不同照明光源对彩色宝石颜色呈现的影响

毛秀梅，周青超,2*

1. 滇西应用技术大学珠宝学院，腾冲679100 2. 中国地质大学（武汉）珠宝学院，武汉 430074

前言

彩色宝石的颜色是影响其价值的最主要因素。对于一颗颜色稳定的宝石，被设计并切磨成特定的琢型后，颜色本身将不再发生变化。因此在宝石的销售过程中，影响彩色宝石颜色呈现效果的最主要因素便是光源。珠宝店的光源种类不一，目的是为了吸引顾客的目光，增强顾客的消费欲望，烘托店堂气氛并给予视觉引导，促进珠宝销售。随着时代的发展，光源在商业的各个领域都有运用，其色温、光源显色性、照度都有相应的规定，国内外的照明设计标准都有了相应的推荐值[1]。同时，光源在珠宝品牌定位方面有着显著的成效，科学的光源设计可以更好地展现珠宝的美感和价值感，从而更好地烘托珠宝品牌的文化。良好光源的照明能够给消费者产生积极的影响，刺激购物欲望。

影响最终观察到的宝石颜色的因素有光源、宝石和观察者。照射宝石的光源不同，其光谱能量分布也会不同，照射在宝石上就会产生有差异的颜色效果，因此运用合适的光源能够充分地展示每种宝石的质感和特色。彩色宝石的颜色可以理论性地归因于致色因子对不同波长可见光的选择性吸收，没有被吸收的光经过反射或者透射到达人眼，人眼所感知的剩余光的色彩即为宝石的颜色。宝石本身的光学性质不会发生改变，但是在现实中，同一块宝石的颜色呈现却经常因为不同的光源而不同[2]。

因此，光源在宝石的呈色方面起着重要作用，对宝石照明光源的选择显得尤为重要。光源的种类不合适会影响到宝石展现自身的美丽，从而影响其价值。对于颜色特别好的宝石而言，在不同光源下颜色的细微差别会对其商业价值产生更大的影响，在珠宝行业有“色差一等，价差十倍”的说法。对于彩色宝石来说，颜色是重中之重。本文选取了5种颜色（红、黄、绿、蓝、紫）的宝石作为研究对象，用相机采集各宝石在4 种光源下的颜色效果。4 种光源中，荧光灯和显色指数为80 的LED 球形灯是目前生活中最常用的室内照明光源，显色指数为97 的LED 光源通常被用于博物馆等对颜色呈现具有高要求的场合。在此基础上，采用主观评价的方法选出各颜色宝石的最优照明光源，为消费者以及研究人员在宝石颜色的评价方面提供数据支持。

1 光源对宝石颜色影响的研究现状

前人对宝石的颜色和照射宝石的光源进行了很多的研究。在人工光源方面，A 光源和CWF 光源适宜作为彩色宝石的商业照明光源，增强彩色宝石的色调饱和度，提高视觉效果，对于不同颜色的彩色宝石均有提升效果，例如，蓝紫色的坦桑石[3]、黄色的葡萄石[4]、红色的碧玺[5]。对于有荧光的宝石，例如红宝石，A 光源中的紫外光可以激发红色荧光发射使其展现出更饱和的红色调[6]。此外，D65 光源能客观地反映彩色宝石的真实颜色，可用于实验室中对彩色宝石的颜色分级[7-13]。

在自然光源方面，如太阳光，对颜色呈现的影响因素是其随时间变化的色温。色温对宝石颜色呈现的影响是非常明显的，例如钻石在7000～10000K色温下可以表现出最佳的颜色效果，翡翠、玛瑙类宝石在4500～5500K 色温可以表现出最佳的展示效果[14,15]。在阳光色温较低的环境（阴天、清晨、傍晚），由于光线中黄色色调偏多，观察宝石时会提高暖色宝石（黄色、红色、紫色等）的色级，也会降低蓝色、淡蓝色、正绿色等宝石颜色的色级。有荧光的宝石在太阳光的照射下，会被太阳光中的紫外光激发出相应波段的荧光提升宝石的颜色质量，比如“绝地武士”尖晶石[16]。因此，在评估有色宝石颜色时，最好选用12 时至15 时的太阳光，此时段的色温在5000～6000K。

2 不同照明光源下宝石颜色的呈现

2.1 实验样品与常规宝石学特征

本文选取的8 颗颜色各不相同的彩色宝石样品均为刻面琢型、玻璃光泽、完全透明、颜色均匀，无肉眼可见的深色包裹体。8 颗样品的常规宝石学特征测试结果汇总于表1。

表1 文中选用的彩色宝石的参数Table 1 Parameters of color gemstones in this paper

2.2 实验记录方法

本文采用的4 种光源分别是：太阳光、显色指数为80 的LED 灯、显色指数为97 的LED 灯、荧光灯。关于4 种光源的相关信息如表2 所示。为了保证太阳光的色温与其它3 种光源的色温在一个范围内，本文中拍摄图片所选用的太阳光为晴天下午14: 00 时的室内阳光。

表2 4 种光源的参数Table 2 Parameters of 4 light sources

对同一颗宝石样品进行变换光源拍摄。由于本文选用的彩色宝石均为透明的宝石，宝石的拍摄背景选用白色的PVC 背景板，通过白色背景板对光的反射，更好地记录宝石的颜色。在拍摄过程中，照明光源位于宝石正上方30cm，宝石的亭部摆放于PVC 背景板上，相机镜头正对准宝石的冠部，镜头与宝石的距离为10cm。在每次更换光源拍摄之前，基于标准灰度卡片调节相机的拍摄参数，使拍摄出的宝石在光源下具有最高的颜色还原度，即拍摄出来的彩色宝石的颜色与光源直接照射下人眼观察的颜色一致。同一光源下拍摄不同颜色的宝石时，保持相机的参数不变。值得注意的是，LED 光源和荧光灯光源在刚开始点亮时会存在亮度逐渐升高的过程，因此，拍摄时均将光源提前点亮了半个小时，保证了亮度的稳定。本文中涉及的照片采集除了在太阳光下之外，其余均是在暗室中进行，在太阳光下进行拍摄时，关闭室内所有人工照明光源。

2.3 不同颜色的宝石显色对比

人工照明光源的显色性评价指标通常使用显色指数Ra 表示。Ra 没有物理单位的数值，范围从0～100。光源的显色性越好，Ra 值就越高。太阳光的显色指数定义为100，以太阳光作为参考，当Ra≥80，光源的显色性优良；当79≥Ra≥50，光源的显色性一般；Ra＜50，光源的显色性较差[17]。

图1 到图8 为采集到的不同颜色的宝石在不同照明光源下的图片。在下面的图片中，(a)为太阳光下采集的照片，(b)为Ra=80 的LED 光源下采集的照片，(c)为Ra=97 的LED 光源下采集的照片，(d)为荧光灯下采集的照片。

图1 红色石榴石样品不同光源下的颜色呈现效果Fig.1 Color effect of the red garnet sample under different light sources

图2 粉红色碧玺样品不同光源下的颜色呈现效果Fig.2 Color effect of the pink tourmaline sample under different light sources

图3 淡粉色绿柱石样品不同光源下的颜色呈现效果Fig.3 Color effect of the light pink beryl sample under different light sources

图4 淡黄色金绿宝石样品不同光源下的颜色呈现效果Fig.4 Color effect of the light yellow chrysoberyl sample under different light sources

图5 绿色橄榄石样品不同光源下的颜色呈现效果Fig.5 Color effect of the green peridot sample under different light sources

图6 蓝绿色磷灰石样品不同光源下的颜色呈现效果Fig.6 Color effect of the blue green apatite sample under different light sources

图7 蓝色托帕石样品不同光源下的颜色呈现效果Fig.7 Color effect of the blue topaz sample under different light sources

图8 紫晶样品不同光源下的颜色呈现效果Fig.8 Color effect of the amethyst sample under different light sources

2.4 宝石颜色的主观评价法

主观评价法主要是让测试者对不同光源下宝石颜色的呈现效果进行主观评价，在测试者不知道对应照明光源的前提下选择出测试者认为的宝石颜色呈现效果最好的图片。主观评价实验选取了22 名测试人员，均具有正常视力，无色弱色盲等眼疾。评价结果统计如表3 所示。

从表3 的数据中可以看出，大多数测试者认为太阳光下采集到的宝石图片具有更好的颜色呈现效果。这一结果的获得符合常理，因为太阳光的显色指数为100，是所有光源中显色指数最好的，各种颜色的宝石在太阳光的照射下都能够达到非常好的显色效果。

表3 宝石颜色呈现效果的主观评价结果Table 3 Subjective evaluation results of gem color rendering effect

在不考虑太阳光的情况下，单独分析其余3 种光源对宝石颜色呈现的影响。从表3 中的评价结果可以看出，对于红色系的宝石（红、粉红、淡粉）而言，更多人认为显色指数为97 的LED 光源具有更好的颜色呈现效果；对于黄色的宝石，荧光灯具有更好的颜色呈现效果；对于绿色到蓝色的宝石，则是显色指数为80 的LED 光源具有更好的颜色呈现效果。

4 结论

本文利用相机采集了5 种颜色的宝石在不同光源下的照片，保证照片中宝石呈现的颜色效果与人眼直接观察各光源照明下宝石的颜色效果相一致。基于最直观的图片素材，详细地研究了不同颜色（红、黄、绿、蓝、紫）的宝石在太阳光、显色指数97 的LED 光源、显色指数为80 的LED 光源以及日光灯下的颜色效果。采用主观评价的方法选出各颜色宝石的最优照明光源，分析出不同颜色的宝石在哪种光源下更受消费者的喜爱。对于红色系的宝石（红、粉红、淡粉）而言，相对更多的人喜欢显色指数为97 的LED 光源照射下的颜色呈现效果；对于黄色的宝石，喜欢荧光灯下的呈现效果；对于绿色到蓝色的宝石，则是更喜欢显色指数为80 的LED 光源下的颜色呈现效果。

参考文献 / REFERENCE

[1]赵姝. 绿色商业照明目标下的珠宝商店照明节能设计研究与实践[D]. 复旦大学, 2009.

[2]郭颖, 潘兆橹, 范静媛. 绿色翡翠同色异谱的色度学特征及评价[J]. 矿产与地质, 2003, (2):173-176.

[3]马晔. 变换光源蓝紫色坦桑石的同色异谱研究[D].中国地质大学(北京), 2014.

[4]杜华婷. 葡萄石颜色的影响因素及质量评价[D].中国地质大学(北京), 2018.

[5]杨育玲, 郭颖, 谭咏婷, 等. 不同标准光源对碧玺红色的影响[J]. 矿物学报, 2016, 36(2): 220-224.

[6]李响. 红宝石红色色貌预测影响因素的研究[D].中国地质大学(北京), 2013.

[7]张澄澄. 变换光源照度对翡翠绿色的影响[D]. 中国地质大学(北京), 2013.

[8]王金环. 光源显色性对翡翠绿色评价的影响[D].中国地质大学(北京), 2010.

[9]洪怡颖. 天河石色度学研究及颜色质量评价[D].中国地质大学(北京), 2019.

[10]颜麒丞. CIE 1976 L*a*b*均匀色空间内变换光源对蓝绿色磷灰石颜色的影响研究[J]. 中国宝玉石, 2020, 159: 50-54.

[11]梁璐. 红珊瑚粉及红色致色机理及质量评价[D].中国地质大学(北京), 2018.

[12]向永红. 云南保山南红玛瑙的色度学研究及质量评价[D]. 中国地质大学(北京), 2019.

[13]汤峻. 橄榄石显色环境与颜色分级研究[D]. 中国地质大学(北京), 2020.

[14]张丽云. 光源对宝石颜色评估的影响[J]. 中国宝玉石, 1997, 24: 49-50.

[15]黄伟呈, 汤露瑶, 刘木清. 利用单色LED组装实现的全光谱珠宝灯在宝石展览照明中的应用[J]. 照明工程学报, 2019, 30(5): 93-98.

[16]阮耀华, 祖恩东. 红色系列尖晶石的颜色定量分析[J]. 昆明理工大学学报(自然科学版), 2017,42(02): 21-25.

[17]李德胜, 邹琳, 曹帆, 等. 不同光源的显色性比较实验研究[J]. 照明工程学报, 2012, 23(5): 43-46.