人造光譜的擬真度

你是否曾經想過自然光譜與人造光譜有什麼差別?或是看過人造光譜感覺不太自然?這篇文章要從受照物體的反射光來研究兩者光譜的差異。

所謂人造光譜譬如螢幕、LED 全彩裝飾燈,兩者都可以呈現出各種顏色,但是螢幕所呈現的顏色感覺比較自然柔和,而LED裝飾燈所呈現的顏色就比較鮮豔或不自然。我使用 NIST CQS simulation 7.4.xls 稍微改變一下程式碼,可以模擬自然光譜與人造光譜在相同的顏色下,照射到標準 CRI、CQS 色卡反射出來的顏色,從色卡顏色就可以看出兩者的差異。

自然暖白光 vs. 螢幕發射出的暖白光:CRI 98, CQS 79
自然暖白光 vs. 螢幕發射出的暖白光:CRI 98, CQS 79
自然暖白光 vs. 三色LED發射出的暖白光:CRI 84, CQS 45
自然暖白光 vs. 三色LED發射出的暖白光:CRI 84, CQS 45

在上面暖白的模式下就可以明顯看出兩者差異,三色LED的光譜因為缺少橘色區域的光,且紅色及綠色光強度特別高 (或是說色純度高),因此照射在物體上就會顯得艷紅及艷綠。相較之下,螢幕產生的顏色就自然柔和許多,光譜也很接近自然光譜,雖然 650nm 之後的強度有差異,但是人眼看起來都是紅色,所以看不出顏色有差異。

接下來看 6500K 冷白的結果:跟暖白的結果相似,三色LED所照射的物體顯得特別艷麗/飽和,CRI 及 CQS 演色性都很低。而螢幕的部分雖然顏色接近自然光,但是波長 450nm 的藍光強度比自然光高出了 1 倍,所以藍色物體的顏色會有些偏深藍,以及也就是為什麼 3C 螢幕傷眼的其中一個原因,所以一定要在充足的環境亮度下觀看才能保護眼睛。

再來看螢幕和三色LED呈現天空藍、翠蘆莉(紫色花)、樹葉的結果…… 附註一提 CQS 用來評估非白光的顏色時,會有分數偏低的情形,所以可以單看色卡顏色差異辨別好壞。

由上面結果可以得知,三色LED因為光譜失真的特性,在呈現任何自然顏色時都會有不自然的情形;而螢幕在呈現含有青藍色的自然光時 (如白光、天空、紫色),則會有藍光過強及物體顏色失真的情形。

如果單純使用螢幕背光面板使用的白光 LED 來呈現含有青藍色的自然光時,似乎避免不了藍光過強的情形,因為光譜就是缺少青色波段。那是否補上青色波段就可以解決藍光過強的問題?我模擬螢幕多一個青色光通道 (也就是紅綠燈的綠色 LED),補足缺少的青色光 480nm。四通道 RGBC 呈現上面幾種自然光的結果如下:

在顏色演色性或是藍光強度都改善許多,雖然青色光強度較自然光高,但是青色光能量比藍光小,對人眼的傷害也會比較小。

總結來說,目前白光 LED 所應用的產品,以及 RGB 三色 LED 產品,在演色性及藍光危害都不比自然光,所以之後或許會發展出增加青色光 LED 的產品以改善這個問題。但是導入螢幕面板還會遇到 RGB 信號如何轉換成 RGBC 信號的技術問題。導入 LED 全彩裝飾燈是否接受度高,因為娛樂照明或許就是喜歡比自然光鮮豔的顏色?

廣告

發表迴響

在下方填入你的資料或按右方圖示以社群網站登入:

WordPress.com Logo

您的留言將使用 WordPress.com 帳號。 登出 / 變更 )

Twitter picture

您的留言將使用 Twitter 帳號。 登出 / 變更 )

Facebook照片

您的留言將使用 Facebook 帳號。 登出 / 變更 )

Google+ photo

您的留言將使用 Google+ 帳號。 登出 / 變更 )

連結到 %s