显色指数或演色性指数（Color rendering index CRI）是光源与理想或自然光源相比忠实地揭示各种物体颜色的能力的定量度量。 具有高CRI的光源在颜色关键应用中是理想的，例如新生儿护理和艺术修复。 国际照明委员会（CIE）定义如下：
色彩渲染：通过意识或潜意识比较参照光源下光源对色彩外观的影响
光源的CRI并不表示光源的明显颜色; 该信息由相关色温（CCT）给出。 CRI取决于光源的光谱。 右边的图片显示了白炽灯的连续光谱和荧光灯的离散线谱; 前者的CRI较高。
在市场上可买到的照明产品中通常被称为“CRI”的值适当地称为CIE Ra值，“CRI”是通用术语，CIE Ra是国际标准显色指数。
在数值上，CIE Ra的最高可能值为100，并且只能给与标准日光或黑体（白炽灯实际上是黑体）相同的光源，对于某些光源降至负值。 低压钠灯照明负CRI; 基本类型的荧光灯约为50，最好的多荧光灯类型约为98。 典型的LED具有大约80+的显色指数，而一些制造商声称他们的LED已经达到了98显色指数。
CIE Ra预测颜色外观的能力受到批评，主张采用基于颜色外观模型的测量方法，如CIECAM02和日光模拟器CIE Metamerism Index。 CRI不适合用于目测评估，特别是对于低于5000开尔文（K）的来源。 已经开发出更新版本的CRI R96，但它并没有取代更广为人知的Ra一般显色指数。
历史
研究人员使用日光作为比较电灯显色性的基准。 1948年，Bouma将日光描述为良好显色的理想光源，因为“它（日光）显示（1）多种颜色，（2）易于区分轻微的色调，以及（3）我们身边的物体颜色显然看起来很自然。“
大约在20世纪中叶，色彩科学家对评估人造光能否准确再现色彩感兴趣。 欧洲研究人员试图通过测量“代表性”光谱带中的光谱功率分布（SPD）来描述光源，而他们的北美同行则研究了光源对参考物体的比色效应。
CIE召集了一个委员会来研究此事，并接受了使用后一种方法的建议，该方法具有不需要分光光度法的优点，并具有一套Munsell样品。 八个不同色调的样品将交替点亮两个发光体，并比较颜色外观。 由于当时不存在色彩外观模型，因此决定将色彩差异评估基于适当的色彩空间CIEUVW。 1931年，CIE采用了第一套正式的比色测量系统，该系统基于人类视觉系统的三色性质。 CRI基于这种比色系统。
为了解决必须比较不同相关色温（CCT）的光源的问题，CIE使用具有相同色温的参考黑体对CCT低于5000K的灯或CIE标准的相位光源D（日光），否则。 这提供了一个连续的色温范围以从中选择参考。 源和参考光源之间的任何色度差异都将通过冯克里斯型色适应变换删减。
原理
照明表面的丰富多彩的外观取决于其物理特性，照亮它的光线以及从观察者的角度来看主光线。 照明设计师和装饰师可以发挥所有这些效果：白炽灯的光线根据来自窗户的一天进行镀金; 在舞台上，灰色的表面用彩色投影仪染色。 因此很难比较两种光源。
为了简化问题，我们同意源是主要灯。 被颜料着色的表面可以通过其吸收光谱来描述，其对于每个波长指示其返回的光的比例。 因此，与白色表面或中性灰色相比，吸收比蓝色和绿色多得多的表面显得偏红，这也反映了所有波长。 即使照亮它的光在蓝色和绿色中增强，只要红色表面仅占据视场的一小部分，这种微红的感觉仍然存在。 结果，颜色似乎附着在物体上，而到达眼睛的光线则不同。
区分两种颜色的能力取决于在可见光谱中表征它的光照量。 因此，用群青和白色的混合物制成的淡蓝色根据蜡烛呈灰色。 蜡烛的光线包含可忽略不计的蓝光。 海外回报只有蓝色。 根据蜡烛，它表现得像黑色。 这种效应是两种光源的主要区别。 色温越接近日光，我们就越能区分蓝色的色调。
基于荧光的光源使问题变得复杂。 照亮白色表面，它也反射所有可见光波长的光，它们平衡光谱的蓝色，绿色和红色区域，以便与白天相比，该表面看起来是白色的。 但是它们的光谱细节是不同的，所以在相同光线下相似的两种颜色现在看起来不同。 这就是专家所说的一个同色异谱问题。
比较两种灯具的颜色效果，因此需要比较几种颜色表面的渲染。 吸收特征的选择是决定性的。 由于两个不同的光谱可以产生相同的颜色，因此我们需要定义它们的光谱，而不仅仅是它们的比色法。 一些颜料的光谱吸收区域更加明显，但比其他颜色的颜色更窄。 样品光谱的选择必须是许多实验的主题，以便该指数不会与用户体验过多相抵触。
色温是光源之间差异的主要方面，该指数是相对于相同色温的理想光源计算的。
对于每个频带，将发光系数乘以补色与色域的吸收系数中的一个，并将结果乘以比色函数的系数。 所得到的比色法是每个比色功能获得的所有结果的总和。 用参考光重复该操作。
该指数表示对于每个样品计算的色度偏差的算术平均值，所述色度偏差是待评估的光的结果与通过von Kries变换校正的参考光之间计算的，其表示对色差的彩色视觉适应。 在理想的光源和照亮它之间。
显色指数的测量
这两个来源都用于照亮几个标准样品。 使用常规公式5比较用参考和待测源（根据CIE 1931标准测量）所感知的颜色，并对所有样品取平均值以获得待量化源的CRI。 由于经常使用八个样本，因此制造商通常对其高IRC灯使用“八度”前缀。
由于太阳和白炽灯大致是黑色的，它们的显色指数是100。
显色指数的创建目的是为了比较“大致白色”的灯具，即在其定义时，荧光灯管，这也适用于它们的氟塑料变型。 自从推出以来，色彩专业人士已经注意到其不足以验证照明和同色异谱的情况，显示两种颜色的表面在照明下相同或不同，但具有相同的色温和高的显色指数。 LED照明的发展使得CIE定义了一种色彩保真度指数，其包括基于色差的色彩空间，其中最佳分布的99个色彩样本和其吸收光谱，而不是通常在1995 CRI中减少到15个。 然而，委员会指出，更准确地说，色彩保真度指数仍不能作为照明质量指标，而且用户组可能会判断结果与指标相同的不同灯具。
诸如黑体辐射之类的参考源被定义为具有100的CRI。这就是为什么白炽灯具有该等级，因为它们实际上几乎是黑体散热器。 一个参考指数的最佳可信度由一百个CRI指定，而最贫穷的指数由一个低于零的CRI指定。 高CRI本身并不意味着色彩的良好表现，因为如果色度极端色温，参考本身可能具有不平衡的SPD。
批评
Ohno（2006）等人批评CRI在实践中并不总是与主观色彩渲染质量相关联，特别是对于荧光灯或白光LED等尖峰发射光谱的光源。 另一个问题是，CRI在5000 K时不连续，因为参考色度从普朗克轨迹移动到CIE日光轨迹。 戴维斯和奥诺（Davis＆Ohno，2006）发现了他们在色彩质量量表（CQS）中提到的其他几个问题：
计算色彩距离的色彩空间（CIEUVW）已过时且不均匀。 改用CIELAB或CIELUV。
使用的色适应变换（Von Kries变换）是不适当的。 改用CMCCAT2000或CIECAT02。
计算误差的算术平均值会减少任何单个大偏差的贡献。 两个具有类似CRI的光源如果在对于应用很重要的光谱带中具有特别低的特殊CRI，则其性能可能会有显着不同。 改用均方根偏差。
该度量不是感性的; 所有错误的权重相等，而人类则偏爱某些错误。 在不改变ΔEi的数值的情况下，颜色可以更饱和或更少饱和，而通常饱和颜色被体验为更具吸引力。
对于没有CCT（非白光）的光源，无法计算CRI。
八个样品是不够的，因为制造商可以优化其灯泡的发射光谱以忠实地再现它们，但其他性能不佳。 使用更多的样品（他们建议CQS使用15个样品）。
样本不够饱和，难以复制。
CRI只是用相同的CCT来测量任何光源对理想光源的忠实度，但由于短波长或长波长的能量缺乏，理想光源本身可能无法很好地呈现色彩（即，它可能是过度的蓝色或红色）。 通过CIELAB中15个样本形成的6500 K的多边形的色域面积与测试源的色域面积之比来对结果进行加权。 选择6500 K作为参考，因为它在可见光谱上具有相对均匀的能量分布，因此具有较高的色域面积。 这使乘法因子标准化。
Rea和Freyssinier开发了另一个指数，即色域面积指数（GAI），试图改进CRI中的缺陷。 他们已经表明，GAI在预测标准化Farnsworth-Munsell 100色调测试中的颜色区分方面比CRI更好，并且GAI可以预测颜色饱和度。 使用GAI的支持者声称，当与CRI一起使用时，这种评估彩色再现的方法对于光源上的测试对象是优选的，其具有仅仅一个量度的高值。 研究人员推荐GAI的下限和上限。 由于这些技术创造出独特的光谱，因此使用LED技术已经要求一种评估色彩渲染的新方法。 初步测试表明，将GAI和CRI结合使用是评估显色性的首选方法。
Pousset，Obein＆Razet（2010）开发了一个心理物理实验，以评估LED照明的光质量。 它基于“颜色质量标度”中使用的彩色样本。 比较CQS的预测和视觉测量的结果。
CIE（2007）“基于视觉实验的结果回顾了CIE显色指数对白光LED光源的适用性。” 由…主持 戴维斯 ，CIE TC 1-69（C）目前正在研究“评估用于照明的白光源（包括固态光源）的色彩再现特性的新方法，其目标是在3月份之前推荐新的评估程序，2010年。“
有关替代显色指数的综合评述参见Guo＆Houser（2004）。
Smet（2011）回顾了几种可选的质量指标，并根据9个心理物理实验中获得的视觉数据比较了他们的表现。 发现GAI指数和CIE Ra的几何平均值与自然度（r = 0.85）相关性最好，而基于记忆颜色（MCRI）的颜色质量度量与喜好度（r = 0.88）最为相关。 发现这些指标与其他测试指标（CIE Ra; CRI-CAM02UCS; CQS; RCRI; GAI; geomean（GAI，CIE Ra）; CSA; Judd Flattery; Thornton CPI; MCRI）的性能差异具有统计学显着性与p <0.0001。 Dangol等人（2013）进行了心理物理实验，并得出结论认为，人们对自然和整体偏好的判断不能用单一度量来预测，但需要联合使用基于保真度的度量（例如Qp）和基于色域的度量（例如，Qg或GAI）。 他们在真实办公室进行了进一步的实验，评估了为现有和拟定的显色指标组合而生成的各种光谱（详见Dangol et al。2013，Islam et al。2013，Baniya et al。2013）。 电影和视频高CRI LED照明不兼容 试图在电影和视频设备上使用其他高CRI LED照明时遇到了问题。 LED照明原色的色谱与胶片乳剂和数字传感器的预期色彩波长带通不匹配。 因此，在光学照片，从电影（DI）传输到数字媒体以及摄像机录制中，色彩再现可能是完全不可预知的。 这种与电影胶片相关的现象已经在由该公司生产的LED照明评估系列测试中被记录 学院 的 电影艺术 和科学科学人员。 为此，已经开发了各种其他指标，例如TLCI（电视照明一致性指数），以用相机观察者代替人类观察者。 与CRI类似，该度量标准衡量光源的质量，因为它将以0到100的比例出现在相机上。一些制造商称其产品的TLCI值高达99。