光源顏色品質是衡量光源產品質量的核心指標之一 。在文博、美術、食品、醫療以及化妝品等諸多領域，如何通過光源光度及色度屬性的優化實現物體顏色呈現效果的提升，已成為相關領域從業人員共同關注的熱點問題。

《印刷與數字媒體技術研究》2023年2期綜述欄目，特邀武漢大學劉強副教授撰寫《光源顏色品質研究進展綜述》，該文以光照顏色偏好與分辨為例，系統回顧光源顏色品質研究發展，對國內外相關研究進行歸納總結，對薈萃分析方法理論優勢進行介紹，并對未來研究工作進行展望。

0 摘要

隨著半導體照明技術的進步和以人為本的照明理念的普及，照明的顏色偏好和顏色分辨已成為光源顏色品質研究的前沿問題。近年來，已有眾多學者以光照顏色偏好及分辨兩大視覺維度為對象，開展視覺實驗并試圖構建模型以準確量化光源顏色品質。然而，心理物理研究中的個案研究存在著無法適用于多個場景的內在缺陷，因此光源顏色品質的兩個維度在過去很長一段時間內尚未得到有效量化。在解決這一問題方面，薈萃分析是一種構建光源顏色品質模型的新方法，通過科學系統的大規模案例綜合分析，最大限度挖掘光照呈色視覺感知客觀規律，構建更具普適性的光品質預測模型。本文主要回顧了光照顏色偏好及光照顏色分辨的研究歷程，重點介紹現階段光照顏色偏好及顏色分辨這兩大維度的最新研究進展，并對未來研究工作作出展望，以期為本領域學者后期研究提供參考。

1 光照顏色偏好研究現狀

近年來，隨著半導體照明技術的發展和人們對照明品質要求的提高，光照顏色偏好度量化問題已成為國際照明領域研究的絕對熱點。盡管相關學者針對光照顏色偏好度的量化問題進行了富有成效的嘗試，但受主客觀因素的制約，現有研究尚未實現光源顏色品質的有效量化。造成上述問題的原因主要歸結于單一案例心理物理學研究的固有局限性。在光照顏色感知復雜視覺機理尚未完全明晰的條件下，運用相對有限的視覺實驗設計去探討多維因素（如光源色度及光度屬性、被試人員群體屬性、實驗場景及物體屬性、實驗設計及方法等）共同影響的光照顏色品質量化問題，無異于“管中窺豹”“盲人摸象”，該方法在本質上是片面的，光照顏色偏好量化問題有待用更全面的方法進行進一步研究。

2 光照顏色分辨研究現狀

在光照顏色分辨度量化方面，Farnsworth Munsell 100（簡稱 FM-100）色相測試是目前該領域最為主流的研究方式。為較為全面地測評現有光照顏色分辨度量化模型精度，Liu等收集了來自8項公開發表論文的16組光照顏色分辨視覺研究數據，并依此對29項光源顏色品質預測模型進行了綜合測評。結果顯示，現有各類模型在光照顏色分辨度量化方面均難以達到理想水平。該發現進一步強調了現階段開展光照顏色分辨量化方法研究的必要性。然而現階段的研究均旨在探究照度水平對于光源光照顏色分辨能力是否具有顯著影響，其研究結論均為定性化形式（具有顯著影響或無明顯影響），并沒有構建模型來定量化描述照度對顏色分辨的影響，而且這些研究結論并不具有統一性，這可能是由于實驗設置或實驗光源色溫不同導致，也說明了單一心理物理學實驗研究的固有局限性。

3 基于薈萃分析的光照顏色品質量化方法

基于薈萃分析的光照顏色偏好量化指標構建

為解決光照顏色偏好影響因素多維性與個體案例研究內容有限性的矛盾問題，克服單一案例心理物理學研究可推廣性的缺陷，引入了一種更為全面、穩健的統計學方法——薈萃分析。

研究者以“光源色度屬性與群體視覺反饋統計相關性最優化”為原則，以所收集視覺研究數據集為基礎，利用枚舉法獲得了現有光源顏色品質量化模型的最優二維組合，并以此構建了面向光照顏色偏好的MCPI模型，在面向相應視覺研究數據集構建最優模型的同時，在視覺機理解釋方面同樣獲得了較具信服力的結論。

盡管MCPI的構建在方法和效果上有了很大提升，但仍然存在不足之處。MCPI模型構建過程所采用的樣本案例集存在采樣不均衡的問題，色溫恒定/變化、燈箱環境/沉浸式場景的案例數量具有顯著差異。此外，所有案例數據均作為訓練樣本用于建模，未設立檢驗樣本數據進行檢驗，因此MCPI模型的效用有待進一步驗證，存在的不足有待未來研究進一步改善。

基于薈萃分析的光照顏色分辨量化指標構建

在光照顏色分辨方面，本領域學者同樣致力于借助薈萃分析方法構建具有普適性的量化指標。Liu等基于人眼視覺對日光光譜的適應以及人工光源光譜特性的考慮，提出了一種組合的白光光源光照顏色分辨能力量化指標。通過來自8項辨色力研究的16組實驗數據檢驗了新建指標的性能，證實了該指標在與現存的29種光品質指標及其線性組合指標相比時的優越性。

接下來，考慮到光源照度水平對光照顏色分辨能力的影響，2022年，Liu等利用薈萃分析方法在指標CDM的基礎上構建了照度優化的光照顏色分辨指標。其構建的模型CDM-E是基于對29個FM-100測試的100組聯合視覺數據的薈萃分析。其優越性通過42個FM-100測試的140組聯合數據得到全面驗證。

然而，需要指出的是，目前光照顏色分辨領域研究仍存在一定問題，比如，作為量化白光光源光照顏色分辨能力的經典方法，FM-100色相測試事實上只考慮了色相的變化，沒有考慮亮度和飽和度變化對顏色分辨的影響。而且，在顏色分辨方面，過去也沒有研究系統地證明不同視覺判斷過程的不同實驗方案是否對應一致的心理物理結果。此外，現階段構建的模型對極高或極低照度場景缺乏數據支撐，模型還需經過多類別場景驗證。因此，光照顏色分辨領域的未來研究應著力于解決上述問題，深入探究光照顏色分辨的視覺機理及客觀規律，切實提升光照顏色分辨量化模型的準確性與適用性。

4 結論

本文系統回顧了光照顏色偏好及光照顏色分辨的研究歷程，通過實例證明了薈萃分析的優勢，同時結合現有研究積累對目前研究存在的不足進行了闡述。以往研究案例表明，受心理物理學研究自身局限性的影響，基于個體案例研究構建的光源顏色品質量化模型難以在多元場景下實現光照呈色感知的有效表征。相比之下，基于多個案例研究的薈萃分析方法在得出令人信服的結論方面具有理論優勢。然而，由于不正確的案例、誤讀、缺失樣本、過度采樣和不均勻采樣，數據樣本的機械和盲目積累也會導致建模偏差。因此，為了得到最科學、最普遍的結論，今后的研究應著重分析顏色感知的視覺機制，論證心理物理實驗方法；科學、系統地建立心理物理數據采集和選擇標準；構建科學、完整、大規模的心理物理案例樣本集。在此基礎上，最大限度地探索光照顏色感知的客觀規律，有效提高照明顏色品質量化模型的準確性和適用性。為了實現這一目標，需要學術界和產業界的持續關注和研究。

5 本文引用格式

劉強，鄧雪，侯禎，等. 光源顏色品質研究進展綜述[J]. 印刷與數字媒體技術研究，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.

來源丨 中國印刷與包裝研究