学术期刊导读｜光源颜色品质研究进展综述

光源颜色品质是衡量光源产品质量的核心指标之一 。在文博、美术、食品、医疗以及化妆品等诸多领域，如何通过光源光度及色度属性的优化实现物体颜色呈现效果的提升，已成为相关领域从业人员共同关注的热点问题。

《印刷与数字媒体技术研究》2023年2期综述栏目，特邀武汉大学刘强副教授撰写《光源颜色品质研究进展综述》，该文以光照颜色偏好与分辨为例，系统回顾光源颜色品质研究发展，对国内外相关研究进行归纳总结，对荟萃分析方法理论优势进行介绍，并对未来研究工作进行展望。

0 摘要

随着半导体照明技术的进步和以人为本的照明理念的普及，照明的颜色偏好和颜色分辨已成为光源颜色品质研究的前沿问题。近年来，已有众多学者以光照颜色偏好及分辨两大视觉维度为对象，开展视觉实验并试图构建模型以准确量化光源颜色品质。然而，心理物理研究中的个案研究存在着无法适用于多个场景的内在缺陷，因此光源颜色品质的两个维度在过去很长一段时间内尚未得到有效量化。在解决这一问题方面，荟萃分析是一种构建光源颜色品质模型的新方法，通过科学系统的大规模案例综合分析，最大限度挖掘光照呈色视觉感知客观规律，构建更具普适性的光品质预测模型。本文主要回顾了光照颜色偏好及光照颜色分辨的研究历程，重点介绍现阶段光照颜色偏好及颜色分辨这两大维度的最新研究进展，并对未来研究工作作出展望，以期为本领域学者后期研究提供参考。

1 光照颜色偏好研究现状

近年来，随着半导体照明技术的发展和人们对照明品质要求的提高，光照颜色偏好度量化问题已成为国际照明领域研究的绝对热点。尽管相关学者针对光照颜色偏好度的量化问题进行了富有成效的尝试，但受主客观因素的制约，现有研究尚未实现光源颜色品质的有效量化。造成上述问题的原因主要归结于单一案例心理物理学研究的固有局限性。在光照颜色感知复杂视觉机理尚未完全明晰的条件下，运用相对有限的视觉实验设计去探讨多维因素（如光源色度及光度属性、被试人员群体属性、实验场景及物体属性、实验设计及方法等）共同影响的光照颜色品质量化问题，无异于“管中窥豹”“盲人摸象”，该方法在本质上是片面的，光照颜色偏好量化问题有待用更全面的方法进行进一步研究。

2 光照颜色分辨研究现状

在光照颜色分辨度量化方面，Farnsworth Munsell 100（简称 FM-100）色相测试是目前该领域最为主流的研究方式。为较为全面地测评现有光照颜色分辨度量化模型精度，Liu等收集了来自8项公开发表论文的16组光照颜色分辨视觉研究数据，并依此对29项光源颜色品质预测模型进行了综合测评。结果显示，现有各类模型在光照颜色分辨度量化方面均难以达到理想水平。该发现进一步强调了现阶段开展光照颜色分辨量化方法研究的必要性。然而现阶段的研究均旨在探究照度水平对于光源光照颜色分辨能力是否具有显著影响，其研究结论均为定性化形式（具有显著影响或无明显影响），并没有构建模型来定量化描述照度对颜色分辨的影响，而且这些研究结论并不具有统一性，这可能是由于实验设置或实验光源色温不同导致，也说明了单一心理物理学实验研究的固有局限性。

3 基于荟萃分析的光照颜色品质量化方法

基于荟萃分析的光照颜色偏好量化指标构建

为解决光照颜色偏好影响因素多维性与个体案例研究内容有限性的矛盾问题，克服单一案例心理物理学研究可推广性的缺陷，引入了一种更为全面、稳健的统计学方法——荟萃分析。

研究者以“光源色度属性与群体视觉反馈统计相关性最优化”为原则，以所收集视觉研究数据集为基础，利用枚举法获得了现有光源颜色品质量化模型的最优二维组合，并以此构建了面向光照颜色偏好的MCPI模型，在面向相应视觉研究数据集构建最优模型的同时，在视觉机理解释方面同样获得了较具信服力的结论。

尽管MCPI的构建在方法和效果上有了很大提升，但仍然存在不足之处。MCPI模型构建过程所采用的样本案例集存在采样不均衡的问题，色温恒定/变化、灯箱环境/沉浸式场景的案例数量具有显著差异。此外，所有案例数据均作为训练样本用于建模，未设立检验样本数据进行检验，因此MCPI模型的效用有待进一步验证，存在的不足有待未来研究进一步改善。

基于荟萃分析的光照颜色分辨量化指标构建

在光照颜色分辨方面，本领域学者同样致力于借助荟萃分析方法构建具有普适性的量化指标。Liu等基于人眼视觉对日光光谱的适应以及人工光源光谱特性的考虑，提出了一种组合的白光光源光照颜色分辨能力量化指标。通过来自8项辨色力研究的16组实验数据检验了新建指标的性能，证实了该指标在与现存的29种光品质指标及其线性组合指标相比时的优越性。

接下来，考虑到光源照度水平对光照颜色分辨能力的影响，2022年，Liu等利用荟萃分析方法在指标CDM的基础上构建了照度优化的光照颜色分辨指标。其构建的模型CDM-E是基于对29个FM-100测试的100组联合视觉数据的荟萃分析。其优越性通过42个FM-100测试的140组联合数据得到全面验证。

然而，需要指出的是，目前光照颜色分辨领域研究仍存在一定问题，比如，作为量化白光光源光照颜色分辨能力的经典方法，FM-100色相测试事实上只考虑了色相的变化，没有考虑亮度和饱和度变化对颜色分辨的影响。而且，在颜色分辨方面，过去也没有研究系统地证明不同视觉判断过程的不同实验方案是否对应一致的心理物理结果。此外，现阶段构建的模型对极高或极低照度场景缺乏数据支撑，模型还需经过多类别场景验证。因此，光照颜色分辨领域的未来研究应着力于解决上述问题，深入探究光照颜色分辨的视觉机理及客观规律，切实提升光照颜色分辨量化模型的准确性与适用性。

4 结论

本文系统回顾了光照颜色偏好及光照颜色分辨的研究历程，通过实例证明了荟萃分析的优势，同时结合现有研究积累对目前研究存在的不足进行了阐述。以往研究案例表明，受心理物理学研究自身局限性的影响，基于个体案例研究构建的光源颜色品质量化模型难以在多元场景下实现光照呈色感知的有效表征。相比之下，基于多个案例研究的荟萃分析方法在得出令人信服的结论方面具有理论优势。然而，由于不正确的案例、误读、缺失样本、过度采样和不均匀采样，数据样本的机械和盲目积累也会导致建模偏差。因此，为了得到最科学、最普遍的结论，今后的研究应着重分析颜色感知的视觉机制，论证心理物理实验方法；科学、系统地建立心理物理数据采集和选择标准；构建科学、完整、大规模的心理物理案例样本集。在此基础上，最大限度地探索光照颜色感知的客观规律，有效提高照明颜色品质量化模型的准确性和适用性。为了实现这一目标，需要学术界和产业界的持续关注和研究。

5 本文引用格式

刘强，邓雪，侯祯，等. 光源颜色品质研究进展综述[J]. 印刷与数字媒体技术研究，2023，(2)：1-9.

LIU Qiang, DENG Xue, HOU Zhen, et al. Review of Research Progress on Color Quality of Light Sources [J]. Printing and Digital Media Technology Study，2023，(2)：1-9.

来源丨 中国印刷与包装研究