Індекс передавання кольору
Індекс передавання кольору (CRI) є характеристикою фотометричної величини, якою оцінюють якість відтворення кольорів різними джерелами світла з однаковою корелятивною колірною температурою. Ця потреба виникла через появу люмінесцентних ламп, що, на відміну від ламп розжарення, не мали світлового випромінення з безперервним спектром, а виробляли світло з обмеженою веселкою кольорів. Тому сучасні (станом на 2010 роки) економічні джерела світла, могли освітлювати предмети так, що змінювалося сприйняття їх кольору, порівняно з їх освітленням, взірцевим джерелом світла або природним світлом. Джерела світла з високим рівнем CRI важливі для застосування, насамперед у таких випадках як, наприклад,
догляд за новонародженими, або відновлення предметів мистецтва. Він визначається Міжнародною комісією з освітлення (CIE) наступним чином: [1]
Передавання кольору: вплив джерела світла на кольорове зображення предметів, шляхом свідомого чи підсвідомого порівняння їх, з кольоровим зовнішнім виглядом під зразковим (еталонним) джерелом світла.
Індекс передавання кольору джерела світла, не вказує на удаваний колір джерела світла; ці дані знаходяться під рубрикою корелятивної колірної температури (CCT). CRI визначається спектром джерела світла. На знімку праворуч, показано безперервну веселку кольорів лампи розжарення і переривчастий лінійний спектр люмінесцентної лампи — колишня «застаріла» лампа розжарення, має набагато більший CRI.
Значення, що часто називається як «CRI» для побутових освітлювальних приладів, правильно називається значенням CIE Ra, а «CRI» є загальним терміном. Отже, CIE Ra — є міжнародним стандартом передавання кольору.
У чисельному вираженні, максимально можливе значення CIE Ra, дорівнює 100 і воно буде відповідати лише джерелу, подібному стандартизованому денному світлу або чорному тілу (лампи розжарення - це у дійсності, чорні тіла), та знижуватиметься до негативних значень для деяких джерел світла. Натрієві лампи низького тиску, мають негативний CRI; флуоресцентні лампи мають індекс від близько 50, для звичайних типів, до 98 — для найкращого мульти-фосфористого типу. Побутові світлодіоди, мають CRI близько 80+, у той час як деякі виробники, станом на 2015 рік, стверджують, що їхні світлодіоди досягли до 98 CRI. [2]
Історія
Дослідники використовують денне світло, як зразок для порівняння кольоропередачі електричного світла. 1948 року, Бома назвав денне світло відмінним джерелом освітлення для гарного передавання кольору, оскільки воно:
- відбиває велику різноманітність кольорів,CIE, CRI, TCS, SPDs;
SPD із восьми зразків кольорів для випробувань (TCS), що використовуються для розрахунку індексу загального відтворення кольорів (CRI) - дозволяє легко відрізнити незначні відтінки кольору;
- кольори об'єктів навколо нас, явно виглядають природно.
Близько середини 20 століття, вчені - кольористи, почали цікавитися оцінкою здатності штучних джерел світла, точно відтворювати кольори. Європейські дослідники намагалися описати освітлювальні прилади, шляхом вимірювання спектрального розподілу потужності (СПД) у "представницьких" спектральних смугах, тоді як їхні північноамериканські колеги, вивчали колориметричний ефект джерел світла на зразкових предметах.
CIE зібрав комітет для вивчення цього питання та прийняв пропозицію використовувати останній підхід, який не потребує спектрофотометрії, з набором зразків Манселла.
Щоби вирішити проблему потреби, порівнювати джерела світла з різними колірними температурами (CCT), CIE вирішив використати еталонне чорне тіло з такою ж колірною температурою для ламп, у яких CCT не перевищує 5000 К, або інакше, на етапі стандарту CIE, джерело освітлення D (денне світло). Це дало безперервний розбіг колірних температур, щоби вибирати відповідність.
Показники деяких ламп
- Натрієва газорозрядна лампа низького тиску: 1800 (К) — - 44 (CRI)
Люмінесцентна лампа з позначкою 840, що відповідає CIE Ra, від 80 до 89 і колірній температурі 4000 К (нейтральний білий) - Ртутна газорозрядна лампа: 6410 (К) — 17 (CRI)
- Натрієва газорозрядна лампа високого тиску: 2100 (К) — 24 (CRI)
- Люмінесцентні лампи: 2940...6430 (К) — 51...89 (CRI)
- Світлодіодні лампи: 2700...6500 (К) — 83...98 (CRI)
- Металгалогенові лампи керамічні: 5400 (К) — 96 (CRI)
- Галогенова лампа: 3200 (К) — 100 (CRI)
- Лампа розжарення: 2700 (К) — 100 (CRI)
Несумісність світлодіодного освітлення для фільмів та відео з високою роздільною здатністю
Виникла проблема зі спробою використовувати високочастотне світлодіодне світло на плівкових та відеопристроях.
Спектри основних кольорів світлодіодного освітлення (станом на 2015 рік) не відповідали очікуваним смугам випромінювання кольорових хвиль плівкових емульсій та цифрових давачів. У підсумку, передавання кольорів може бути цілком непередбачуваним в оптичних відбитках, передачах на цифрові носії з фільмів (DI) та записів відеокамер. Це явище стосовно кінофільму, було досліджено у низці випробувань світлодіодного освітлення, що проводилося науковими співробітниками Академії кіномистецтв.
Задля цього, було розроблено різні інші показники, такі як TLCI (телевізійний індекс послідовності освітлення), щоби замінити спостерігача — людину, на спостереження за камерою. Як і в CRI, метрика вимірює якість джерела світла, як це буде видно на камері, у масштабі від 0 до 100. Деякі виробники кажуть, що їхні продукти мають значення TLCI до 99.
Інший двовимірний підхід — GAI (Індекс площі спектру). Стандартна веселка кольорів, відповідно до CIE1931, показує усі кольори, які може сприймати людське око. Однак залежно від джерела світла, можна передати лише частину всієї кольорової палітри. З використанням колірних координат восьми взірцевих кольорів, поверхня октаедра, у колірному просторі, відтворюється як зразковий колірний простір (спектр). За допомогою спектрометра, зображена площа джерела світла порівнюється зі зразковою, та визначається значення GAI. Досконало, це повинно бути від 80 до 100. Таким чином, значення GAI, надає дані про природність світла і з них можна робити висновки про насиченість освітлених об'єктів та "життєдайність" кольорів. GAI в основному, використовується для вимогливих щодо кольорів застосувань, таких як музеї.
Якість зразкового світла
Оскільки індекс відтворення кольорів, просто визначає схожість зі взірцевим (еталонним) світловим кольором, високий індекс передавання кольору, автоматично не означає, що всі кольори можуть добре відтворюватися та оцінюватися належним чином. Так, наприклад, зразкове світло лампи розжарення (температура випромінення 2700 К), містить дуже небагато складників синього та фіолетового світла, що призводить до поганого відтворення цих кольорів. Для гарного передавання кольорів, треба, щоби не лише, був високим показник їх відтворення, але й аби зразкове світло, мало веселку кольорів, яка є якнайбільш повною. Це добре за колірної температури від 4500 К до 6000 К. Для кращої оцінки якості джерела світла, крім загального індексу передавання кольорів, часто використовуються спеціальні індекси відтворення кольорів, наприклад, насичений червоний колір.
