17 kwi 2016 / Konica Minolta /

Właściwości oddawania barw

Przedmioty, które oglądamy, mogą być oświetlane setkami rozmaitych źródeł światła, zarówno naturalnych, jak i stworzonych przez człowieka. Przy wizualnej ocenie lub porównywaniu barw przedmiotów, standardową praktyką jest stosowanie światła dziennego naturalnego bądź symulowanego odpowiednimi lampami jarzeniowymi. Popularność zdobywają jednak wciąż nowe rodzaje i generacje źródeł światła, na przykład oparte na diodach LED lub technologii plazmowej. Porównując wygląd barw przedmiotów przy oświetleniu różnymi lampami z wyglądem przy oświetleniu naturalnym, można zauważyć mniejsze lub większe różnice. Stopień zgodności barw uzyskiwany dla danego źródła światła jest jego cechą charakterystyczną i nazywany jest „zdolnością oddawania barw”. Lampa, w której świetle barwy wyglądają bardzo podobnie jak przy świetle naturalnym ma dobrą (wysoką) zdolność oddawania barw.

W handlu dostępnych jest wiele typów lamp (żarowe, jarzeniowe, LED itp.), opisanych określeniami odcienia światła jako „ciepłe”, „ciepło białe” itp.

W poniższych przykładach, ten sam przedmiot został oświetlony trzema źródłami: lampą jarzeniową symulującą iluminant D65 z dobrą zdolnością oddawania barw, lampą jarzeniową o świetle „naturalnie białym” i lampą LED.

Na pierwszy rzut oka wszystkie trzy lampy emitują niemal identyczne białe światło. Jednakże, lampa jarzeniowa D65 emituje światło o wyższej temperaturze barwowej niż pozostałe, które może być postrzegane jako lekko niebieskawe.

Zmierzono te trzy źródła światła za pomocą spektroradiometru Konica Minolta CS-2000 z nasadką do pomiaru natężenia oświetlenia. Porównując wyniki naniesione na diagramie chromatyczności xy, można zauważyć, że odpowiadające im punkty są bardzo zbliżone do iluminantu D65.

X = lampa LED

X = „naturalnie biała” lampa jarzeniowa

Właściwości oddawania barw

Porównanie temperatury barwowej i chromatyczności lampy LED i białej lampy fluorescencyjnej.

 

Lampa jarzeniowa D65

Lampa jarzeniowa „naturalnie biała”

Lampa LED

x

0,3128

0,3372

0,3465

y

0,3290

0,3496

0,3662

Najbliższa temperatura barwowa [K]

6504

5308

5004

Właściwości oddawania barw

 

 

 

Lampa jarzeniowa   D65 

Lampa jarzeniowa   „naturalnie biała”

Lampa LED

Powyższe fotografie przedstawiają surowe mięso na białym talerzu w trzech różnych oświetleniach. Natężenie oświetlenia na powierzchni próbki zostało wyregulowane do wartości 1600 lx dla wszystkich trzech źródeł światła.

Przy oświetleniu lampą jarzeniową D65, mięso i talerz mają naturalne kolory, jak w świetle dziennym. Oświetlenie lampa jarzeniową „naturalnie białą” o niższej temperaturze barwowej paradoksalnie zmienia odcienie barw talerza i mięsa na niebieskawy. W oświetleniu LED* talerz przybiera nieco zielonkawy odcień, a mięso wygląda znacznie ciemniej, wręcz nieświeżo.

  • Próbka oświetlona różnymi źródłami światła może wyglądać różnie.
  • Zdolność źródła światła do zachowania naturalnego wyglądu przedmiotów wyrażana jest liczbowo za pomocą wskaźnika oddawania barw CRI.
  • Wskaźniki oddawania barw określane są na podstawie porównania wyglądu zestawu piętnastu barw testowych w danym oświetleniu i odpowiednim oświetleniu odniesienia.
  • Przyjęto, że maksymalna wartość CRI (dla oświetlenia odniesienia) wynosi 100.

* Użyta lampa LED miała niski wskaźnik oddawania barw. Mięso wyglądałoby bardziej naturalnie, gdyby użyć lampy LED o wyższej wartości CRI.

SPEKTROFOTOMETR CL-500A

Spektrofotometr oświetlenia CL-500A firmy Konica Minolta Sensing jest zaprojektowany do pomiarów natężenia oświetlenia i wskaźnika oddawania barw, szczególnie lamp nowej generacji, LED lub elektroluminescencyjnych.

Właściwości oddawania barw

  • Pierwszy spektrofotometr oświetlenia spełniający zarówno normy JIS, jak i DIN.
  • Dwa gwintowane otwory do mocowania na statywie.
  • Darmowy zestaw programistyczny SDK pozwala tworzyć własne oprogramowanie.
  • Przyjazne funkcje analizy danych jako darmowy dodatek do programu Excel®.
  • Wyświetlanie wykresu irradiancji spektralnej dla ułatwienia klasyfikacji źródeł światła.
  • Pomiar CRI, CCT, długości fali maksimum widma – bez potrzeby połączenia z komputerem.
  • Funkcja klasyfikacji LED

Mierząc wskaźniki oddawania barw trzech źródeł światła za pomocą spektrofotometru oświetlenia Konica Minolta CL-500A, uzyskaliśmy poniższe wyniki. Wskaźniki te można też zmierzyć spektroradiometrem CS-2000A z nasadką do pomiaru oświetlenia i oprogramowaniem CS-S10w. Dla wzorcowego światła D65 wskaźniki oddawania barw osiągają wartość 100, dlatego poniżej przedstawiono wyniki dla pozostałych dwóch lamp.

Lampa jarzeniowa „naturalnie biała”

Lampa LED

Lampa jarzeniowa „naturalnie biała”

Lampa LED

Właściwości oddawania barw

 

Wartości średniego wskaźnika oddawania barw Ra, wskaźników głównych (R1-R8) i wskaźników specjalnych (R9-R15).

Ra, oznaczany też jako CRI, to średni wskaźnik oddawania barw. Jest on średnią arytmetyczną z wartości wskaźników głównych R1-R8.

Wskaźniki specjalne R9-R15 odnoszą się do barw specjalnych. Szczególnie ważny bywa wskaźnik R9 dla nasyconej czerwieni i wskaźnik R15 dla barwy skóry.

R9 stosowany jest do oceny reprodukcji barw czerwonych, a jego wartości dla użytych w naszym przykładzie źródeł światła są bardzo niskie, dla lampy LED wartość jest nawet ujemna. Jest to zgodne z obserwowanymi różnicami w barwie mięsa przy oświetleniu tymi lampami.

Wykresy po lewej stronie wizualizują wskaźniki oddawania barw zmierzone spektrofotometrem Konica Minolta CL-500A.

Właściwości oddawania barw

Graficzna wizualizacja wskaźników oddawania barw zmierzonych za pomocą CL-500A, wygenerowana w standardowym oprogramowaniu CL-S10w.

CRI MA PEWNE WADY

CRI (Ra) uśrednia wartości tylko ośmiu wskaźników oddawania barw o niskim nasyceniu R1-R8. Nie uwzględnia więc specjalnych barw R9-R15, w tym barw o wysokim nasyceniu, a w szczególności czerwieni. Ponadto przestrzeń barw U*V*W* używana do obliczania CRI nie jest jednorodna w zakresie barw czerwonych. Stąd też zdarza się, że lampy o wysokim CRI sprawiają wizualnie wrażenie złej reprodukcji niektórych nasyconych barw. Na to zjawisko może szczególnie wyraźnie występować dla lamp LED, ze względu na widmową charakterystykę ich światła.

CIE rozważa wiele alternatywnych metod, które mogłyby zastąpić niedoskonały wskaźnik CRI, takich jak CQS (Color Quality Scale), MCRI (Memory Colour Rendering Index), CAM02UCS (Color Appearance Model Universal Colour Space) i inne. Jak dotąd, nie zaakceptowano żadnej nowej metody, chociaż najbardziej prawdopodobne wydaje się upowszechnienie z czasem wskaźnika CQS.

CQS został opracowany przez instytut NIST i działa w sposób podobny jak CRI, określając liczbowo ogólną jakość oddawania barw Qa jako średnią wartość dla piętnastu mocno nasyconych barw. Jednakże, w obliczeniach stosowana jest przestrzeń barw L*a*b* i dodatkowy wskaźnik nasycenia.

Spektrofotometr Konica Minolta CL-500A będzie mógł mierzyć wskaźniki oddawania barw według dodatkowych skal, które zostaną przyjęte w przyszłości. Wystarczy do tego proste uaktualnienie wewnętrznego oprogramowania wykonane przez użytkownika, ponieważ instrument sam w sobie mierzy widmo światła, na podstawie którego dokonywane są dowolne dalsze obliczenia. Dlatego CL-500A jest niezastąpionym, rozwojowym rozwiązaniem dla projektantów i inspektorów oświetlenia.

Przykład:

Poniżej przedstawiono widmo światła diody LED RGB o następujących parametrach:
Tcp = 3300K
Δuv = 0,000
CRI (Ra) = 80

Właściwości oddawania barw

Wskaźnik CRI ma dość wysoka wartość, jednak gdy przeanalizujemy poszczególne wartości R1-R15, to zauważymy, że wskaźnik R9 dla barwy czerwonej osiąga niezwykle niską wartość -114. Trudno więc oczekiwać od takiego źródła światła dobrej reprodukcji barwy na przykład żywności i krwi (to bardzo ważne w medycynie). Ludzka skóra w takim oświetleniu będzie wyglądać blado i niezdrowo, przez co ludzie będą się czuć niekomfortowo.

Właściwości oddawania barw

Porównanie barw testowych CRI i CQS.

Góra
Komentarze
Brak komentarzy, podziel się swoją opinią jako pierwszy....
Katalog Firm
Realizacje firm

Kalendarium

mar
20
AMPER 2018
Targi AMPER zaliczają się do najważniejszych imprez targowych w branży elektrotechnicznej i elektronicznej w regionie Europy Środkowej i Wschodniej.