顏色，（2）易於區分輕微的色調，以及（3）我們身邊的物體顏色顯然看起來很自然。“
大約在20世紀中葉，色彩科學家對評估人造光能否準確再現色彩感興趣。 歐洲研究人員試圖通過測量“代表性”光譜帶中的光譜功率分佈（SPD）來描述光源，而他們的北美同行則研究了光源對參考物體的比色效應。
CIE召集了一個委員會來研究此事，並接受了使用後一種方法的建議，該方法具有不需要分光光度法的優點，並具有一套Munsell樣品。 八個不同色調的樣品將交替點亮兩個發光體，並比較顏色外觀。 由於當時不存在色彩外觀模型，因此決定將色彩差異評估基於適當的色彩空間CIEUVW。 1931年，CIE採用了第一套正式的比色測量系統，該系統基於人類視覺系統的三色性質。 CRI基於這種比色系統。
為了處理必須比較不同相關色溫（CCT）的光源的問題，CIE使用具有相同色溫的參考黑體對CCT低於5000K的燈或CIE標準的相位光源D（日光），否則。 這提供了一個連續的色溫範圍以從中選擇參考。 源和參考光源之間的任何色度差異都將通過馮克里斯型色適應變換刪減。
原理
照明表面的豐富多彩的外觀取決於其物理特性，照亮它的光線以及從觀察者的角度來看主光線。 照明設計師和裝飾師可以發揮所有這些效果：白熾燈的光線根據來自窗戶的一天進行鍍金; 在舞台上，灰色的表面用彩色投影儀染色。 因此很難比較兩種光源。
為了簡化問題，我們同意源是主要燈。 被顏料著色的表面可以通過其吸收光譜來描述，其對於每個波長指示其返回的光的比例。 因此，與白色表面或中性灰色相比，吸收比藍色和綠色多得多的表面顯得偏紅，這也反映了所有波長。 即使照亮它的光在藍色和綠色中增強，只要紅色表面僅佔據視場的一小部分，這種微紅的感覺仍然存在。 結果，顏色似乎附著在物體上，而到達眼睛的光線則不同。
區分兩種顏色的能力取決於在可見光譜中表徵它的光照量。 因此，用群青和白色的混合物製成的淡藍色根據蠟燭呈灰色。 蠟燭的光線包含可忽略不計的藍光。 海外回報只有藍色。 根據蠟燭，它表現得像黑色。 這種效應是兩種光源的主要區別。 色溫越接近日光，我們就越能區分藍色的色調。
基於熒光的光源使問題變得複雜。 照亮白色表面，它也反射所有可見光波長的光，它們平衡光譜的藍色，綠色和紅色區域，以便與白天相比，該表面看起來是白色的。 但是它們的光譜細節是不同的，所以在相同光線下相似的兩種顏色現在看起來不同。 這就是專家所說的一個同色異譜問題。
比較兩種燈具的顏色效果，因此需要比較幾種顏色表面的渲染。 吸收特徵的選擇是決定性的。 由於兩個不同的光譜可以產生相同的顏色，因此我們需要定義它們的光譜，而不僅僅是它們的比色法。 有些顏料的光譜吸收區域更加明顯，但比其他顏色的顏色更窄。 樣品光譜的選擇必須是許多實驗的主題，以便該指數不會與用戶體驗過多相抵觸。
色溫是光源之間差異的主要方面，該指數是根據相同色溫的理想光源計算的。
對於每個頻帶，將發光係數乘以補色與顏色範圍的吸收係數中的一個，並將結果乘以比色函數的係數。 所得到的比色法是每個比色功能獲得的所有結果的總和。 用參考光重複該操作。
該指數表示對於每個樣品計算的色度偏差的算術平均值，所述色度偏差是待評估的光的結果與通過von Kries變換校正的參考光之間的關係，其表示對色差的彩色視覺適應。 在理想的光源和照亮它之間。
顯色指數的測量
這兩個來源都用於照亮幾個標準樣品。 使用常規公式5比較用參考和待測源（根據CIE 1931標準測量）所感知的顏色，並對所有樣品取平均值以獲得待量化源的CRI。 由於經常使用八個樣本，因此製造商通常對其高IRC燈使用“八度”前綴。
由於太陽和白熾燈大致是黑色的，它們的顯色指數是100。
顯色指數被創建為允許比較“大約白色”燈具，即在其定義時，熒光燈管，這也適用於它們的氟塑料變體。 自從推出以來，色彩專業人員已經註意到其不足以驗證照明和同色異譜的情況，顯示兩種顏色的表面在照明下相同或不同，但具有相同的色溫和高顯色指數。 LED照明的發展使得CIE定義了一種色彩保真度指數，其包括基於色差的色彩空間，其中最佳分佈的99個色彩樣本和它們的吸收光譜而不是通常在1995 CRI中減少到15個。 然而，委員會指出，更準確地說，色彩保真度指數仍不能作為照明質量指標，而且用戶組可能會判斷結果與指標相同的不同燈具。
諸如黑體輻射之類的參考源被定義為具有100的CRI。這就是為什麼白熾燈具有該等級，因為它們實際上幾乎是黑體散熱器。 一個參考指數的最佳可信度由一百個CRI指定，而最貧窮的指數由一個低於零的CRI指定。 高CRI本身並不意味著色彩的良好表現，因為如果色度極端色溫，參考本身可能具有不平衡的SPD。
批評
Ohno（2006）等人批評CRI在實踐中並不總是與主觀色彩渲染質量相關聯，特別是對於熒光燈或白光LED等尖峰發射光譜的光源。 另一個問題是，CRI在5000 K時不連續，因為參考色度從普朗克軌跡移動到CIE日光軌跡。 戴維斯和奧諾（Davis＆Ohno，2006）指出了他們在色彩質量量表（CQS）中提出的其他幾個問題：
計算色彩距離的色彩空間（CIEUVW）已過時且不均勻。 改用CIELAB或CIELUV。
使用的色適應變換（Von Kries變換）是不適當的。 改用CMCCAT2000或CIECAT02。
計算誤差的算術平均值會減少任何單個大偏差的貢獻。 兩個具有類似CRI的光源如果在對於應用很重要的光譜帶中具有特別低的特殊CRI，則其性能可能會有顯著不同。 改用均方根偏差。
該度量不是感性的; 所有錯誤的權重相等，而人類則偏愛某些錯誤。 在不改變ΔEi的數值的情況下，顏色可以更飽和或更少飽和，而通常飽和顏色被體驗為更具吸引力。
對於沒有CCT（非白光）的光源，無法計算CRI。
八個樣品是不夠的，因為製造商可以優化其燈泡的發射光譜以忠實地再現它們，但其他性能不佳。 使用更多的樣品（他們建議CQS使用15個樣品）。
樣本不夠飽和，難以復制。
CRI只是用相同的CCT來測量任何光源對理想光源的忠實度，但由於短波長或長波長的能量缺乏，理想光源本身可能無法很好地呈現色彩（即，它可能是過度的藍色或紅色）。 通過CIELAB中15個樣本形成的6500 K的多邊形的色域面積與測試源的色域面積之比來對結果進行加權。 選擇6500 K作為參考，因為它在可見光譜上具有相對均勻的能量分佈，因此具有較高的色域面積。 這使乘法因子標準化。
Rea和Freyssinier開發了另一個指數，即色域面積指數（GAI），試圖改進CRI中的缺陷。 他們已經表明，GAI在預測標準化Farnsworth-Munsell 100色調測試中的顏色區分方面比CRI好，並且GAI可以預測顏色飽和度。 使用GAI的支持者聲稱，當與CRI一起使用時，這種評估彩色再現的方法是受測試對象優先考慮的，光源的測試對像只有一個測量的高值。 研究人員推薦GAI的下限和上限。 由於這些技術創造出獨特的光譜，因此使用LED技術已經要求一種評估色彩渲染的新方法。 初步測試表明，將GAI和CRI結合使用是評估顯色性的首選方法。
Pousset，Obein＆Razet（2010）開發了一個心理物理實驗，以評估LED照明的光質量。 它基於“顏色質量標度”中使用的彩色樣本。 比較CQS的預測和視覺測量的結果。
CIE（2007）“基於視覺實驗的結果回顧了CIE顯色指數對白光LED光源的適用性。” 由...主持 戴維斯
有關替代顯色指數的綜合評述參見Guo＆Houser（2004）。
Smet（2011）回顧了幾種可選的質量指標，並根據9項心理物理實驗中獲得的視覺數據比較了他們的表現。 發現GAI指數和CIE Ra的幾何平均值與自然度（r = 0.85）最為相關，而基於記憶顏色（MCRI）的顏色質量度量與喜好度（r = 0.88）最為相關。 發現這些度量與其他測試度量（CIE Ra; CRI-CAM02UCS; CQS; RCRI; GAI; geomean（GAI，CIE Ra）; CSA; Judd Flattery; Thornton CPI; MCRI）的性能差異具有統計學顯著性與p <0.0001。
Dangol等人（2013）進行了心理物理實驗，並得出結論認為，人們對自然和整體偏好的判斷不能用單一度量來預測，但需要聯合使用基於保真度的度量（例如Qp）和基於色域的度量（例如，Qg或GAI）。 他們在真實辦公室進行了進一步的實驗，評估了為現有和擬定的顯色指標組合而生成的各種光譜（詳見Dangol et al。2013，Islam et al。2013，Baniya et al。2013）。
電影和視頻高CRI LED照明不兼容
試圖在電影和視頻設備上使用其他高CRI LED照明時遇到了問題。 LED照明原色的色譜與膠片乳劑和數字傳感器的預期色彩波長帶通不匹配。 因此，在光學照片，從電影（DI）傳輸到數字媒體以及攝像機錄製中，色彩再現可能是完全不可預知的。 這種與電影膠片相關的現像已經在由該公司生產的LED照明評估系列測試中被記錄 學院 的 電影藝術
為此，已經開發了各種其他指標，例如TLCI（電視照明一致性指數），以用相機觀察者代替人類觀察者。 與CRI類似，該度量標準衡量光源的質量，因為它將以0到100的比例出現在相機上。一些製造商稱其產品的TLCI值高達99。
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