电视照明用LED光源显色性评价标准TLCI解析

　　摘  要： 通常我们使用CRI来评价一个光源的色彩还原能力，但由于LED光源光谱非连续性的特点，这种评价方法产生了一些问题，特别是采用彩色光源混成的白光照明环境，由于光谱与摄影机的感光芯片不匹配，表现出色彩还原的偏差，而用TLCI评价体系就更准确，本文比对CRI, 对TLCI评价体系做简单地解析。

　　关键词： TLCI CRI LED 光谱 摄像机

　　1. TLCI标准的产生

　　国际照明委员会(CIE)对显色性的定义是：与标准的参考光源相比较，一个光源对物体颜色外貌所产生的效果。许多年以来，人们一直用显色指数CRI(Color Rendering Index)作为评判光源对真实色彩还原的能力。CRI是针对人的眼睛来确定的，是一个光源与标准光源相比较下在颜色辨认方面的一种测量方式。它目前仍是一种得到普遍认可的度量光源显色能力的标准。在这评价体系中，钨丝灯的CRI表现最好，几乎可达到100，其他光源由于光谱的不连续性比钨丝灯CRI都低。

　　近几年，在电影电视拍摄的照明环境中，LED光源的使用已经非常普遍。由于LED光源发光原理和光谱分布的特殊性，有时候，CRI指数很高的光源，在电影电视的拍摄环境下使用时，也会因光谱成份与摄像机的感光芯片彩色特性的不匹配，表现出输出画面颜色上的偏差。这些偏差虽然可通过后期调色的办法来加以适度校正，但通常耗费大量时间和成本，往往也不尽如人意。

　　因此，这就需要一个新的度量标准，不仅能够正确反映人眼对光源光色的感知程度，还要反映摄像机对光色的接收和色彩的还原程度。为此，前英国广播公司BBC的工程师，光学专家罗伯特(Alan Roberts)先生与欧洲广播联盟(European Broadcasting Union，缩写为EBU)一起合作于2011年11月年提出了电视光源一致性参数(Television Lighting Consistency Index，缩写为TLCI)，命名为TLCI-2012。它是通过光谱辐射测试仪对被测光源的光谱能量分布进行测试，然后用分析软件计算，得到TLCI的测试结果。

　　2. TLCI标准主要内容

　　TLCI-2012是欧洲广播联盟(EBU)公布的在灯光生产企业和电影电视制作单位推荐的一个标准，还不是一个国际上通用的技术标准。此标准是在英国广播公司BBC电视台的大力支持和积极推动下的建立和完善的，目前已经成为最为业界接受和通用的一个标准。它是一种评估演播室灯光色彩表现质量的标准。

　　TLCI是用光谱辐射计对一个光源发出光谱能量分布进行测量和计算的。它通过数据分析，用0至100的数值来表示光源在电视照明环境中的色彩还原的表现程度。数值的意义与CRI基本一致，但是也有很大的不同。对于CRI来说，一个光源的显色指数大于等于85，就认为是适合于电视拍摄了，而TLCI-2012的数值是分得更加细致，详细见表1。

　　表1 光源TLCI-2012数值与后期调色之间的关系

　　大家都知道，CRI的测量值是由规定的14块颜色样品在被测光源下呈现出的外貌与标准的参考光源下呈现出的外貌之间的差异来决定的。这些样品都选自孟塞尔颜色样品。如图1展示了14块标准CRI颜色样品，前8块通常用来测定一般显色指数Ra(通常人们提到的CRI值就是指一般显色指数)，选取的TCS01—TCS08具有中等饱和度与大致相同的明度，并且颜色范围涵盖了整个可见光谱。最后6块是特殊颜色样品，TCS09—TCS14很少使用，它们中除了有模仿欧洲人肤色与树叶绿色外，还包括了饱和度更高的原色。

图1 CRI规定的14块标准颜色样品

　　TLCI标准的测试与CRI有些类似，是由一张色彩对比图标显示比对结果(如图2所示)确定的。TLCI的测试色块有24个，测试的结果基于每个标准对比色块在标准光源(标准光源是指色度和色温都落在普朗克曲线的光源)的照射下，由电视摄像机输出端画面得到的色彩表现。这个色彩表现是指在一个标准的一级高清电视监视器上可以看到的色彩表现。

图2 TLCI标准测试色块表

　　TLCI标准的测试结果图中会在每个测试色块的中心插入一个小色块。这个小色块就是被测试的光源在同样的测试环境下，在摄影机监视器上的色彩表现。在测试的时候，摄影机对每种颜色都是分别做过颜色平衡的，所以灰度级是准确的。图3和图4是对两个不同光源测试的结果图，明显看出第一个光源的TLCI测试结果要低于第二个光源。其中图3测试的是市场上随机抽测的一款白光LED聚光灯，图4测试的是一只阿莱(ARRI)L7-C聚光灯的测试结果。

图3 一般LED白光聚光灯TLCI测试结果图

图4 阿莱(ARRI)L7-C聚光灯TLCI测试结果图

　　图5所示为一个包含TLCI完整数据的测试结果图表。除了色块图，测试结果中还包括色彩校正建议表和光谱能量分布图等内容。图顶端文字第一行描述的是被测光源的名称和它的相关色温值(CCT)。

　　括号里的数值“-0.6”是指此光源色温值偏离标准色温曲线的偏差值，“+”表示偏向品红色方向一边，“-”表示偏向绿色方向一边。当偏差数值大于1的时候，实际测试意义就不大了。第二行的红色文字表示的是TLCI测试结果数值，此光源的测试结果值是90。

图5 TLCI完整数据的测试结果图表

图6 色彩校正建议表和光谱分布曲线

　　在比色块的右边，还有一个色彩校正建议表和光谱分布曲线，图6为局部放大图。实际本光源TLCI已经达到90，已经达到播出标准，但测试结果仍然给出了如果还想要非常精确色彩还原度的话，校准的方向。其中色彩校正建议表给出了图像后期色彩校正的方向和程度，对12个不同的颜色区域(sector)，根据程度的不同标注了“+”和“-”，“+”表示增强，“-”表示向减弱，“+”“-”号的多少表示程度的强弱。每个颜色区域，标出了亮度(lightness)、色相(chroma)和饱和度(hue)三个参数的校正建议。例如：第一行“红(R)”和第二行“红/黄(R/Y)”三个参数都不需要校正。第三行“黄(Y)”亮度和饱和度不需要校正，色相需要少许的减弱。第六行“绿/青(G/C)”亮度不需校正，色相需要少许减弱，饱和度需要较大程度的增强。

　　TLCI完整数据的测试结果图表中右下角标注的是被测光源的可见光区域(波长380nm至750nm)光谱能量分布图。图中浅蓝色曲线为光谱曲线。