演色評価数（Color rendering index CRI）は、光源が理想的または自然の光源と比較して様々な物体の色を忠実に表示する能力の定量的尺度である。 新生児ケアや芸術の修復など、色が重要なアプリケーションでは、高いCRIの光源が望ましい。 これは、国際照明委員会（CIE）によって次のように定義されています。
カラーレンダリング：照度の下での色の見た目との意識的または潜在的な比較による光源の色の外観に対する効果
光源のCRIは、光源の見かけの色を示すものではない。 その情報は相関色温度（CCT）によって与えられる。 CRIは、光源のスペクトルによって決定される。 右側の写真は白熱電球の連続スペクトルと蛍光灯の不連続線スペクトルを示しています。 前者のランプはより高いCRIを有する。
市販の照明製品で「CRI」としてよく引用される値は、適切にCIE Ra値と呼ばれ、「CRI」は一般用語であり、CIE Raは国際標準演色指数である。
数値的には、可能な限り高いCIE Ra値は100であり、標準化された昼光または黒体（白熱灯は実質的に黒体である）と同一の光源にのみ与えられ、いくつかの光源については負の値に落ちる。 低圧ナトリウム照明は負のCRIを有する。 蛍光灯の種類は、基本タイプが約50、最良のマルチ蛍光体タイプが約98までです。 典型的なLEDは約80+ CRIを有し、一部の製造業者はLEDが98 CRIまで達成したと主張している。
CIE Raの色の出現を予測する能力は、CIECAM02および昼光シミュレータのCIEメタメリズム指数のようなカラーアピアランスモデルに基づく尺度を支持して批判されている。 CRIは、特に5000ケルビン（K）未満の線源について、視覚的評価に用いるための良好な指標ではない。 新しいバージョンのCRI（R96）が開発されましたが、よく知られているRaの一般的なカラーレンダリングインデックスは置き換えられていません。
歴史
研究者は、電灯の演色を比較するための基準として昼光を使用しています。 ボウマは、1948年に「昼光」は多種多様な色を表示し、（2）色のわずかな色合いを区別しやすくし、（3）私たちの周りのオブジェクトの色は明らかに自然に見えます。
20世紀半ば、色彩科学者は人工光が正確に色を再現する能力を評価することに関心を示しました。 欧州の研究者は、「代表的な」スペクトルバンドにおけるスペクトルパワー分布（SPD）を測定することによって発光体を記述しようと試みたが、北米のカウンターパートは基準物体に対する発光体の比色効果を研究した。
CIEは、この問題を研究する委員会を組み立て、後者の方法を使用する提案を受け入れました。これは、マンセルサンプルのセットを用いて、分光光度計を必要としないという利点があります。 様々な色相の8つのサンプルが、2つの光源で交互に点灯され、色の外観が比較される。 当時のカラーアピアランスモデルは存在しなかったため、適切な色空間CIEUVWで色差の評価を行うことにしました。 1931年、CIEは人間の視覚系の三色性に基づいた比色計の最初の正式なシステムを採用しました。 CRIは、この測色システムに基づいています。
異なる相関色温度（CCT）の光源を比較しなければならないという問題に対処するために、CIEは、5000K未満のCCTを有するランプ、またはCIE標準の相のための同じ色温度を有する基準黒体を使用して定住したイルミネーションD（昼光）。 これは、参照を選択するための連続した色温度範囲を示しました。 光源と基準光源との間の色度差は、フォンクリス（von Kries）型色順応変換で要約されるべきであった。
原理
照明された表面のカラフルな外観は、その物理的特性、それを照らす光のもの、および観察者の視点からの主な光に依存する。 照明デザイナーとデコレータは、これらのすべての効果を発揮します：白熱ランプの光は、窓から来る日の光の中で金色に輝きます。 ステージ上には、グレーの表面がカラープロジェクタで染色されます。 したがって、絶対に2つの光源を比較することは困難です。
問題を簡素化するために、ソースが主なライトであることに同意します。 顔料によって着色された表面は、吸収スペクトルによって記述することができ、吸収スペクトルは、各波長について、それが戻す光の割合を示す。 したがって、赤よりもはるかに青と緑を吸収する表面は、すべての波長も反射する白色の表面または中性の灰色に比べて赤みを帯びて見えます。 この赤みがかった感覚は、たとえ赤い表面が視野のほんの一部を占める限り、それを照らす光が青色および緑色で強調されても持続する。 その結果、目に来る光は異なるのに対し、色は物体に付着するように見える。
2つの色を区別する能力は、それを特徴付ける可視スペクトルの領域内でそれを照らす光の量に依存する。 したがって、ウルトラマリンとホワイトの混合物でできた薄い青色は、ろうそくの光の中で灰色に見えます。 ろうそくの光には青色光がごくわずかしか含まれていません。 海外では青だけが返ってきます。 それはろうそくの光の中で黒のように振舞う。 この効果は、2つの光源の主な違いです。 色温度が昼光の色温度に近づくほど、青色の色合いをよりよく識別することができます。
この問題は、蛍光ベースの光源によって複雑になる。 すべての可視波長の光を反射する白色面を照らし、スペクトルの青色、緑色および赤色領域のバランスをとるので、この面はその日に照らされたものと比較して白色に見える。 しかし、そのスペクトルの詳細は異なるので、同じ光の下で似ている2つの色が異なるように見えます。 これは専門家がメタメリズムの問題と呼ぶものです。
したがって、2つのライトのパフォーマンスを比較してカラーで動作させるには、複数のカラーサーフェスのレンダリングを比較する必要があります。 吸収特性の選択は決定的である。 2つの異なるスペクトルは同じ色を生成することができるため、測色だけでなくスペクトルを定義する必要があります。 いくつかの顔料は、吸収の区域がより顕著であるが、同じ色を与える他の区域よりも狭いスペクトルを与える。 標本スペクトルの選択は多くの実験の対象でなければなりませんでした。その結果、この指標はユーザーエクスペリエンスとあまりにも矛盾しません。
色温度は光源間の差の主な側面であり、指標は同じ色温度の理想的な光源に関して計算される。
各周波数帯域について、発光係数に色範囲の吸収係数の1つを補数で乗算し、その結果に比色関数の係数を乗算する。 得られた比色測定は、各比色関数について得られたすべての結果の合計である。 この操作を参照光で繰り返す。
インデックスは、評価されるべき光による結果と参照光との間の各サンプルについて計算された色偏差の算術平均を表し、フォン・クリリーズ変換によって補正され、色差に対する色の視覚適応を表す。 理想的な照明と照明の間に
演色評価数の測定
両方の光源を使用して、いくつかの標準試料を照らす。 CIE 1931標準に従って測定された基準および知覚される色で知覚される色は、従来の式5を使用して比較され、すべての試料にわたって平均化され、定量される光源のCRIを得る。 8つのサンプルがしばしば使用されるので、製造者は一般に、高いIRCランプのために “オクト – “プレフィックスを使用する。
太陽や白熱灯はほぼ黒い体であるため、CRIは100に相当します。
演色指数は、「ほぼ白色」の照明器具、すなわちその定義時に蛍光管を比較することを可能にするために作成されたものであり、蛍光管変種にも適用される。 その導入以来、カラープロフェッショナルは、同じ色温度および高い演色指数の照明の下で同一または異なる2つの着色された表面を示す、照明を認定するその不十分性およびメタメリズムの事例に注目した。 LED照明の開発により、CIEは色の忠実度指数を定義しました。これには、99のカラーサンプルが最もよく分布する色差に基づく色空間と、15の代わりにその吸収スペクトルが一般的に1995 CRIでは8に減少しました。 しかし、委員会は、さらに正確には、色の忠実度指数は依然として照明の品質指数として使用することができず、ユーザーグループは、結果が指標と同一である異なる照明器具を判断する可能性があると指摘する。
黒体放射などの基準源は、100のCRIを有すると定義される。これは、白熱ランプが、実質的にほぼ黒体放射体であるため、その定格を有する理由である。 基準に対する可能な限りの誠実さは、100のCRIによって特定されるが、最も低いものは、CRIによってゼロ未満で指定される。 極端な色温度を有する場合には、基準自体が不均衡なSPDを有する可能性があるので、高いCRI自体は色の良好な表現を意味しない。
批判
Ohno（2006）らは、実際には、特に蛍光灯や白色LEDのようなスパイク状の発光スペクトルを持つ光源の場合、主観的な演色品質と必ずしも十分に相関しないとCRIが批判している。 別の問題は、基準の色度がプランク軌跡からCIE昼光軌跡に移動するので、CRIが5000Kで不連続であることである。 Davis＆Ohno（2006）は、カラー品質尺度（CQS）で取り上げる他のいくつかの問題を特定しています。
色距離が計算される色空間（CIEUVW）は時代遅れで不均一です。 代わりにCIELABまたはCIELUVを使用してください。
使用される色順応変換（Von Kries変換）は不十分である。 代わりにCMCCAT2000またはCIECAT02を使用してください。
誤差の算術平均を計算することは、単一の大きな偏差の寄与を減少させる。 同様のCRIを有する2つの光源は、用途にとって重要なスペクトル帯域内に特に低い特殊CRIを有する場合、著しく異なる性能を発揮し得る。 代わりに二乗平均平方根偏差を使用してください。
この指標は知覚的ではない。 すべての誤差は等しく重み付けされますが、人間は他の誤差よりも誤差を優先します。 色は、ΔEiの数値の変化なしに、より飽和またはより飽和することができるが、一般に、飽和色はより魅力的であるとして経験される。
CCT（非白色光）を持たない光源については、CRIを計算することはできません。
製造者がランプの発光スペクトルを最適化して忠実に再現することができるが、そうでなければ不十分に機能するので、8つのサンプルでは不十分である。 より多くのサンプルを使用する（彼らはCQSのために15を示唆する）。
サンプルは、再生するのが困難なほど十分に飽和していません。
CRIは、同一のCCTを有する理想的な光源に対する光源の忠実度を測定するだけであるが、理想的な光源自体は、短波長または長波長のエネルギー不足のために極端な色温度を有する場合、過剰に青色または赤色である可能性がある）。 結果を、6500KのCIELABにおける15個のサンプルによって形成された多角形の色域面積の、試験ソースの色域面積に対する比率で重み付けする。 6500Kは、それが可視スペクトルにわたってエネルギーの比較的均一な分布を有し、したがって高い色域面積を有するため、基準として選択される。 これは乗算係数を正規化します。
ReaとFreyssierは、CRIで見つかった欠陥を改善するために、別の指標であるGamut Area Index（GAI）を開発しました。 彼らは、標準化されたFarnsworth-Munsell 100Hue Testsの色差別を予測する上でGAIがCRIより優れており、GAIは彩度を予測することを示しています。 GAIを使用する支持者は、CRIと組み合わせて使用する場合、演色評価を評価するこの方法は、測定値が1つの測定値だけ高い値を有する光源よりも好ましいことを主張する。 研究者はGAIの下限と上限を推奨しています。 LED技術の使用は、これらの技術によって作り出された独特の光スペクトルのために、カラーレンダリングを評価する新しい方法を求めている。 GAIとCRIの併用は、演色評価のための好ましい方法であることが予備試験によって示されている。
Pousset、Obein＆Razet（2010）は、LED照明の光品質を評価するための心理物理的実験を開発した。 これは、「カラー品質尺度」で使用される着色サンプルに基づいています。 CQSの予測および視覚的測定の結果を比較した。
CIE（2007）は、視覚実験の結果に基づいて、白色LED光源に対するCIEカラーレンダリングインデックスの適用性を検討しています。 議長は デイビス CIE TC 1-69（C）は、現在、「3月までに新しい評価手順を推奨する目的で、固体光源を含む、照明に使用される白色光源の演色性を評価するための新しい方法を研究しています、2010. ”
別のカラーレンダリングインデックスの包括的なレビューについては、Guo＆Houser（2004）を参照してください。
Smet（2011）はいくつかの代替品質メトリクスを見直し、9つの心理物理的実験で得られた視覚データに基づいてその性能を比較した。 GAI指数とCIE Raの幾何平均は自然さに最も良く相関し（r = 0.85）、記憶色に基づく色品質メトリクス（MCRI）は好み（r = 0.88）に最もよく相関していることが分かった。 他のテストされたメトリック（CIE Ra; CRI-CAM02UCS; CQS; RCRI; GAI; geomean（GAI、CIE Ra）; CSA; Judd Flattery; Thornton CPI; MCRI）とのこれらのメトリックのパフォーマンスの差異は、統計的に有意であるp <0.0001であった。 Dangol et al（2013）は精神物理学的実験を行い、人の自然性と全体的な嗜好の判断を単一の尺度で予測することはできないが、忠実度に基づく尺度（例えばQp）と色域に基づく尺度（例えば、QgまたはGAI）。 彼らは、実在するオフィスで、既存の組み合わせと提案されたカラーレンダリングメトリクスのために生成された様々なスペクトルを評価してさらなる実験を行った（詳細については、Dangolら、2013、Islam et al。2013、Baniya et al。2013を参照）。 フィルムとビデオの高CRI LED照明の非互換性 フィルムやビデオセットで高いCRI LED照明を使用しようとすると、問題が発生しました。 LED照明原色のカラースペクトルは、フィルムエマルジョンおよびデジタルセンサの予想される色波長バンドパスと一致しません。 その結果、光学的プリント、フィルム（DI）からのデジタルメディアへの転送、およびビデオカメラの録画では、演色が完全に予測できない場合があります。 映画フィルムに関するこの現象は、LED照明評価シリーズで文書化されており、 アカデミー の 映画芸術 科学の科学スタッフ。 そのために、TLCI（Television Lighting Consistency Index）などの様々な他の測定基準が、人間観察者をカメラ観察者に置き換えるために開発されてきた。 CRIと同様に、メトリックは、カメラに0〜100のスケールで現れる光源の品質を測定します。メーカーによっては、製品のTLCI値が最大99であると言われています。