3 индекса цветопередачи

3 индекса цветопередачи


Еще в 70-е годы прошлого века, ученые и исследователи в области света, начали измерять и оценивать качество цветопередачи от различных источников, при этом описывая полученный результат всего одной цифрой.


Этот параметр или коэффициент назвали CRI. У него есть еще и другое обозначение — Ra. По сути это одно и тоже.

CRI расшифровывается как Color Rendering Index — индекс отображения цвета.

Что такое индекс цветопередачи CRI ?

Проще говоря, Индекс цветопередачи CRI измеряет способность источника света точно воспроизводить цвета объекта, который он освещает. Это, казалось бы, простое определение, но нет, поэтому мы поможем разбить его на три части.

Часть 1. Индекс цветопередачи CRI – это оценка с максимальным значением 100.

Что означает измерение способность чего-то? Как и результаты тестов, CRI измеряется по шкале, где более высокое число представляет более высокую способность, а 100 – самое высокое. CRI – это удобная метрика, потому что она представлена ​​в виде единого количественного числа. Значения CRI, которые равны 90 и выше, считаются отличными, в то время как оценки ниже 80, как правило, считаются плохими (Подробнее об этом ниже).

Часть 2. Индекс цветопередачи CRI используется для измерения искусственных источников белого света.

Источники света могут быть сгруппированы в источники искусственного или естественного света. В большинстве ситуаций нас беспокоит качество цвета искусственных форм освещения, таких как светодиодные и люминесцентные лампы. Это по сравнению с дневным светом или солнечным светом – естественным источником света.

Часть 3: Индекс цветопередачи (CRI) измеряет и сравнивает отраженный цвет объекта при искусственном освещении.

Во-первых, быстрое обновление того, как работает цвет. Естественный свет, такой как солнечный свет, представляет собой сочетание всех цветов видимого спектра. Цвет самого солнечного света белый, но цвет объекта под солнцем определяется цветами, которые он отражает.

Например, красное яблоко выглядит красным, потому что оно поглощает все цвета спектра, кроме красного, которое оно отражает. Когда мы используем искусственный источник света, такой как светодиодная лампа, мы пытаемся «воспроизвести» цвета естественного дневного света, чтобы объекты выглядели так же, как при естественном дневном свете.

Иногда воспроизводимый цвет будет выглядеть очень похожим, а иногда – совсем другим. Именно это сходство измеряет CRI.

Как вы можете видеть в нашем примере выше, наш искусственный источник света (светодиодная лампа с 5000K CCT) не воспроизводит такое же покраснение в красном яблоке, как естественный дневной свет (также 5000K CCT). Но обратите внимание, что светодиодная лампа и естественный дневной свет имеют одинаковый цвет 5000К. Это означает, что цвет света одинаков, но объекты по-прежнему выглядят по-разному. Как это могло произойти?

Если вы посмотрите на наш рисунок выше, вы увидите, что наша светодиодная лампа имеет другой спектральный состав по сравнению с естественным дневным светом, хотя она имеет тот же 5000K белый цвет. В частности, нашей светодиодной лампе не хватает красного цвета. Когда этот свет отражается от красного яблока, красный свет не отражается. В результате красное яблоко больше не имеет того же яркого красного вида, которое оно имело при естественном дневном свете. Индекс цветопередачи CRI пытается охарактеризовать это явление путем измерения общей точности различных цветов объектов при освещении под источником света.

Как измеряется Индекс цветопередачи CRI?

Метод расчета CRI очень похож на пример визуальной оценки, приведенный выше, но выполняется с помощью алгоритмических вычислений после измерения спектра рассматриваемого источника света. Сначала необходимо определить цветовую температуру для рассматриваемого источника света. Это можно рассчитать по спектральным измерениям. Цветовая температура источника света должна быть определена таким образом, чтобы мы могли выбрать подходящий спектр дневного света для использования для сравнения. Затем рассматриваемый источник света будет фактически освещен серией виртуальных образцов цвета, называемых пробными образцами цветов (TCS), с измеренным отраженным цветом.

Измерение цветовой температуры

Всего имеется 15 образцов цвета:

Мы также подготовим серию виртуальных измерений отраженного цвета для естественного дневного света той же цветовой температуры. Наконец, мы сравниваем отраженные цвета и формально определяем оценку «R» для каждого образца цвета.

Значение R для определенного цвета указывает на способность источника света точно воспроизводить этот конкретный цвет. Поэтому, чтобы охарактеризовать общую способность цветопередачи источника света к различным цветам, формула CRI принимает среднее значение R. Какие и сколько значений R усредняются, будет зависеть от того, какое определение CRI вы используете – общий CRI (Ra) или расширенный CRI.

Как насчет цветовой температуры без дневного света?

Для простоты мы взяли цветовую температуру 5000 К для наших примеров выше и сравнили ее со спектром естественного дневного света 5000 К для расчетов CRI. Но что, если у нас есть светодиодная лампа 3000K и мы хотим измерить ее CRI? Стандарт CRI гласит, что для цветовых температур 5000К и выше используется спектр дневного света , а для цветовых температур менее 5000К используется спектр излучения Планка. Планковское излучение – это практически любой источник света, который создает свет, генерируя тепло. Это включает в себя лампы накаливания и галогенные источники света. Поэтому, когда мы измеряем CRI светодиодной лампы 3000K, ее сравнивают с «естественным» источником света, который имеет тот же спектр, что и галогенный прожектор 3000K. (Это верно – несмотря на ужасную энергоэффективность галогенных и ламп накаливания, они дают полный, естественный и превосходный спектр света).

Цветовая температура светодиодов

Каковы общие значения CRI и что является приемлемым?

Для большинства внутренних и коммерческих применений освещения 80 CRI (Ra) является общей базой для приемлемой цветопередачи. Для приложений, где цветовой вид важен для работы, выполняемой внутри, или может способствовать улучшению эстетики, 90 CRI (Ra) и выше могут быть хорошей отправной точкой. Огни в этом диапазоне CRI обычно считаются огнями с высоким CRI. Типы приложений, в которых 90 CRI (Ra) могут потребоваться по профессиональным причинам, включают больницы, текстильные фабрики, типографии или цеха покраски. Области, где улучшенная эстетика могла бы быть важными, включают отели высокого класса и розничные магазины, места жительства и студии фотографии. При сравнении продуктов освещения со значениями CRI выше 90, может быть очень полезно сравнить отдельные значения R, которые составляют показатель CRI, в частности, CRI R9.

CRI R9 является одним из тестовых образцов цвета (TCS), используемых при расчете расширенного CRI. Однако многие производители сообщают только об общем CRI, который не включает в себя показатель CRI R9. (Смотрите здесь для расширенного CRI против общего CRI ). Поэтому CRI R9 часто является полезным дополнительным показателем для оценки способности цветопередачи источника света, особенно в том, что касается объектов, спектры отражения которых содержат красные волны.

Подробное рассмотрение того, как рассчитывается R9, вместе с соответствующим образцом тестового цвета (TCS9) – это общая рекомендация для всех, кому необходимо знать о качестве цвета источника света.

Замеры по стандарту ТМ-30

Но изыскатели на этом коэффициенте не остановились и разработали еще один стандарт TM-30-15 (не обязательный на сегодняшний день).

Он уже учитывает:

  • точность — Rf (fidelity)
  • насыщенность — Rg (gammut)

Здесь помимо старых искусственных разноцветных пластинок, для сравнения используются и «живые» объекты, встречающиеся в природе.

А всего шаблонов для сравнения, ни много ни мало — 99шт.

Хотя это и не обязательный стандарт, но он наиболее современный и лучше всего говорит о качестве источника света. Ведущие мировые производители и компании, которые отличаются качественной продукцией, без проблем предоставляют данные по всем светильникам на основе всех трех коэффициентов.

Это вам как потребителю значительно облегчит сделать обдуманный и правильный выбор.

Что такое индекс цветопередачи CRI R9?

R9 – это показатель, показывающий, насколько точно источник света будет воспроизводить яркие красные цвета.«Точный» определяется как сходство с дневным светом или лампами накаливания, в зависимости от цветовой температуры.

Как и при каждом расчете значения CRI R , R9 рассчитывается путем вычисления отраженного цвета от теоретического объекта с профилем отражения, определенным как TCS9. Спектры отражения представлены ниже:

Что примечательно, так это то, что спектр TCS9 почти полностью состоит из красного света. По спектру мы видим это как длину волны более 600 нм. Это означает, что если в источнике света недостаточно красного света, красный цвет будет казаться «выключенным» или другим. Ниже приведен типичный спектр светодиодов по сравнению с эталонным источником (дневной свет). Очень заметно отсутствие красного света, излучаемого светодиодом на длинах волн свыше 600 нм. В результате значение CRI R9 для этого светодиода составляет -1,4. (Это верно, отрицательное число!) Это несмотря на то, что общий CRI (Ra) входит в 79.

Классификация цветопередачи ламп

Для расчёта индекса конкретного типа ламп необходимо определить сдвиг по цвету при освещении набора стандартных восьми оттенков радуги DIN 6169. Это эталонные критерии, введенные специальной Международной комиссией по изучению освещения. В итоге получают коэффициент отклонений цвета от эталона и фиксируют параметры в числовом значении. Оптимальные параметры наблюдаются при меньшей цифре. Если за основной показатель берется Ra 100, то малый процент отклонений даст хорошую цветность, большой – сниженную цветопередачу. При отсутствии отклонений фиксируется уровень Ra 100.

Классы индексов цветопередачи распределяются следующим образом:

  • Очень хорошая передача (1А, 1В), Ra 80-90+. Источник: серные, лампы со спиралью накаливания и галогены, люминесцентные, металогалогены, светодиоды, люминофоры.
  • Хорошая (2А, 2В), Ra 60-79. Люминесцентные (ЛДЦ, ЛБЦ, ЛД, ЛБ), светодиоды.
  • Посредственная (3), Ra 40-59. Ртутные лампы.
  • Плохая (4), Ra >39.

Почему CRI R9 важен?

CRI R9 является очень важным показателем, потому что многим источникам света будет не хватать красного, но этот факт будет скрыт из-за усреднения вычислений CRI, которые не включают R9. Как показано на диаграмме ниже, источник света действительно может работать достаточно хорошо с первыми 8 тестовыми цветными образцами, демонстрируя неплохие результаты для R1-R8. Для общей метрики CRI Ra это означает, что светодиод с плохой цветопередачей красного цвета все еще может обойтись с рейтингом 80 CRI (Ra).

Однако при более внимательном рассмотрении значения R9 видно, что свет будет очень плохим, в частности, для красных цветов.

Рекомендации для светодиодов и CRI

Департамент энергетики США дает следующие рекомендации: проводятся долгосрочные разработки и исследования в области создания обновленной системы для точной оценки качества светового излучения, которая могла бы быть применена к любому источнику излучения. Пока же индекс цветопередачи светодиодных ламп можно считать одним из параметров при оценке их самих и систем, основанных на них. Он не должен применяться для выбора конкретного изделия светотехники без тестирования изделия и предварительных персональных оценок на предполагаемом месте использования.

  1. Определите визуальные задачи, которые, как ожидается, будут выполняться данным источником света при освещении. Если верность цветовоспроизведения имеет критическое значение (например, в пространстве, где ткани или цвета сравниваются и при электрическом, и при дневном освещении), показатели индекса цветопередачи имеющейся метрической системы могут быть полезны и пригодны для применения при оценке светодиодных изделий.
  2. Если более важен внешний вид цвета, а не верность цветовоспроизведения, не стоит исключать белые светодиоды лишь по причине их сравнительно низких показателей CRI. Некоторые изделия с CRI даже столь низкими, как 26, все же могут излучать приятный визуально белый свет.
  3. Коэффициент CRI можно сравнивать, если источники света имеют равную цветовую температуру. Данный тезис применим ко всем источникам света, а не только к светодиодам. Различия в величинах CRI меньше пяти единиц не существенны. Это значит, что источники света, имеющие индексы цветопередачи, например в 82 и 85, практически одинаковы.
  4. В случаях, когда внешний вид цветов или верность цветовоспроизведения являются важными факторами, следует лично оценивать светодиодные системы, и если это возможно, то на предполагаемом месте эксплуатации.

Необходимо отметить, что современные методы компьютерной обработки данных и анализа спектра позволяют полностью автоматизировать измерение индекса цветопередачи, исключив из него использование пластин заданного цвета. Определяется зависимость спектральной плотности светового излучения от длины волны. И по результатам данного исследования с помощью специального алгоритма происходит прямое вычисление CRI.

Что такое хорошее значение CRI R9?

Хотя максимально возможное значение R9 также равно 100, в отличие от средних значений CRI, R9 следует оценивать немного по-другому. С математической точки зрения, R9 гораздо сложнее получить высокий балл по сравнению с другими значениями R, которые составляют вычисления CRI, и гораздо более чувствителен к спектральным изменениям. Следовательно, оценка R9, равная 50 или выше, будет считаться «хорошей», тогда как оценка R9, равная 90 или более, будет считаться «отличной». Поэтому вы обнаружите, что большинство осветительных продуктов, доступных на рынке, редко указывают значение R9, и когда они это делают, они редко гарантируют что-либо выше 50. Даже в Waveform Lighting мы указываем R9> 80 или R9> 90, и не может гарантировать что-либо выше, чем R9> 95 из-за этой чувствительности.

Это связано с тем, что CRI использует цветовое пространство CIE 1960 uv, которое искажено таким образом, что преувеличивает цветовые различия в красной области диаграммы цветности. Поскольку CRI является вычислением, которое количественно определяет различия в цвете между источником света и эталонным источником, большая вычисленная разница в цвете приведет к большему уменьшению показателя R.

3 индекса цветопередачи

Рекомендуемые значения коэфф. CRI

А вообще стандартные значения CRI для различных помещений должны быть следующими:

  • от 90 до 100 — музеи, выставки, магазины, витрины
  • от 70 до 90 — общественные здания, офисы, больницы, школы, жилые помещения
  • от 50 до 60 — базы, складские помещения

Кстати, ни лампочки накаливания, ни солнечный свет в небе северного полушария нашей планеты, хоть условно и имеют CRI=100, однако по факту не являются идеалом.

Лампочка с вольфрамовой нитью, довольно слабо передает синие оттенки предметов, а северное небо — красные.

3 индекса цветопередачи

Человеческий глаз начинает хорошо различать разницу в цветопередаче при коэффициентах отличающихся более чем на 5 единиц. А вот отличить светильник с CRI=80 или CRI=84 для нас будет проблематично.

Почему красный такой важный цвет?

Красный – важный цвет для многих применений, включая фотографию, текстиль и воспроизведение оттенков кожи человека. Многие объекты, которые не отображаются красным цветом, на самом деле представляют собой комбинацию цветов, включая красный. Например, на оттенки кожи очень сильно влияет покраснение крови, которая течет прямо под нашей кожей.

Следовательно, при отсутствии красного цвета человек выглядит бледным или даже зеленым. Это может быть проблематично для медицинских применений, где появление цвета имеет решающее значение для точной диагностики. В других приложениях, таких как фотография, эстетический внешний вид имеет решающее значение, и во многих случаях его невозможно исправить даже в пост-продакшн и цифровом редактировании. При поиске светодиода высокого качества, не забудьте узнать о CRI.

Индекс цветопередачи CRI определен.

CRI является аббревиатурой от индекса цветопередачи и является наиболее широко принятым в мире показателем, описывающим способность источника света точно воспроизводить цвет.

Общая концепция предполагает использование набора из 15 предопределенных цветов, называемых образцами тестовых цветов (TCS), и определение того, насколько точным источником света будет выглядеть каждый из этих цветов.

Ниже приведены 15 образцов цветовых тестов:

«Точный» определяется как сходство с естественным дневным светом или лампой накаливания, в зависимости от его цветовой температуры. (Это немного упрощение – подробнее см. Здесь ). Каждая из этих оценок TCS называется R i , где R обозначает оценку рендеринга, а i является индексом TCS. Например, оценка для TCS4 («Умеренный желтовато-зеленый») будет рассчитана и помечена как R4. Как только каждое из значений R вычислено, могут быть вычислены два типа CRI, называемые общим CRI и расширенным CRI.

Новый индекс CQS — и его расчет

Истинные «ценители» света расценили переход на новый индекс как некий заговор. «Раз уже белые светодиоды хреново воспроизводят красную составляющую, давайте просто изменим методику и подгоним ее под нужные нам результаты» — так многие восприняли нововведение.

Таким образом, как бы «пряталась» реальная проблема и просто выпускались новые рекомендации.

Тем не менее, эту методику разработали в 2010 году и назвали ее CQS (Color Quality Scale) — шкала качества света.

Принцип измерения здесь немного похож, но только сравнение производится уже на основе 15 цветов насыщенных шаблонов.

Общий индекс CQS здесь складывается не как среднеарифметическое значение, а берется корень из суммы квадратов всех замеров.

Благодаря этому, сдвиг даже по одному цвету, уже существенным образом отразится на итоговом значении индекса качества цветопередачи, и не будет той визуальной погрешности как с CRI.

Еще в новой методике «красный» не является слишком насыщенным. Поэтому конечная цифра CQS на светодиодах, вполне соответствует визуальным ощущениям человеческого глаза.

Общая же разница между CQS и CRI заключается в малой зависимости нового коэффициента от трех параметров:

  • светлости
  • тональности
  • насыщенности

Утрачено при переводе?

В Соединенных Штатах термин CRI используется для обозначения общего CRI (R1-R8), хотя это не обязательно имеет место в других регионах мира. В Китае и Европе , например, CRI , как правило , используется для описания расширенного CRI (R1-R14). В зависимости от того, с кем вы говорите, CRI может иметь совсем другое значение. Наша рекомендация должна быть ясной при обсуждении этих показателей с производителями и клиентами. При обсуждении общего CRI лучше всего использовать термин «CRI (Ra)» или общий CRI (R1-R8). При обсуждении расширенного CRI используйте термин «CRI (e)», «Re» или расширенный CRI (R1-R14). Как правило, расширенный CRI используется реже, чем общий CRI, но в случае сомнений всегда лучше уточнить!

В Waveform Lighting, чтобы избежать путаницы, мы прямо указываем, когда CRI используется для обозначения CRI Ra. Например, ниже приведен скриншот с нашей страницы продукта со светодиодной трубкой NorthLux T5 .

Почему высокий CRI всегда менее эффективен.

Являясь лидером в отрасли светодиодных осветительных приборов с высоким CRI , одной из наших задач было объяснить нашим клиентам, почему светодиоды с высоким CRI отстают от своих 80 CRI (или ниже) аналогов по своей световой эффективности (люмен на ватт). Если вы прочитали некоторые другие наши сообщения в блоге , вы увидите, что мы одержимы наукой о цвете . Поскольку взаимосвязь между CRI и световой эффективностью часто замечают, но редко понимают, мы подумали, что это вопрос / тема, которая определенно заслуживает отдельного поста.

Чтобы понять Индекс цветопередачи CRI и люмены, посмотрите на спектр.

Как и во многих других областях науки о цвете, нам нужно вернуться к спектральному распределению мощности источника света. Индекс цветопередачи CRI рассчитывается глядя на спектр источника света, а затем моделируя и сравнивая спектр, который будет отражаться от набора тестовых образцов цвета. В своих расчетах CRI использует SPD дневного света или черного тела , поэтому более высокий CRI также указывает на то, что спектр света аналогичен естественному дневному свету (более высокие значения CCT) или галогенам / лампам накаливания (более низкие значения CCT).

Спектр естественного дневного света (вверху)

Выходная мощность, измеренная в люменах, описывает яркость источника света. Яркость , однако, является чисто человеческой конструкцией! Это определяется тем, к каким длинам волн наши глаза наиболее чувствительны и сколько энергии света присутствует на этих длинах волн. Мы называем ультрафиолет и инфракрасное излучение «невидимыми» (то есть без яркости), потому что наши глаза просто не «воспринимают» эти длины волн как воспринимаемую яркость, независимо от того, сколько энергии присутствует на этих длинах волн.Чтобы лучше понять, как работает феномен яркости, ученые в начале 20-го века разработали модели систем человеческого зрения, и фундаментальным принципом, лежащим в основе этого, является функция яркости, которая описывает взаимосвязь между длиной волны и восприятием яркости.

Желтая кривая показывает стандартную фотопическую функцию (см. Выше)

Кривая яркости достигает пика между 545-555 нм, диапазоном длин волн светло-зеленого цвета, и довольно быстро спадает при увеличении и уменьшении длины волны. Очень важно, что значения яркости очень низкие – 650 нм, которые представляют собой длины волн красного цвета. Это говорит нам о том, что длины волн красного цвета, а также длины волн темно-синего и фиолетового цветов очень неэффективны при ярком освещении. Или, наоборот, зеленые и желтые волны наиболее эффективны для яркого освещения. Интуитивно понятно, что это может объяснить, почему защитные жилеты и подсвечники высокого обзора чаще всего используют желтый / зеленый цвета для достижения их относительной яркости.

Наконец, когда мы сравним функцию яркости со спектром для естественного дневного света, должно стать ясно, почему высокий CRI, и особенно R9 для красных , расходится с яркостью. Для достижения высокого коэффициента цветопередачи почти всегда полезен более полный и широкий спектр, но для достижения более высокой светоотдачи наиболее эффективным будет более узкий спектр, сфокусированный в зелено-желтом диапазоне длин волн.

Именно по этой причине в стремлении к повышению энергоэффективности качество цвета и CRI почти всегда отводятся в приоритет. Справедливости ради следует отметить, что в некоторых приложениях, таких как наружное освещение, может быть более высокая потребность в эффективности, чем в цвете. Тем не менее, понимание и оценка задействованной физики могут быть очень полезны при принятии обоснованного решения в осветительных установках.

Измерение коэффициента цветопередачи

Чем меньше отклонение кажущегося цвета от естественного (лампы с высокой цветопередачей), тем лучше характеристика CRI источника.

Источник света с показателем Ra = 100 излучает свет, который оптимально отображает все оттенки. При более низких значениях оттенки передаются хуже:

Характеристика Степень Коэффициент CRI
Низкая 4 < 39
Достаточная 3 40-59
Хорошая 60-69
Хорошая 70-79
Очень хорошая 80-89
Очень хорошая > 90

Существует система, которая математически сравнивает изменение расположения излучения в спектральной шкале в сравнении с цветами, освещаемыми эталонным источником светового излучения. Затем средние различия вычитаются из 100 и получается индекс CRI.

Таблица основных оттенков, точность передачи которых определятся индексом CRI:

R1 – цвет увядшей розы; R2 – горчичный цвет; R3 – салатовый цвет; R4 – светло-зеленый цвет; R5 – бирюзовый цвет; R6 – небесно-голубой цвет; R7 – цвет фиолетовой астры; R8 – сиреневый цвет.

Для человеческого глаза комфортное значение CRI – от 80 до 100 Ra Здесь индекс цветопередачи светодиодных лампоптимален.

По определению, если нет разницы, как выглядят цвета освещенных предметов, источнику излучения присваивается CRI, равный 100. Таким образом, малые различия в цветопередаче приближают значение CRI к 100, тогда как более существенные различия приведут к меньшей величине коэффициента. При сравнении цветовых температур диапазон 2000 – 5000 К, эталонным источником светового излучения считается «излучатель черного тела», с цветовыми температурами более высокого диапазона – дневной свет.

Поделиться:

Share on facebook
Share on twitter
Share on pinterest
Share on linkedin
Share on vk
Share on whatsapp

Оставить комментарий

Ваш email нигде не будет показанОбязательные для заполнения поля помечены *

*

Популярные статьи:

Май 2022
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
 1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
3031  

Категории:

Для авторов
Возможно многие из Вас обладают хорошими знаниями в сфере строительства и ремонта.

Мы предлагаем Вам заработать на своих знаниях получать дополнительный доход.

Что от Вас требуется:

  1. умение писать уникальные статьи;
  2. отличное знание русского языка;
  3. наличие свободного времени;
  4. желание.

Подробности здесь...
Посетители сайта
1 посетитель просматривают эту страницу.
Пользователей: 1 робот

Сейчас читают:

Если вы хотите получать уведомления на свой E-mail о появлении новых статей, то рекомендуем вам чуть ниже ввести свой электронный почтовый адрес.